中國VOCs治理現狀

摘要：介（jiè）紹了揮發性有機物(VOCs)汙染的來源和治理情況並分析了其存在的（de）問題。

揮發性（xìng）有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大（dà）於133.32 Pa、常壓下沸點在50~260℃以下的有（yǒu）機化合物，或在常溫常壓下能揮發的有機（jī）固（gù）體或液體。VOCs是石油（yóu）化工、製藥、印刷、製（zhì）鞋（xié）和噴漆等行業排放的最常見的汙染物。這（zhè）些物質主要有硫（liú）化氫、硫（liú）醇類、氨、胺類、硝基化合物、烴類、脂肪酸類、醇類（lèi）、酚類、酯類以及有機鹵係衍生物等。這（zhè）些有機物大多具有毒性，部分已被列為致癌（ái）物，如氯乙烯、苯、多環芳烴等。多數VOCs 易燃易爆，對生產企業的（de）安全造成威脅；部分VOCs 對臭氧（yǎng）層具有破壞作（zuò）用，如（rú）氯氟烴（CFCs）和含氫氯氟烴（HCFCls）。VOCs 是產生臭氧汙染和光化學汙染的主要汙染源，環保部已將其列為細顆粒物之外最大的（de）空氣汙染元凶，它也是導致灰霾天氣（qì）的重（chóng）要前體物之一。

1 VOCs汙染物的（de）種（zhǒng）類及來源

1.1 VOCs汙染物的種類

大多數VOCs具有經濟價值，還可進（jìn）行回收處理（lǐ）；但也有一部分VOCs 因為（wéi）會造成二（èr）次汙染或無法消除，難（nán）以達到排放要求，需要吸附後回收處理，如鹵族（zú）化合物氯乙（yǐ）烯和（hé）CFCs等。常見的VOCs大致可分脂（zhī）肪類、芳香類、氯化碳氫化合物。

1.2 產生（shēng）VOCs 汙（wū）染物的來源

VOCs 汙染物的來（lái）源主要有工業（yè）固定（dìng）排（pái）放源、機動車尾氣排放源（yuán）和（hé）日常生活排放源等3個方麵。工業固定源是主要排放源，不同行業VOCs排放的環境、排放（fàng）的物質特征以及治理技（jì）術（shù）都不（bú）盡相（xiàng）同。

1.2.1 石油煉製是VOCs汙染最（zuì）大來源

在石油裂解過程中，會生產出烴類（lèi）、醇（chún）類、醛類和酸類等物（wù）質，而（ér）繁瑣的煉油工藝，在生產過程中不可避免產生大量廢氣。例如（rú），在（zài）鍋爐、加熱爐和焚燒爐等（děng）設備的加熱過程中會產生大量的燃燒煙霧廢（fèi）氣；在物質進行催化（huà）和裂化時，會產生SO2、CO2 以及CO等廢氣（qì）；在（zài）對瀝青進行（háng）氧化（huà）時，會產生氧化瀝青廢（fèi）氣；在回收尾（wěi）氣時（shí），對含硫尾（wěi）氣汽提（tí）以及氣體脫硫和加氫精製的過程中，都會產生廢氣。

1.2.2 化工行業產生的（de）汙染

化工行業排放（fàng）VOCs在生（shēng）產過程、燃料油和機溶劑輸配儲存過程中，主要是苯係物、有（yǒu）機鹵（lǔ）化物氟利昂（áng）係列、胺等。化工生產中，在使用鍋爐、加熱（rè）爐（lú）、裂（liè）解爐和焚燒爐燃燒煙氣時，會產生大量含（hán）有CO、CO2 的煙霧類汙染物。此外，甲醛、乙醛、聚乙烯和硝基（jī）氯苯（běn）等原材（cái）料和甲醛裝置、對苯二甲酸裝置、環氧氯丙烷裝置等特殊裝置運行時，都會產生含有烷烴、烯烴、環烷烴和芳香烴等汙染物的工業廢氣。

1.2.3 來源於生活中（zhōng）的汙染

生活源中的（de）汙染主要（yào）有汽車、新居（jū）塗料裝潢、秸稈燃燒和廚（chú）房油煙無（wú）組織排（pái）放等。特別是汽油（yóu）機動車排放的VOCs中含有苯、甲苯和二甲苯等苯係物，柴油機動車尾氣富含丙（bǐng）酮、丙烯和丙烷等（děng）短鏈碳氫化合物；新居塗料裝（zhuāng）潢產生的VOCs在短時間內濃度高（gāo），成分複雜（zá），不易擴散，對人體健康危害很大；秸（jiē）稈燃燒，產生為煙塵中VOCs的主要成（chéng）份是芳香烴和醛類化合物；廚房油（yóu）煙VOCs中主要汙（wū）染物為乙醇和丙烷。

2 VOCs汙（wū）染物的治理

VOCs治理包括：源頭減量、中間控製和末端治理。目前，中國仍以末端治理為主。VOCs末端治理技術可分為2類：一類是（shì）具有破壞性（xìng）的方（fāng）法，如焚燒法、催化燃燒法。另一類是非破壞性方法，如吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法等。

2.1 破壞法

2.1.1 焚燒法

直接焚燒法是將VOCs直（zhí）接連（lián）接到焚燒鍋爐中，當（dāng）接入VOCs 濃度高時，即可在爐內充分燃（rán）燒（shāo），然後生成CO2 和H2O；若接入鍋爐中VOCs濃度較（jiào）低，則需加入輔（fǔ）助燃料，使VOCs充分燃燒，最終（zhōng）生成CO2 和H2O。這種（zhǒng）方法成本低，運用範圍廣，技術路線也比較成熟。

目前（qián）焚燒法的主要形（xíng）式有火炬、焚（fén）燒爐及2種係（xì）統的綜合係統。其中，火炬係統是用來處理石油化工廠、煉油廠、煤化工及其他裝置（zhì）無法回收和再加工的低氧有機氣體的特殊燃燒設施。火炬廢氣處理技術已大規模（mó）應（yīng）用（yòng）於（yú）國內外各大項（xiàng）目中；對於處理VOCS 以（yǐ）及有機（jī）物濃度低的不含氧裝置廢氣，一（yī）般用焚燒爐進行。

2.1.2 催化燃燒法

催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加入某種催化劑，降低（dī）VOCs 的燃點，使（shǐ）VOCs 能夠（gòu）充分燃燒，最終生成CO2和H2O，實現直排。目前常用催化劑種類有貴金屬（如（rú）Pt、Pd） 與非貴金屬（如（rú）Ti、Fe、Cu等）兩大類。

2.2 非破（pò）壞法

2.2.1 吸（xī）附法（fǎ）

吸附法（fǎ）是利用具有微孔結構的吸附劑，將揮發性有（yǒu）害氣（qì）體的有（yǒu）毒物質（zhì）吸附在吸附劑表麵上，使有機物從主體分離。吸附法又分（fèn）化學吸（xī）附（fù）和物（wù）理吸（xī）附兩種。化學吸附劑多用於治理水相汙染物，因接觸時間問題，在現實中該法治理（lǐ）有機廢氣非常少。而物理（lǐ）吸附材料（liào）在處（chù）理有機廢氣方麵則更有效，例如活性炭和（hé）沸石等較常用，特（tè）別是改良後的纖維吸附材料相（xiàng）比顆（kē）粒狀和（hé）蜂窩狀的吸附材料，吸收速率更高，效果更好（hǎo）。目前，吸（xī）附法常用於較低濃度廢氣的淨化。

2.2.2 吸收法

吸收法（fǎ）是（shì）讓吸收劑（jì）和有機廢（fèi）氣充分接觸，對廢氣中的有害物質進行吸收，然後將（jiāng）吸收劑進一步處理，再循環使用。噴淋裝置就是對有機廢氣（qì）進行處理的裝置。吸收劑可（kě）分物理吸收劑和化學吸收劑兩種，物理吸收劑（jì）根據（jù）相似相容的特（tè）性。企業常用水吸收易溶於水的汙染氣（qì）體，比如醇（chún）、丙酮、甲醚等；化學吸收方法（fǎ）主要（yào）利用有機廢氣與吸收劑發（fā）生化學反應，達（dá）到吸（xī）收廢氣的目的。例如，化工行業可以采用液體石油、表麵活性劑和水的（de）混合試劑來處理廢氣，這種方法可以對H2S、NOx、SO2 等廢氣（qì）進行快速處理。

吸收法（fǎ）有直接回收、壓（yā）縮冷凝回收、濃縮（suō）冷凝（níng）回收，根據不同（tóng）的廢氣種類選擇不同的處（chù）理工藝。目前直接回收和壓縮冷凝回收在國內技術成熟，而濃縮冷（lěng）凝（níng）設備幾乎全部為進口設備，費（fèi）用高昂。

2.2.3 膜分離法

膜隔離技術在VOCs處理中已（yǐ）有所應用，其原理是利（lì）用有機分（fèn）子粒（lì）徑的大小差異來進行分離，然後再收集回收和再（zài）利用。使用中需在進料側施加壓（yā）力，形成穩定（dìng）壓力差，使（shǐ）滲透得到足夠動力。該膜類似於半透膜，過濾後（hòu）產物純度較（jiào）高，應用範圍廣。缺點是膜（mó）容易發生堵塞，膜價格較高，運（yùn）營成本高。

2.2.4 生物法

生（shēng）物法是通過生（shēng）物過濾法（fǎ）處理VOCs，主要處理工業生產、市政汙水、汙泥處理等。它可處理較低濃度的VOCs，通過核心生物（wù）濾床的處理作用，VOCs通過生物（wù）濾床中的生物膜填料（liào），然後被反應，VOCs在濾床裏被生物膜上的生物經過吸附作用反應生成CO2 和H2O，最後實現放空。

生物處理法是VOCs處理技術領域關注的重點。生物處理法最大優點是利（lì）用了菌群對有機物進行分（fèn）解，厭（yàn）氧菌和好氧菌都可以對有機（jī）廢氣進行降解，降低廢氣對環（huán）境（jìng）的汙染。當前，生物處理的主要方式和設（shè）備（bèi）包括有生物濾池、生物滴濾塔、生物洗滌器等，這種方式目前可以處理簡單的廢氣。其綠色環（huán）保（bǎo）優勢，應用（yòng）優勢潛力巨大。

2.3 VOCs治理新技術發展

（1）光催化氧化（huà）技術（shù）。是將WO3、CdS、ZnO、TiO2等光敏半導體材料在光照下將光能轉化成化學能，產（chǎn）生（shēng）的粒子與水及氧氣反應後，產生具有強氧化能力的自由基，有非常（cháng）強大的廢氣氧化處理能力（lì）。該方法的優點是反應速率高，處理效果強，處理後的產物方便回收，反應過程（chéng）與處理有機廢氣的溶（róng）液關係不大。目前已被業（yè）界關注。

（2）紫外光（guāng）催化技術。是利用高能紫外光照射有機廢氣，使廢氣中（zhōng）的部分汙染物裂解，降解成水和二氧化碳等低（dī）分子（zǐ）的化合物，或者將（jiāng）廢氣中的細菌核酸破壞，殺滅（miè）廢氣中的大部分細菌。

（3）微波催（cuī）化氧化技術。是目前科技（jì）含量較高的（de）處理技術，這是一種集合了傳統的填料吸附技術，使治理效果大大的提高。微波催化氧化技術能夠縮（suō）短廢氣的解吸與吸附時間，降低VOCs的治理成本。目前這種吸附技術已經能夠連續使用幾十次，並且多（duō）次使用後的效果一樣能夠達到標準。

（4）活性（xìng）炭纖維治理（lǐ）技術。主要是通過（guò）活性碳

纖維的加入，利用活性炭的（de）內外表麵分布的大量碳原子（zǐ）組（zǔ）成超強能力的吸附性（xìng）結構。其吸附速度（dù）快、吸附的容（róng）量增大、表麵積大、微孔豐富等優點（diǎn），將在VOCs治理的過程中起到很大的作用。

2.4 組合淨化技術

在實際應用中，企業多采用多種組合技術來治理VOCs。如（rú）吸附濃縮（suō）+催化燃（rán）燒（shāo）技術、吸附濃縮+高溫焚燒技術（shù）、吸（xī）附濃（nóng）縮（suō）+吸收技術、低溫等（děng）離子體+吸收技術（shù）、低溫（wēn）等離（lí）子體+催化技術等。目前，大多行業都是采用組合技術，或者采（cǎi）用兩種或（huò）兩種以上的組合技術，最終達到最佳治理效果。

2.5 各種治理技術經濟性分析

在以上方法中，吸附、生物、催化燃燒是當今最常用的VOCs治理技術，其次是熱力（lì）燃燒（shāo）和（hé）等離子體技術。在化工行業中，催化氧化技術更適（shì）合處理中高濃度（dù）（2000~8000mg/m3）有（yǒu）機廢氣毒物質的治理（lǐ），廢氣中（zhōng）不含（hán）催化劑中毒物質，單位處理能力投資在8~10萬/1000 m3/h，運行費（fèi）用約0.4 萬（wàn）~1萬元/1 000m3；吸附－蒸汽—脫附－回收技術更適合處理中等濃度，廢氣成分較為（wéi）單一的廢氣，單位處理能力投資在42 萬/1 000 m3/h 左右（yòu），運行費用（yòng）約4萬～8萬元（yuán）；生物過濾（lǜ）技術適合中低濃度（＜2000 mg/m3）、含可（kě）生生物降解VOCs廢氣，單位處理能力投資在1萬~4萬/1000m3/h，運行費用（yòng）約0.6萬~1.2萬元；熱（rè）力燃燒適合中高濃度（2000～8000mg/m3） 廢（fèi）氣的治理（lǐ），濃度不可太低（dī），否則不可維持燃燒，氣量不穩定，單位處理能力投資在10 萬/1000 m3/h，運行費用（yòng）約0.4萬～0.8萬（wàn）元。

3 行（háng）業VOCs治理（lǐ）中（zhōng）存在的問題

化工行業作（zuò）為產生VOCs的第二大行業，工業生產過程中所排放的VOCs種類多，性（xìng）質差異大，實際生產中需要根據汙染物的性（xìng）質和排放特點進（jìn）行選擇，建設經濟、高效的VOCs 治理（lǐ）都會增加企業的運營成本（běn）；化工企（qǐ）業為配合VOCs治理，對生產工藝進行改進的同時，使生產負荷增加，但治（zhì）理（lǐ）裝置性能卻無法同步優化（huà），最終造成治理（lǐ）效果欠佳；VOCs治理設備需要在線設備測量，然後進行同步處置。但因目前設備在使用中存在老化情況，測量精度無法達標；目前中國VOCs處理設備的（de）重要部件更換仍（réng）依靠國外，特別是在維修中若涉（shè）及知識產權問題，維修周期增加（jiā），設備運行效率降低（dī）；中國對工業廢氣排放標準有了明確的要求（qiú），但是在具體的（de）落實過程（chéng）中還存在一定的問題，不良企業仍末進行標準化處理再排放。

4 化（huà）工行業VOCs治理成為必（bì）然

2017年是《大氣汙染防治行（háng）動計劃》（簡稱“大氣十條”）的第一階段收官考核之年（nián），經過5年的努（nǔ）力，“大氣十條”第一階段目標已全麵實現，揮發性（xìng）有機汙染（rǎn）物（VOCs）減排與控製工作取得了重要的（de）進展。各地VOCs 的汙染防治工（gōng）作得到了全麵加強，VOCs的汙染防治已經成（chéng）為中國大氣汙染防治的重（chóng）點工作之一。

4.1 政（zhèng）策法規的頒布為化工VOCs治理指明了方向

以2013年“大氣十條”的發布為起點，2015新的《大氣汙染防治法》中，明確提（tí）出（chū）了對VOCs減排與（yǔ）控製（zhì）要求；2016年工信（xìn）部等部委聯合印發了《重點行業揮發性有（yǒu）機物削減行動計劃》，指出到2018年，工業行業VOCs 排（pái）放（fàng）量比2015年削（xuē）減330萬t以上；2016年國務（wù）院發布《“十三（sān）五”節能減排綜合工作方案》，提（tí）出推進工業汙染物減排，以削減揮發性有機物、持久性有機物、重金屬等汙染物為重點，實施重點行業、重點領域工業特征汙染物削減計劃；大力（lì）推進石化、化工、印刷、工（gōng）業塗裝等行業揮發性有機物綜合治理（lǐ）；實施石化、化工（gōng）等重點（diǎn）行業揮發性有機物治理工程，到2020年石化企業基本完成揮發性有機物治理。2017年（nián）9月，國家又發布《“十三五”揮（huī）發性有機物汙染防治工（gōng）作（zuò）方案》。方案以改善環境（jìng）空氣質（zhì）量為核心，以重點行（háng）業和重點汙染物為主要（yào）控製對象，推進VOCs與NOx協同（tóng）減排，明確提出到2020 年，建立VOCs汙染防治管理體係（xì），實（shí）施重點地區、重（chóng）點行（háng）業VOCs汙染減排，排放總量減少10%以上。

4.2 國家排放標（biāo）準逐（zhú）步完善化工行業VOCs治（zhì）理有據可依

《國家環境（jìng）保護標（biāo）準“十三五”發展（zhǎn）規劃》中強調要積（jī）極推進揮發性有（yǒu）機物汙染控製。2017年，製（zhì）藥（yào）工業（yè）、塗料油墨膠黏劑工業、農藥行業的大氣汙染物排放標準報批陸續進行，《VOCs無組織逸散控製標準（zhǔn）》、《惡臭汙染物排放標（biāo）準》和《飲食業油煙排放標準》的修訂工作（zuò）也在進行中。截至2017 年底涉及VOCs的大氣固定源汙染物排放（fàng）國家標準有15項，其中石油煉製、石油化學、合成樹脂等工業汙染（rǎn）物排放標準在2015年製定完成，同時北京、上海、重慶、廣東（dōng）、浙江、江蘇、山東、湖南（nán）、天津、河北、陝（shǎn）西和四川等地均在不同領域製定了地方排放標準。

4.3 新（xīn）技術的（de）推行，為化（huà）工行業帶來了希望

在化工生產、儲存和運輸的過程中，VOCs無組織排放約占企業總排（pái）放量的1/3，中國從美國（guó）和歐盟引進的（de）LDAR（泄漏檢測（cè）與修複）技術，可以大幅（fú）降（jiàng）低VOCs的無組（zǔ）織排（pái）放。2014年12月，國家發布（bù）實施《石化行業（yè）揮發性有機物綜合整治（zhì）方案》，明（míng）確要求全國石化行業應將VOCs的治理與監控納入日（rì）

常生產管理（lǐ）體係，建立“泄漏檢測與修複”等方麵的管理製度。目前，上海、廣東、浙江、江蘇和新疆等地紛紛製（zhì）定了（le）LDAR實施技術（shù）要求。到2017年，全國石化行業基本完成第一輪的VOCs綜合整（zhěng）治工作，初步建成監測監控體係，VOCs排放總量較2014 年削減了30%以上。

4.4 環（huán）保督察巡視，打響藍天（tiān）保衛戰

環境保護督察是落實中央生態（tài）文明（míng）建設的重要抓手，中央環保督察多批次（cì）、多層次的全覆（fù）蓋巡視，以及督察“回頭看”工作都在有條不紊，緊鑼密鼓的進行著。環境保護部（bù）對京津冀及周（zhōu）邊“2+26”城市開展的大氣汙染防治強（qiáng）化督查。督察內（nèi）容包括（kuò）對相關行業及部門落實大氣汙染防治情況，固定汙染源環保設施運行及（jí）達標排放情況，自動監測設施的（de）聯網及運行情況，限產執行情況（kuàng）等。通過督查，各項任（rèn）務（wù）得到了（le）全麵落實，藍天的（de）背後，是各行業（yè）打響“藍天保衛戰”的堅決態度和辛勤付出。

5 結語

隨著中國經濟的（de）發（fā）展，更有（yǒu）效地利用能源，減少環境（jìng）汙染，降低安全生（shēng）產事故，確保生命安全（quán）的（de）重要性日益凸（tū）顯。應該加強在化工行業有機廢氣的處理方法的研究，不僅要對排放的（de）廢氣（qì）進行處理（lǐ），還要對源頭進行有效監控，切實減少汙（wū）染物的產生，而且在行業（yè）排放標準方麵也可以借鑒美國和歐盟（méng）等先進國家的控製措施，從而達到對環境的有效保護。

來源：《中國氯堿》