城市环境治理技术应用现状及其发展
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摘要：随着我国社会经济的不断发展，VOCs的排放量也日益增大，随之带来的环境问题也日益严重。本文简述了VOCs气体治理现状，重点探讨了各种目前比较流行的VOCs处理技术，分析了不同处理技术间的优缺点，并提出了自己的几点建议和思考，以期对VOCs的治理工作提供参考。
关键词：VOCs;治理的政策、标准;治理技术;复合光催化;催化燃烧;等离子技术;微生物降解
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-00-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.045
Abstract：With the continuous development of China’s social economy， VOCs emissions are also increasing， which brings about increasingly serious environmental problems. This paper briefly describes the current situation of VOCs gas treatment， focuses on various popular VOCs treatment technologies， analyzes the advantages and disadvantages of different treatment technologies， and puts forward some Suggestions and thinking， in order to provide reference for the treatment of VOCs.
Keywords：VOCs;Governance policies，Standards;Governance technologies;Composite photocatalysis; Catalytic combustion;Plasma technology;Microbial degradation
1 VOCs治理现状简介
随着社会经济的不断发展，爆发出越来越多的环境污染问题，其中大气污染首当其中，严重影响着人类的居住环境及健康。大气挥发性有机物（VOCs）是二次有机气溶胶和臭氧形成的重要前形物[1]，会引起雾霾、光化学烟雾等大气污染问题。中国部分地区近年来出现严重的雾霾，少数城市一年的雾霾天气高达200天以上，严重影响着当地居民的生活及健康。2018年，在《“十三五”挥发性有機物污染防治工作方案》的基础上，国家和地方相继发布了一系列推进挥发性有机物（VOCs）治理的政策、标准和管理制度文件，VOCs治理管理框架体系基本建立并继续完善。国务院在2018年7月颁发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，以京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原等为重点开展大气污染治理行动，组织实施VOCs专项整治，着力补齐VOCs污染防治短板。抓紧制订石化、化工、工业涂装、包装印刷等VOCs排放重点行业和油品储运销环节综合整治方案，编制VOCs治理技术指南，指导地方有效开展相关工作，并提出重点区域VOCs全面执行大气污染物特别排放限值等要求。随着人类对环境问题的日益重视以及政府相关排放政策的实施，针对VOCs治理技术的研究也愈来愈多，因此本文就我国城市VOCs治理技术现状作探讨性的简介及分析对比。
2 VOCs处理技术分析
2.1 复合光催化法
复合光催化装置分为高效预处理段与复合光催化段，通常为一体式，这样能有效减少占地面积和安装工作量。高效预处理段主要由模块化的专业复合纤维组合而成，主要作用是对废气的各成分进行处理，以吸附去除废气中有害化学气体，降低后端处理的压力和提高废气处理效率。
粗略的反应机理为：
2.2 等离子体法
等离子体是物质存在的第四形态，它由电子、离子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成，是导电性流体。等离子体净化技术的主要机理[10]是：在外加电场的作用下，电子获得能量后，开始加速运动，以每秒钟300万次至3000万次的速度去撞击异味气体分子，当电子的能量与异味气体分子的某一化学键键能相同或略大时，发生非弹性碰撞，电子将大部分动能转化为污染物分子的内能，从而引发了使其发生电离、裂解或激发等一系列复杂的物理、化学反应，使得产生臭味的基团化学键断裂，从而达到除臭目的。
工作原理：采用分子共振，分子激发器-使用高频、高压，在常温下电离有机碳氢化合物分子变成H+和C4+等离子体。
H+、C4+等离子体进入催化剂反应罐，被氧化成水和二氧化碳。
2.3 吸收法
具有较高浓度、压力及较低温度的VOCs通常被低挥发性或非挥发性溶剂吸收，然后，分离基于来自吸收剂的VOCs的物理性质的差异，适用于高水溶性VOC。损坏化学试剂与VOCs的中和，发生氧化等反应。它具有同时去除气态污染物、低成本、高传质率、高酸性气体处理率优势。然而，之后的废水处理仍然存在问题，颗粒物浓度高、塔堵塞、维护费用高、废气排放量大都可能造成白烟等缺点。
2.4 活性炭吸附
活性炭在生活中很常见，其独特优点是内部发达的孔隙结构，可吸收废气中的小分子，是处理废气的第一道工艺，因为活性炭易饱和，作用时间短，需要不断更换，成本高。在实际操作验证中，仅适用于干酒精和脂肪废气。高湿度处理效果不理想，易造成二次环境污染。
2.5 微生物降解法
微生物除臭技术是利用能够转化或者降解恶臭物质的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用对含硫、含氨等恶臭气体进行净化。利用生物滤池中的微生物将废气中将硫化氢、硫醇和氨气等恶臭成分分解成CO2和H2O等无害无臭的物质，以达到改善空气质量、保护人民身体健康的目标。 其优势有：处理效果符合环保要求;无污染;稳定，耐冲击负荷;维修维护量少;能耗小、运行费用低;组装式池体，便于分期实施系统中扩大规模时增加处理容量。主要缺点是：投资高、处理气体单一、占地面积较大、处理效果不是很稳定。
2.6 燃烧法
催化燃烧是废气治理中应用最广泛的。某些有害废气燃烧后转化成无污染物质。其化学性质是在点火时添加催化剂使工业废气燃烧分解。通过化学反应，水和二氧化碳被产生并释放到空气中。
催化剂是一种能提高化学反应速率、控制反应方向、在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。
催化燃烧法处理VOCs的工作原理是在催化剂的作用下，使VOCs废气在较低的温度下转彻底分解，并换成无害的气体而得到净化的一种方法。催化剂是催化燃烧技术的关键，这种催化剂能够降低VOCs氧化所需要的活化能，提高反应速率，从而能够在较低温度下对废气进行处理。目前广泛用于催化燃烧法处理 VOCs 的催化剂主要为贵金属催化剂如 Pt、Pd、Ru等和金属氧化物催化剂，如Cu、Gr、Co、Ni等过渡族金属氧化物。在应用中催化剂通常负载在载体上参与催化反应，常用的载体主要有Al2O3、TiO2、SiO2等具有大比表面积的多孔材料，以便能够提高贵金属在载体表面的分散度，增加催化剂的机械强度和稳定性，从而提高催化剂的性能[3]。贵金属催化剂对VOCs的分解均具有較高的催化效率，但其来源少、价格昂贵，在废气治理的大规模应用上有所限制。而其他非贵金属催化剂则来源丰富，通过适当的改性或掺杂制备复合催化剂，有利于在废气治理中大规模推广。
2.7 冷凝法
当废气冷却到VOCs露点以下时即可冷凝成液体并回收，适用于低浓度、组成简单、回收率高的挥发性有机物。冷凝法具有较高的处理成本，适宜的浓度（>5000ppm），处理效率在50%～85%之间。当浓度大于1%时，回收率可达90%以上。其他控制技术，如焚烧、吸附和洗涤常被用作预处理步骤。
3 VOCs处理技术建议与思考
3.1 加强源头优化
通过源头原材料的替代，从源头上减少含VOCs原辅材料的使用量，该部分减排潜力巨大。特别是在VOCs排放量最大的涂装、印刷、胶粘、清洗等工艺过程中，可以大力推动水性及环保型的涂料、油墨、胶粘剂、清洗剂等环保型原辅材料的使用。
3.2 过程控制和无组织排放控制
加强过程控制和无组织排放控制，提升清洁生产技术水平，工业园区、厂区采用密封生产技术，提高废气收集效率，减少无组织逸散。
3.3 强化末端治理
强化末端治理是涂装、印刷、化工、制药等VOCs排放重点行业的发展方向。根据不同的废气成分及特点，针对性地指定VOCs处理工艺，提高治理效果;逐步完善各处理设备标准和技术性能要求，提升总体技术水平。
参考文献
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收稿日期：2019-02-22
作者简介：郭芸（1989-），女，汉族，本科学历，环保工程师，研究方向为VOCs废体治理相关设计、投标、项目预算等。
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