錢一凡 李丹毓 雷熊

（四川省南充生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川南充 637000）

1 引言

揮發(fā)性有機物（VOCs）是指能參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物，或者根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定的化合物［1］。VOCs 種類繁多，包括非甲烷烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、含氧有機物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等，是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物，其具有相對分子質(zhì)量較小、飽和蒸氣壓較高、沸點較低、易分解、易揮發(fā)等特性［2］。VOCs 的來源廣泛，主要來自于機動車尾氣、油氣揮發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)排放、化石燃料燃燒、生物質(zhì)燃燒、餐飲油煙等人為源以及植物釋放等天然源［2］。其中，工業(yè)源作為城市大氣VOCs 的一個重要來源，對城市大氣環(huán)境中VOCs 的貢獻度可達到20%左右［3-8］，部分城市甚至可高達30%以上［7-8］。

VOCs 的工業(yè)來源主要涉及石化行業(yè)（包括石油煉制工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)等）、化工行業(yè)（包括石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造、醫(yī)藥制造業(yè)、化學(xué)纖維制造業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)等）、工業(yè)涂裝（包括汽車、船舶等運輸設(shè)備制造、家具制造、卷材制造、金屬制品、通用設(shè)備制造、專用設(shè)備制造、精密儀器制造、塑料制品、電氣機械及器材制造、計算機、通信和其他電子設(shè)備制造等）、包裝印刷行業(yè)（包括塑料軟包裝印刷、彩盒印刷、印刷制罐和標(biāo)簽印刷等）以及油氣的儲存、運輸和銷售等行業(yè)。

VOCs 的成分復(fù)雜，種類繁多，污染治理與管控難度較大。目前，國內(nèi)外的工業(yè)生產(chǎn)中主要從源頭控制、過程控制、末端治理和精細管控4 個方面進行VOCs 的污染防治工作。

2 VOCs 的治理方法和技術(shù)

2.1 VOCs 的源頭控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，VOCs 的源頭控制主要是從以下幾個方面來實現(xiàn)的。

首先，是使用VOCs 含量較低、反應(yīng)活性較弱以及不揮發(fā)或揮發(fā)性較小的原輔材料，以減少VOCs 的排放。例如，在石化和化工行業(yè)，可對芳香烴、含鹵素有機化合物等原輔料進行綠色替代；在包裝印刷行業(yè)中，可選擇使用低VOCs 含量、低反應(yīng)活性的清洗劑，用水、醇作為主要溶劑的產(chǎn)品替換含VOCs 較高的油墨、膠黏劑等；在工業(yè)涂裝行業(yè)，使用水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料、輻射固化涂料等。

其次，可通過制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，控制產(chǎn)品中的VOCs 含量，進而達到減排VOCs 的目的。許多產(chǎn)品是二次工業(yè)生產(chǎn)的原輔材料，通過控制產(chǎn)品（二次生產(chǎn)的原輔材料）中VOCs 的含量以達到減排目的。

此外，還可以通過改進生產(chǎn)工藝，替換掉使用VOCs 含量高的原輔料或者排放VOCs 較多的生產(chǎn)工藝，以達到VOCs 減排的目的。例如，在包裝印刷和工業(yè)涂裝行業(yè)，引入水性印刷、無溶劑復(fù)合印刷設(shè)備等，使用VOCs 含量較低的原輔料或者減少生產(chǎn)過程中因高溫等因素分解、產(chǎn)生的VOCs，從而達到VOCs 減排的目的。

2.2 VOCs 的過程控制

2.2.1 提高VOCs 的有組織收集效率

工業(yè)源排放的VOCs 主要是在原輔料的預(yù)處理、加工過程以及產(chǎn)品的成型、出爐等一系列生產(chǎn)工序中產(chǎn)生并釋放出來的。對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs 可通過采用先進的生產(chǎn)技術(shù)，或者改進生產(chǎn)工藝，提高VOCs 的收集效率，減少VOCs 的無組織排放。例如，包裝印刷和工業(yè)涂裝等部分行業(yè)中，對生產(chǎn)車間采用全密閉負(fù)壓收集的方式或者對連續(xù)化、自動化的生產(chǎn)線采用密閉收集的方式來收集VOCs，而對于無法完全密閉收集的生產(chǎn)線，在產(chǎn)生VOCs的生產(chǎn)線位置加裝氣簾和吸氣裝置以提高VOCs 的收集效率，減少工藝過程VOCs 的無組織排放。

2.2.2 減少VOCs 的無組織排放

VOCs 的無組織排放主要涉及含VOCs 的原輔材料、產(chǎn)品、廢料等物料的存儲、轉(zhuǎn)移和輸送等過程以及未完全密閉的生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備與管線組件連接部位、含VOCs 原輔材料的調(diào)配等工藝過程、敞開液面逸散等。因此，可使用VOCs 含量較低或者低揮發(fā)性的原輔料，對有必要或者有條件進行密閉的設(shè)備與生產(chǎn)場所進行密閉處理，改進生產(chǎn)工藝或者引進先進的生產(chǎn)技術(shù)，對部分涉VOCs 排放的物料、產(chǎn)品、廢料的存儲場所進行密閉和收集，提高生產(chǎn)過程中的廢氣收集效率等方式和措施，及時轉(zhuǎn)運和處置含VOCs 氣體的吸收液、吸附劑等，盡可能地減少VOCs 的無組織排放［9］。

2.3 VOCs 的末端治理

VOCs 的末端治理就是對VOCs 收集后再處理利用的過程，主要涉及VOCs 的回收技術(shù)和處置技術(shù)兩部分。VOCs 的回收技術(shù)是運用物理、化學(xué)或生物的方法收集VOCs，主要包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法；VOCs 的處置技術(shù)則是將回收的VOCs 通過物理、化學(xué)或生物的方法進行處置，使之分解轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)，主要包括催化燃燒法、熱力燃燒法、生物法、低溫等離子體處理和光催化氧化法［10-11］。

2.3.1 低濃度VOCs 的治理方法

對于VOCs 排放量較小或者廢氣中含VOCs 濃度較低、風(fēng)量較大的排放源，可采用活性炭吸附和沸石轉(zhuǎn)輪吸附等吸附法、吸收法等，對VOCs 進行濃縮收集后再利用催化燃燒法、熱力燃燒法和光催化氧化法進行銷毀處理，也可采用生物法和低溫等離子體處理技術(shù)直接處理VOCs 含量較低的廢氣。此外，為了提高VOCs 的收集和處置效率，在收集裝置前可加設(shè)除塵、降溫、干燥以及減風(fēng)增濃等設(shè)備。

目前，國內(nèi)的工業(yè)企業(yè)多采用吸附法+光催化氧化法或吸附法+熱力燃燒法（或催化燃燒法）來處理含VOCs 濃度較低的廢氣。其中，活性炭吸附+光催化氧化處理VOCs 的工藝成熟，設(shè)備簡單便宜，易操作，后期維護費用較低，多為中小型企業(yè)所青睞，國內(nèi)市場占有率最高［11-12］，但是活性炭吸附需經(jīng)常更換吸附劑，如未及時更換，可能造成吸附效率嚴(yán)重降低，且更換后的活性炭等吸附劑在儲存過程中可造成VOCs 揮發(fā)形成二次污染，而VOCs 的光催化氧化處理過程易受VOCs 氣體的溫度、濕度以及粉塵含量等因素的影響造成處理效率不高的現(xiàn)象。

吸附法+熱力燃燒法（或催化燃燒法）主要是通過燃燒的方法將VOCs 分解為CO2和水，燃燒后釋放的熱量可以進行回收利用。吸附法+熱力燃燒法（或催化燃燒法）的技術(shù)工藝均比較成熟，處理效率均可達到90%以上。2 種方法不同之處在于熱力燃燒法需要在700 ℃以上高溫下進行，而催化燃燒法則利用催化劑大大降低了燃燒溫度，僅需要200～500 ℃溫度即可燃燒［13-16］。對于成分復(fù)雜的VOCs 氣體，催化燃燒法的處理效率則有可能大幅下降，主要是因為催化劑只能對某些特定類型的VOCs 發(fā)揮作用，且成分復(fù)雜的VOCs 會造成催化劑中毒［16］。雖然吸附法＋熱力燃燒法（或催化燃燒法）的處理工藝成熟且處理效率高，但是這2 種方法的儀器設(shè)備和運行成本投入都比較高，如果廢氣中VOCs 的濃度達不到燃燒要求，則還需要加入助燃氣體。因此，這2種VOCs 處理方法的市場占有率較低［11-12］。

生物法和低溫等離子體處理技術(shù)主要適用于低濃度VOCs 廢氣治理和惡臭異味治理。生物法處理VOCs 氣體設(shè)備占地大，操作技術(shù)難度較大，處理效率較低，可造成二次污染［16-18］；低溫等離子體處理技術(shù)治理VOCs 氣體則因為設(shè)備投資和運行費用較高，技術(shù)不成熟，處理效率較低，也可造成二次污染［19-20］。因此，生物法和低溫等離子體處理技術(shù)在國內(nèi)的市場占有率均較低［11-12］。

2.3.2 高濃度VOCs 的治理方法

對工業(yè)生產(chǎn)中排放的含VOCs 濃度較高的廢氣，優(yōu)先利用溶劑進行回收，對于回收難度較大的含VOCs 濃度較高的廢氣，可采用高溫焚燒、催化燃燒等技術(shù)。此外，還可采用冷凝法和膜分離技術(shù)來處理含VOCs 濃度較高的廢氣。

吸收法是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)的溶液來吸收廢氣中的VOCs，以達到凈化廢氣的目的，此法工藝簡單、技術(shù)成熟，但需要經(jīng)常更換吸收劑，以保證吸收效率，如對吸收VOCs 的吸收劑保存和處置不當(dāng)，極易造成二次污染。因此，此法國內(nèi)企業(yè)運用處理工業(yè)廢氣中的VOCs 較少［12］，主要用于天然氣中VOCs的凈化、焦油副產(chǎn)物回收和油氣回收等領(lǐng)域［21］。

對于含VOCs 濃度較高的工業(yè)廢氣，可直接采用熱力燃燒法或催化燃燒法去除，不需要或者僅需要加入少量的助燃劑，燃燒后釋放的熱量可以進行回收利用。雖然熱力燃燒法或催化燃燒法處理VOCs的儀器設(shè)備投資費用和運行費用較高，但是高濃度的VOCs 燃燒后釋放的熱量可回收利用，可用于其他工藝過程，減少運行成本。例如，煉焦煤氣可用于燃燒發(fā)電，包裝印刷產(chǎn)生的VOCs 廢氣燃燒后產(chǎn)生的熱量可用于烘干工藝等。因此，熱力燃燒法或催化燃燒法去除VOCs 在國內(nèi)的市場總體占有率較低，但在VOCs 排放量較大的大、中型企業(yè)中占比較高［11-12］。

冷凝法回收廢氣中的VOCs 是利用VOCs 各成分的飽和蒸氣壓不同，采用加壓或者降溫的方法將VOCs 從廢氣中分離出來，冷凝法回收VOCs 的工藝較成熟，方法簡單，但是對冷凝、儲存以及轉(zhuǎn)運等設(shè)備要求高，如處理不當(dāng)，易造成二次污染，冷凝處理后的廢氣仍含有低濃度的VOCs，需要進行二次處理。由于工業(yè)源VOCs 的成分較為復(fù)雜，用冷凝法回收VOCs 難度較大，目前，國內(nèi)利用冷凝法回收油氣方面較多，回收其他工業(yè)源VOCs 較少［22］。

膜分離法處理VOCs 則是利用高分子膜的滲透特性，在適當(dāng)?shù)膲毫ο聦OCs 從廢氣中分離出來。此法工藝簡單，但是選擇的高分子膜需對VOCs 具有選擇性，因此膜分離法主要用于油氣回收。

2.4 VOCs 的精細管控

2.4.1 制定源清單與管控方案

各地應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嵡閬泶_定VOCs 的管控和減排方案，首先應(yīng)對當(dāng)?shù)厣鎂OCs 排放的企業(yè)及排放的VOCs 種類進行梳理，確定VOCs 的排放量、排放特征以及VOCs 物質(zhì)光化學(xué)反應(yīng)活性等，然后根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣PM2.5和O3來源解析結(jié)果確定本地區(qū)VOCs 控制的重點行業(yè)和重點污染物，在明確總的減排目標(biāo)的前提下，要細化行業(yè)減排目標(biāo)和各企業(yè)減排目標(biāo)，制定出針對性強的減排措施和管控方案。

2.4.2 加強對企業(yè)的幫扶指導(dǎo)

各地環(huán)保部門應(yīng)加強對本地涉VOCs 排放的企業(yè)的幫扶指導(dǎo)力度，組織專家對本地涉VOCs 排放的企業(yè)給予技術(shù)支持，指導(dǎo)企業(yè)編制切實可行的污染治理方案，并依據(jù)行業(yè)和企業(yè)的減排目標(biāo)制定并實施“重污染天氣應(yīng)急預(yù)案”和“一廠一策”制度。在VOCs 減排措施方面，各地環(huán)保部門應(yīng)組織專家積極指導(dǎo)企業(yè)改進生產(chǎn)工藝，改用VOCs 含量較低、反應(yīng)活性較弱以及不揮發(fā)或揮發(fā)性較小的原輔材料，優(yōu)化治污設(shè)施，最大限度地提高VOCs 有組織收集效率，減少VOCs 的無組織排放，幫助企業(yè)測算投資成本和減排效益，為企業(yè)有效開展VOCs 綜合治理提供技術(shù)服務(wù)。

2.4.3 大力推行產(chǎn)業(yè)入園政策

積極實行產(chǎn)業(yè)入園政策，科學(xué)、合理地規(guī)劃工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群等，對有條件的工業(yè)園區(qū)，可對同類型企業(yè)集中管理，收集并統(tǒng)一處理含VOCs 的廢氣，或者推行集中噴涂、溶劑集中回收、活性炭集中再生等，加強資源共享，提高VOCs 治理效率，減少企業(yè)的污染治理成本。

2.4.4 建立運營管理臺賬

各地政府部門引導(dǎo)幫扶企業(yè)加強污染治理，同時各企業(yè)也應(yīng)該積極主動地配合政府部門做好VOCs 的防治和減排工作。首先，企業(yè)應(yīng)積極地梳理VOCs 排放主要環(huán)節(jié)和工序，制定詳細的生產(chǎn)儀器和治污設(shè)施操作規(guī)程，建立管理臺賬，做好含VOCs 原輔料的出入庫記錄、生產(chǎn)儀器和治污設(shè)施的運行記錄、治污設(shè)施的維護和檢修記錄以及治污設(shè)施的耗材、配件更換記錄等，更換后的危險廢物及時入庫并做好登記，定期對庫存的危廢進行轉(zhuǎn)運等，將生產(chǎn)環(huán)節(jié)和治污環(huán)節(jié)的責(zé)任落實到具體責(zé)任人，相關(guān)臺賬記錄按照各地要求妥善保存。其次，企業(yè)應(yīng)根據(jù)環(huán)評的相關(guān)要求安裝污染處理設(shè)施，并積極地按照排污許可證規(guī)定的監(jiān)測項目和監(jiān)測頻次進行常規(guī)監(jiān)測，及時地向公眾公開監(jiān)測信息。最后，企業(yè)應(yīng)健全內(nèi)部考核制度，加強技術(shù)人員的技能培訓(xùn)和技術(shù)交流，企業(yè)員工應(yīng)積極參加相關(guān)的業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)和污染防治知識學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語

VOCs 的種類繁多，來源廣泛，而工業(yè)源VOCs主要來源于含VOCs 的原輔料和產(chǎn)品的儲存、運輸、生產(chǎn)和銷售等過程中，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中收集和處理難度均較大。其中，含VOCs 的原輔料和產(chǎn)品的儲存、運輸和銷售3 個環(huán)節(jié)中多為VOCs 的無組織排放，收集難度較大，可通過用含低VOCs 的原輔材料進行替換、改進生產(chǎn)工藝、對儲運銷等環(huán)節(jié)進行密閉處理等措施來提高收集效率；而對含VOCs 的原輔料（或產(chǎn)品）進行使用生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，多數(shù)情況下可有組織收集，但需要盡可能地擴大收集部位和提高收集效率。工業(yè)源VOCs 的種類繁多，多為可燃性氣體，可通過燃燒法去除VOCs，但各企業(yè)在實際處理VOCs 的過程中，需綜合考慮企業(yè)的經(jīng)濟效益、治污工藝的切實可行性、操作技術(shù)的簡便性等實際因素。地方政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)和幫扶企業(yè)進行污染防治，培養(yǎng)企業(yè)的環(huán)保意識，企業(yè)應(yīng)積極配合，選擇合適的治污設(shè)施和技術(shù)方法，共同完成污染防治任務(wù)和目標(biāo)。