工业园区挥发性有机物污染治理措施研究

摘要：随着工业化进程的不断加快，我国工业园区迅速发展，挥发性有机物造成的大气污染也日益严重。本文首先对工业园区挥发性有机物的来源和危害进行介绍，然后对国内外挥发性有机物监控治理进行比较分析，了解到国外进行挥发性有机物的监控比我国要提前许多，我国需要继续加强这方面的治理。目前，国内外的挥发性有机物治理方法主要有燃烧法、活性炭吸附法、催化氧化法等，人们要合理选择方法，有效治理工业园区挥发性有机物。   挥发性有机物简称为 VOCs，在 20 世纪被发现并被定义为熔点低于室温的一类有机物质。一些工业不可避免地会产生 VOCs，如印刷、涂料等，所以要对其进行监测治理。VOCs 在大气中的来源主要有两个渠道，一是自然界产生，二是人为排放，我国空气中的挥发性有机物主要来自人为排放 [1]。其中，工业排放量占人为排放量的大部分，工业园区排放的挥发性有机物具有浓度高、污染种类多等特点，所以治理较为麻烦。与传统大气污染相比，挥发性有机物的排放范围比较大，涉及多种行业，如果工业企业采取有组织排放，挥发性有机物将会得到较好的处理，但是目前企业大多采用无组织排放废气。   1　挥发性有机物危害   研究发现，VOCs 的危害主要有：刺激人体器官，使人体感到不适；对人的眼睛和鼻膜等组织产生刺激，甚至诱发病变；影响人体中枢神经系统，严重的会引发癌症等，对人体健康产生极大危害；含有的一些卤代烃类化合物会加剧温室效应；污染土壤和地下水，进而对动植物造成危害 [2]。另外，挥发性有机物还有其他危害，所以治理势在必行。   2　国内外对 VOCs 的监管   2.1　我国对挥发性有机物的监管政策   21 世纪，我国将挥发性有机物作为关键污染物进行监控，VOCs 治理变得有法可依。经济发展迅速的地区先后颁布了诸多法规来监控挥发性有机物排放，但都限于某一类问题，还不够完善，并不能很好地解决挥发性有机物造成的大气污染问题。当前，许多重污染企业依然无组织排放挥发性有机物，相关标准很多年没有更新，不足以应对我国目前的环境污染问题。   数据显示，我国已经发布的涉及 VOCs 排放的标准经有 14 项，炼焦化学工业污染、电子产品制造行业、制药行业、油漆等行业标准还处于制定中。等到相关标准发布以后，我国 VOCs 治理行业将会更加健全，大气污染治理也会更加有成效。   2.2　国外挥发性有机物排放标准   西方发达国家进行挥发性有机物的监控比我国早许多，20 世纪就已经发布了一些挥发性有机物排放标准 [3]。美国首先通过《清洁空气法》中的条款来限制挥发性有机物等污染物的排放，使其达到合格标准。欧盟大多通过指令来监管污染物，其成员国根据自身情况对本国的 VOCs 进行控制。日本的挥发性有机物控制比较严格，其根据污染物的综合特征来确定排放标准。   3　挥发性有机物处理技术及效果   3.1　活性炭吸附法   活性炭吸附法是目前企业常用的一种方法，前期投资少，活性炭本身具有优良的吸附性，能有效吸附 VOCs，当活性炭吸附饱和后，工业企业会将饱和的活性炭交给处置单位进行再生或危废处理。目前，很多环境保护公司都宣称其会脱除绝大部分的挥发性有机物，但是实际脱除效率远低于宣称的 90%，另外，活性炭的类型不同也会造成处理效果的差异。在实际处理过程中，若想达到排放标准，企业需要投入较大的成本。   3.2　光催化氧化技术   光催化氧化技术主要利用光波中的特殊波段来加快催化作用，使大气中的氧分解成为负氧离子、臭氧和羟基，再与挥发性有机物进行化学反应来去除污染气体 [4]。但是，光催化的波长、湿度、催化材料等因素都影响挥发有机物的处理效果。若反应不够充分，挥发性有机物有可能被分解为醛、酮等中间毒性产物 [5]。   3.3　生物处理法   生物处理法主要通过自然界微生物的分解作用来将挥发性有机物进行分解，通过微生物的新陈代谢来将挥发性有机物转化为无害的水、无机盐等物质。生物处理法具有无二次污染、抗冲击能力强等优点，国内外广泛研究。生物处理法没有二次污染，但是其适用性较差，有的微生物仅能处理特定的污染物，而且微生物的培养具有不确定性，例如，培养的微生物经常会出现死亡现象，微生物的新陈代谢造成设备堵塞等，造成后期维护成本增高。   3.4　低温等离子体技术   低温等离子体技术可以处理工业废气，通过废气处理设施中的介质来阻挡放电产生等离子体，进而通过反应生成大量高能活性粒子，其与有机废气进行反应，部分废气被裂解成为水和二氧化碳，达到净化目的。该技术适用于低浓度的挥发性有机物处理，操作方便，设备投资少，运行成本低。在实际应用中，低温等离子体技术处理油烟内挥发性有机物的效果较好，高浓度 VOCs 的处理效果一般。   3.5　燃烧法   燃烧法是指通过燃烧将挥发性有机物中的碳氧化为 CO2，主要分为催化燃烧法、直接燃烧法和蓄热燃烧法。其中应用最多的是催化燃烧法和蓄热燃烧法。燃烧法处理效率高，但是投资成本较高。蓄热燃烧法要求燃烧温度不能小于 750 ℃，有些特定情况需要达到 1 000 ℃，燃烧过程中可能产生氮氧化物。在催化燃烧法中，预处理一般采用自来水喷淋，而水和有机物中的氯离子通过燃烧室（200 ～ 500 ℃）时极易产生二噁英，VOCs 处理设备内并没有可以分解二噁英的高温燃烧装置，所以焚烧过程中生成的二噁英会直接排入空气中。   3.6　组合净化法   挥发性有机物成分复杂，不同组分的有机物具有不同的特征，工业中通常挥发性有机物是以混合物的形态排放，所以通常一种处理方式并不会对混合污染物产生理想效果 [6]。近年来，许多研究通过多种方法组合的方式来处理工业污染物，常见的有活性炭 +催化氧化、燃烧 + 吸附等方式 [7-8]。由于催化氧化法只能处理废气中的部分特定污染物，不能达到完全处理废气的目的，单一处理后经常会达不到排放标准，所以在其前面加上一道活性炭吸附工艺，以吸附部分难分解有机物。   4　治理管控建议   想要短时间内有效处理工业园区的挥发性有机物，企业需要加强治理，政府需要做好管控，同时发力。首先加强对工业园区的挥发性有机物排放监管，加强原材料检测，其次改进挥发性有机物排放设备，采用高效率废气治理设备，加强废气末端处理。   工业园区要严格监管挥发性有机物排放，强化项目管理。要对园区企业的挥发性有机物排放进行环境影响评价，如果评价不达标，就采取暂停生产活动等措施，对违规排放行为进行严格处罚。   5　结论   常见的挥发性有机物去除方法较多，虽然我国挥发性有机物处理技术已经同国际接轨，但是设备制造依然不能满足需求，一些核心处理技术还需要靠引进。针对这些问题，国家大力支持相关行业发展，许多企业积极研发和推广新技术。当前，最重要的是要进行源头污染减排，工业园区要实行高标准来实现挥发性有机物的减排，一些使用挥发性有机物作为原料的行业可以使用环保材料来替代。国家要加强工业挥发性有机物的排放监管，建立挥发性有机物的排放监控机制，从源头上限制挥发性有机物的排放。同时，要制定和完善监管执法条例，建立奖励机制，对高污染工业企业进行有效监管，进一步提升空气质量。   参考文献 1 李　阳 . 挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策 [J]. 化工管理，2017，（27）：123. 2 唐　伟，郑　思，伟何平 . 杭州市城市生活垃圾处理主要温室气体及 VOCs 排放特征 [J]. 环境科学研究，2018，（11）：1883-1890. 3 Yang Kaixiong，Wang Chen，Xue Song，et al.The identification，health risks and olfactory effects assessment of VOCs released from the wastewater storage tank in a pesticide plant[J].Ecotoxicology and environmental safety，2019，（184）：16-18.  4 王　强，周　刚，钟　琪 . 固定源废气 VOCs 排放在线监测技术现状与需求研究 [J]. 环境科学，2013，（12）：4764-4770. 5 Guo Mingming，Li Kan，Liu Lizhong，et al.Manganese-based multi-oxide derived from spent ternary lithium-ions batteries as high-efficient catalyst for VOCs oxidation[J].Journal of hazardous materials，2019，（380）：15.  6 晏淑梅，徐文哲，韩高莹 . 唐山市大气环境中VOCs 组 分 及 防 治 措 施 研 究 [J]. 化 学 与 黏 合，2017，（2）：41-43. 7 姚　轶 . 浙江省木制品制造行业大气污染物排放标准研究 [D]. 杭州：浙江工业大学，2017. 8 Thorson Jacob，Collier-Oxandale Ashley，Hannigan Michael.Using A Low-Cost Sensor Array and Machine Learning Techniques to Detect Complex Pollutant Mixtures and Identify Likely Sources[J].Sensors （basel，Switzerland），2019，19（17）：22-26.
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