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摘要：近年来，VOCs因其广泛的来源和对生态环境及人体健康的显著影响而受到越来越广泛的关注。本研究以工业源VOCs为研究对象，对工业源VOCs末端处理技术及其应用进行了相关介绍及探究，并对今后的减排前景进行展望，力求为VOCs的处理及减排提供依据，也为相关环保工作者提供参考。
关键词：工业源VOCs；末端处理；处理技术
VOCs减排是大气污染防治的重要任务，与其他大气污染物防治相比难度较大，这主要是由VOCs的排放特性所决定的：VOCs的种类繁多，化学性质、物理性质差异大；排放行业多，排放条件相对复杂，需要不同的处理技术；排放源多，很多行业对无组织排放的VOCs收集很困难；VOCs易燃易爆，在进行处理的时候首先要考虑安全性问题。而作为VOCs重要来源之一的工业源VOCs更是受到了极大的重视。当前，工业源VOCs的减排途径主要从三个方面进行考虑：源头替代、过程控制、末端处理。其中，末端处理技术常用种类是一定的，具有各行业横向可比性，因此本文将重点研究末端处理。
1.工业源VOCs末端处理技术分类概况
末端控制技术可以分为回收和销毁两大类，回收技术主要包括吸附、吸收、冷凝及膜分离技术等，回收技术适用于浓度较高或有回收价值的废气，可实现资源再利用[1]。销毁技术主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物处理、低温等离子体破坏和光催化氧化技术等。
根据资料查询，国内不同工业VOCs末端处理技术使用占比情况大致分别为吸附38%、催化燃烧22%、生物处理15%、等离子体8%、热力燃烧6%、吸收5%、膜分离4%、冷凝2%，国外不同工业VOCs末端处理技术使用情况为生物处理29%、催化燃烧29%、吸附16%、热力燃烧12%、等离子体9%、吸收2%、膜分离2%、冷凝1%。可以看出，吸附、催化燃烧、生物处理这几类技术因其工艺成熟、处理效率高而被广泛应用，是当今国内、国际主流的VOCs末端处理技术[2]。
2.工业源VOCs末端处理技术应用分析
以某市为例，选取具有代表性的工业企业作为研究对象，收集其监测资料，对几种典型的VOCs末端处理技术的处理效果进行分析，并对不同技术的特点及成本、处理效果影響因素进行分析。
2.1研究对象与方法
在遵循研究对象具有代表性、全面性、统一性原则的基础上，选取了汽车整车制造、汽车零部件及摩托车制造、汽车4S店维修、家具制造、包装印刷、橡胶制品等6个行业共98家具有代表性且安装了VOCs处理设施的企业作为调查对象。这6个行业是某市大气VOCs排放的重点行业，共涉及7种VOCs末端处理技术，包括沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧、活性炭吸附、光催化氧化、溶液吸收、等离子体+光催化氧化、催化燃烧、水喷淋+活性炭吸附等[3]。其行业分布、处理技术统计情况如表1所示。
表1 研究企业的行业分布、末端治理技术情况统计
收集企业VOCs处理设施的验收监测、日常监督性监测等监测报告，选取对处理设施进出口的废气流速、废气量、废气浓度及速率均进行了监测的数据，共计98组。这些监测数据中，进口VOCs浓度小于100mg/m3的有59组，进口VOCs浓度在100～200mg/m3的有18组，进口VOCs浓度大于200mg/m3的有21组。
2.2分析结果与讨论
2.2.1不同VOCs末端处理技术的采用情况
在所调查的企业中，采用单一VOCs末端处理技术的企业有59家，采用组合VOCs末端处理技术的企业有39家，分别占总调查企业数的60%和40%。从处理技术的使用分布来看，活性炭吸附法及其组合技术应用最广，共有61家企业使用，占总调查企业数的62%，涉及行业主要为汽车零部件及摩托车制造、汽车4S店维修、家具制造等；其次为沸石转轮吸附+燃烧技术，共有17家企业使用，占总调查企业数的17%，涉及行业主要为汽车整车制造和汽车零部件及摩托车制造[1]。
注：表中数据表示企业数量。
2.2.2不同VOCs末端处理技术的处理效果
不同VOCs末端处理技术的处理效果如表1所示。
从表1可以看出，应用较广的活性炭吸附法及其组合技术在实际运行过程中的处理效率波动均较大，其原因在于新的活性炭有较高的吸附效率，但活性炭的运营维护（如更换频率、脱附效率等）对处理效率有较大影响，活性炭更换不及时或脱附不彻底等均会造成处理效率降低。光催化氧化、溶液吸收技术的处理效率受催化剂活性、溶液饱和度等因素影响，波动也较大。沸石转轮吸附+燃烧技术处理效率波动较小，基本能稳定达到85%以上，等离子体+光催化氧化、催化燃烧技术处理效率波动也相对较小。此外，还可以看出活性炭吸附法及其组合技术存在进出口监测结果反向的情况，可能是由于活性炭更换不及时，导致已被吸附的大量VOCs污染物又被大风量的气流反吹出来[4]。
在平均处理效率方面，除吸收法效率较低外，其他处理技术均在60%以上，其中沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧的平均处理效率高达90%以上。可以看出，复合处理工艺较单一处理工艺呈现出更高的平均处理效率，但水喷淋+活性炭吸附法的处理效率反而低于活性炭吸附法，分析其主要原因是水喷淋后增加了废气的湿度，影响了活性炭吸附的效果。
表2 不同VOCs末端处理技术的处理效果统计
2.2.3不同VOCs末端处理技术的成本
根据各企业应用不同VOCs末端处理技术的实际情况，总体来看，处理技术的处理效率越高，其初期投资和运行成本就相对越高。将各种VOCs处理技术的初期投资成本和运行成本进行了大致核算，沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧、催化燃烧技术的初期投资成本较高。对于不含再生系统的活性炭吸附技术，其运行成本较高的主要原因是吸附饱和后的废活性炭处置费用较高[1]。 3.工业源VOCs处理技术减排前景展望
3.1完善现有处理技术
目前各类末端处理技术虽然应用范围较广，对VOCs的减排也有显著功效，但各类技术的应用还不够成熟完善，实际应用效果并没有完全发挥出理论上应达到的效果，因此需要各行业企业在实际运用VOCs处理技术的过程中不断摸索各类处理技术的适用条件及运维方式，使各类处理技术尽可能完善成熟，达到最优的处理效果。
3.2开发新型处理技术
日益严重的大气环境污染问题对VOCs处理减排的要求越来越高，目前存在的处理技术并不能全部解决所有的VOCs污染问题，因此，对新处理技术的开发迫在眉睫。
3.3提高配套监测技术
各类VOCs废气目标因子繁多，目前各监测机构针对VOCs废气各目标因子的监测技术均未达到全覆盖，仍有很多目标因子没有相应的监测方法。提高VOCs废气的监测技术水平也是重要的研究方向，有利于服务并促进VOCs减排。
3.4改进无组织排放源
VOCs排放源中有很大一部分为无组织排放源，如注塑工艺，国内大部分省市注塑VOCs废气为无组织排放，仅有少部分将注塑VOCs废气收集后处理排放。因此，将各类无组织排放的VOCs废气采取收集措施有效收集并末端处理后有组织排放，也是VOCs减排的一大方式，是亟待改进的重点。
4.结语
总之，VOCs废气对环境和人类均有较大的危害，并具有危害范围广、毒性明显等特点，随着环保要求越来越高，工业化程度的不断提高，对工业源VOCs处理工艺的研究越来越受到关注。因此，深入研究其污染处理技术，对于控制和处理VOCs废气的污染具有重要的意义。由于各种VOCs废气的特点各异，应该采取有针对性的处理方法，以期降低处理成本、避免二次污染，同时，VOCs污染防治的最佳途径是从源头到末端的全过程控制，从最初的工艺，到中间的操作、管理、废气收集，再到末端的废气处理，必须着眼于全过程控制，才能找到既具经济性又具可操作性的VOCs污染防治技术路线。
参考文献：
[1]栾志强. VOCs的减排途径、处理技术与存在的主要问题[J]. 中华环境，2017（z1）.
[2]席劲瑛，武俊良，胡洪营，等. 工业VOCs氣体处理技术应用状况调查分析[J]. 中国环境科学，2012，32（11）：1955-1960.
[3]侯国华. 挥发性有机物减排技术政策研究[J]. 博士后，2012.
[4]陈晓飞，杨景叶. VOCs处理技术分析及前景展望[J]. 山东化工，2016，45（23）：169-169.
关键词：工业源VOCs；末端处理；处理技术
VOCs减排是大气污染防治的重要任务，与其他大气污染物防治相比难度较大，这主要是由VOCs的排放特性所决定的：VOCs的种类繁多，化学性质、物理性质差异大；排放行业多，排放条件相对复杂，需要不同的处理技术；排放源多，很多行业对无组织排放的VOCs收集很困难；VOCs易燃易爆，在进行处理的时候首先要考虑安全性问题。而作为VOCs重要来源之一的工业源VOCs更是受到了极大的重视。当前，工业源VOCs的减排途径主要从三个方面进行考虑：源头替代、过程控制、末端处理。其中，末端处理技术常用种类是一定的，具有各行业横向可比性，因此本文将重点研究末端处理。
1.工业源VOCs末端处理技术分类概况
末端控制技术可以分为回收和销毁两大类，回收技术主要包括吸附、吸收、冷凝及膜分离技术等，回收技术适用于浓度较高或有回收价值的废气，可实现资源再利用[1]。销毁技术主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物处理、低温等离子体破坏和光催化氧化技术等。
根据资料查询，国内不同工业VOCs末端处理技术使用占比情况大致分别为吸附38%、催化燃烧22%、生物处理15%、等离子体8%、热力燃烧6%、吸收5%、膜分离4%、冷凝2%，国外不同工业VOCs末端处理技术使用情况为生物处理29%、催化燃烧29%、吸附16%、热力燃烧12%、等离子体9%、吸收2%、膜分离2%、冷凝1%。可以看出，吸附、催化燃烧、生物处理这几类技术因其工艺成熟、处理效率高而被广泛应用，是当今国内、国际主流的VOCs末端处理技术[2]。
2.工业源VOCs末端处理技术应用分析
以某市为例，选取具有代表性的工业企业作为研究对象，收集其监测资料，对几种典型的VOCs末端处理技术的处理效果进行分析，并对不同技术的特点及成本、处理效果影響因素进行分析。
2.1研究对象与方法
在遵循研究对象具有代表性、全面性、统一性原则的基础上，选取了汽车整车制造、汽车零部件及摩托车制造、汽车4S店维修、家具制造、包装印刷、橡胶制品等6个行业共98家具有代表性且安装了VOCs处理设施的企业作为调查对象。这6个行业是某市大气VOCs排放的重点行业，共涉及7种VOCs末端处理技术，包括沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧、活性炭吸附、光催化氧化、溶液吸收、等离子体+光催化氧化、催化燃烧、水喷淋+活性炭吸附等[3]。其行业分布、处理技术统计情况如表1所示。
表1 研究企业的行业分布、末端治理技术情况统计
收集企业VOCs处理设施的验收监测、日常监督性监测等监测报告，选取对处理设施进出口的废气流速、废气量、废气浓度及速率均进行了监测的数据，共计98组。这些监测数据中，进口VOCs浓度小于100mg/m3的有59组，进口VOCs浓度在100～200mg/m3的有18组，进口VOCs浓度大于200mg/m3的有21组。
2.2分析结果与讨论
2.2.1不同VOCs末端处理技术的采用情况
在所调查的企业中，采用单一VOCs末端处理技术的企业有59家，采用组合VOCs末端处理技术的企业有39家，分别占总调查企业数的60%和40%。从处理技术的使用分布来看，活性炭吸附法及其组合技术应用最广，共有61家企业使用，占总调查企业数的62%，涉及行业主要为汽车零部件及摩托车制造、汽车4S店维修、家具制造等；其次为沸石转轮吸附+燃烧技术，共有17家企业使用，占总调查企业数的17%，涉及行业主要为汽车整车制造和汽车零部件及摩托车制造[1]。
注：表中数据表示企业数量。
2.2.2不同VOCs末端处理技术的处理效果
不同VOCs末端处理技术的处理效果如表1所示。
从表1可以看出，应用较广的活性炭吸附法及其组合技术在实际运行过程中的处理效率波动均较大，其原因在于新的活性炭有较高的吸附效率，但活性炭的运营维护（如更换频率、脱附效率等）对处理效率有较大影响，活性炭更换不及时或脱附不彻底等均会造成处理效率降低。光催化氧化、溶液吸收技术的处理效率受催化剂活性、溶液饱和度等因素影响，波动也较大。沸石转轮吸附+燃烧技术处理效率波动较小，基本能稳定达到85%以上，等离子体+光催化氧化、催化燃烧技术处理效率波动也相对较小。此外，还可以看出活性炭吸附法及其组合技术存在进出口监测结果反向的情况，可能是由于活性炭更换不及时，导致已被吸附的大量VOCs污染物又被大风量的气流反吹出来[4]。
在平均处理效率方面，除吸收法效率较低外，其他处理技术均在60%以上，其中沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧的平均处理效率高达90%以上。可以看出，复合处理工艺较单一处理工艺呈现出更高的平均处理效率，但水喷淋+活性炭吸附法的处理效率反而低于活性炭吸附法，分析其主要原因是水喷淋后增加了废气的湿度，影响了活性炭吸附的效果。
表2 不同VOCs末端处理技术的处理效果统计
2.2.3不同VOCs末端处理技术的成本
根据各企业应用不同VOCs末端处理技术的实际情况，总体来看，处理技术的处理效率越高，其初期投资和运行成本就相对越高。将各种VOCs处理技术的初期投资成本和运行成本进行了大致核算，沸石转轮吸附+燃烧、活性炭吸附+燃烧、催化燃烧技术的初期投资成本较高。对于不含再生系统的活性炭吸附技术，其运行成本较高的主要原因是吸附饱和后的废活性炭处置费用较高[1]。 3.工业源VOCs处理技术减排前景展望
3.1完善现有处理技术
目前各类末端处理技术虽然应用范围较广，对VOCs的减排也有显著功效，但各类技术的应用还不够成熟完善，实际应用效果并没有完全发挥出理论上应达到的效果，因此需要各行业企业在实际运用VOCs处理技术的过程中不断摸索各类处理技术的适用条件及运维方式，使各类处理技术尽可能完善成熟，达到最优的处理效果。
3.2开发新型处理技术
日益严重的大气环境污染问题对VOCs处理减排的要求越来越高，目前存在的处理技术并不能全部解决所有的VOCs污染问题，因此，对新处理技术的开发迫在眉睫。
3.3提高配套监测技术
各类VOCs废气目标因子繁多，目前各监测机构针对VOCs废气各目标因子的监测技术均未达到全覆盖，仍有很多目标因子没有相应的监测方法。提高VOCs废气的监测技术水平也是重要的研究方向，有利于服务并促进VOCs减排。
3.4改进无组织排放源
VOCs排放源中有很大一部分为无组织排放源，如注塑工艺，国内大部分省市注塑VOCs废气为无组织排放，仅有少部分将注塑VOCs废气收集后处理排放。因此，将各类无组织排放的VOCs废气采取收集措施有效收集并末端处理后有组织排放，也是VOCs减排的一大方式，是亟待改进的重点。
4.结语
总之，VOCs废气对环境和人类均有较大的危害，并具有危害范围广、毒性明显等特点，随着环保要求越来越高，工业化程度的不断提高，对工业源VOCs处理工艺的研究越来越受到关注。因此，深入研究其污染处理技术，对于控制和处理VOCs废气的污染具有重要的意义。由于各种VOCs废气的特点各异，应该采取有针对性的处理方法，以期降低处理成本、避免二次污染，同时，VOCs污染防治的最佳途径是从源头到末端的全过程控制，从最初的工艺，到中间的操作、管理、废气收集，再到末端的废气处理，必须着眼于全过程控制，才能找到既具经济性又具可操作性的VOCs污染防治技术路线。
参考文献：
[1]栾志强. VOCs的减排途径、处理技术与存在的主要问题[J]. 中华环境，2017（z1）.
[2]席劲瑛，武俊良，胡洪营，等. 工业VOCs氣体处理技术应用状况调查分析[J]. 中国环境科学，2012，32（11）：1955-1960.
[3]侯国华. 挥发性有机物减排技术政策研究[J]. 博士后，2012.
[4]陈晓飞，杨景叶. VOCs处理技术分析及前景展望[J]. 山东化工，2016，45（23）：169-169.