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摘要:因人类的生产和生活产生的VOC排放是目前普遍存在的大气污染物质,其中的烃类、苯类化学成分不仅直接损害人体健康,还会通过与氮氧化物的光化学反应生成更多有害物质,并促进雾霾和光化学烟雾等环境污染事件的发生。本文介绍了控制VOC排放的基本理念和主要的应用技术,探讨了根据污染源的分析,采取优化工业生产工艺、减少对含有VOC的工业原料与产品的使用和利用末端处理装置进行VOC气体的回收和分解,降低VOC排放的可行性。
关键词:VOC排放;污染源分析;控制理念;控制措施
由于现代企业的生产过程需要使用有机化学溶剂和粘胶等原料,因此在原材料的储运、使用和生产过程以及工业废水废气的排放中,会释放多种有毒有害的挥发性有机化合物,在环境保护领域将之简称为VOC。
一、我国的VOC排放及其控制现状
欧美国家在上个世纪末就已经建立了比较完善的VOC污染源清单,并且在使用物理、化学以及生物技术降低VOC排放水平,并且实现VOC气体的回收或再利用方面处于技术领先地位。而日本虽然在新世纪初才开始关注这一问题,但是在不到十年的时间里就将主要的VOC污染源的排放量降低了至少一半,掌握了针对涂装、粘结、化学品制造和储运以及印刷等生产活动VOC排放的有效控制方法。我国目前在VOC排放与控制方面尚未形成完善的标准,对有毒有害VOC气体还没有系统的分析和建立管理清单。但是由于近年来工业生产规模的急剧膨胀,据国内研究机构测试分析,我国大气中有毒有害的VOC气体中超过55%来自工业生产。而在工业企业生产过程的各个环节产生的VOC排放比例如表1所示。可见要想有效控制VOC排放,就必须从控制工业生产过程中相关污染源产生的环节入手,探索减少其产生的量,并对排放到大气中的VOC浓度进行控制。
二、国外的VOC排放控制理念与关键技术
由于工业生产领域中不断出现新型有机化学原料和新的生产工艺,在工业生产和使用过程所释放的VOC的化学成分、性质和有害性在不断变化。因此,国外的控制理念基于最大限度的限制有害VOC排放量,通过建立并不断更新VOC排放的分类数据库,对新增的挥发性有机化合物的危险性进行分析评价,确定其安全控制标准[1]。而技术研究领域主要有两个研究思路。首先是在含有的VOC产品的生产和储运过程中,减少相关污染源的挥发,提高容器的气密性、给容器增设围挡和遮盖设施或優化加工工艺等,减少VOC气体的挥发。其次,是对空气中的VOC气体实现回收或分解,利用燃烧、凝缩、生物膜过滤或吸附等方法,降低工业废水废气中的VOC含量。控制VOC排放的有效措施如图1所示。
三、基于对污染源分析的控制VOC排放措施探析
(一)优化工业企业的生产工艺,减少VOC的产生
在石油化工、汽车和工业设备的涂装以及有机化学溶剂和粘结剂的生产使用中,会产生多种有害的挥发性有机化合物,不仅污染大气和自然环境,也会对企业生产者的健康形成威胁。而借鉴日本的VOC排放控制理念,基于对污染源物质的产生过程和化学性质的分析,优化企业的生产工艺和合理的安排工序,能够控制污染物的挥发。例如,在汽车的涂装工作中调整喷漆设备的工作状态,提高涂料的附着率,或者在使用有机溶剂和粘结剂的时候减少其暴露在空气中的面积和暴露时间等。
(二)研发和使用低VOC排放的原料和产品
在选择工业生产原料和产品时,除了关注其性能和经济性,将VOC排放量做为一项参考技术指标,尽量选择具有低VOC排放的原料和产品,是降低有害挥发性有机化合物排放的有效手段。例如,在印刷业选择环保型油墨,或者使用水溶性的涂装材料等。
(三)利用末端处理装置回收或分解VOC
在需要大量使用含有VOC的原料和进行有机化合物生产的环境,通过安装回收和处理装置,利用物理、化学或生物技术将挥发出来的VOC气体回收和降解,是降低VOC排放的技术研究领域关注的重点。首先,VOC气体的回收主要利用冷却凝缩、使用溶剂以及活性炭或沸石吸附的方式,其中前两种方法仅适用于高浓度气体的回收,而吸附回收装置适用范围比较广[2]。对于回收后的气体可根据其使用价值决定进行分离再利用,或者通过安全的途径废弃处理。其次,VOC气体可以在末端处理装置中进行分解处理,通过燃烧或非燃烧手段将其氧化分解。其中燃烧法的使用可以对高浓度气体进行直接燃烧,也可以加入催化剂促进低浓度气体燃烧或者利用储热式装置燃烧处理。而非燃烧式方法可利用光催化剂、生物膜分离技术或放电等离子等技术,促进VOC气体的化学反应并将有害成分有效降解。具体应用中需要综合考虑技术上的可行性、处理效率及其经济性。
四、结束语
VOC气体在排放到大气中后会随气流的运动向各个方向扩散,在适宜的温度条件下迅速通过光化学反应生成臭氧和大量细微的颗粒物,是造成大范围雾霾的主要因素,影响大气的物理和化学特性。因此,我国应尽快建立并完善VOC排放的数据库和相关监测控制标准。
参考文献:
[1]梁伟. VOC的排放以及控制措施探讨[J]. 中国石油石化, 2016(14).
[2]包淑芬. 新时期VOC的排放控制策略研究[J]. 资源节约与环保, 2017(12):96-96.
(作者单位:江苏华夏检验股份有限公司)
关键词:VOC排放;污染源分析;控制理念;控制措施
由于现代企业的生产过程需要使用有机化学溶剂和粘胶等原料,因此在原材料的储运、使用和生产过程以及工业废水废气的排放中,会释放多种有毒有害的挥发性有机化合物,在环境保护领域将之简称为VOC。
一、我国的VOC排放及其控制现状
欧美国家在上个世纪末就已经建立了比较完善的VOC污染源清单,并且在使用物理、化学以及生物技术降低VOC排放水平,并且实现VOC气体的回收或再利用方面处于技术领先地位。而日本虽然在新世纪初才开始关注这一问题,但是在不到十年的时间里就将主要的VOC污染源的排放量降低了至少一半,掌握了针对涂装、粘结、化学品制造和储运以及印刷等生产活动VOC排放的有效控制方法。我国目前在VOC排放与控制方面尚未形成完善的标准,对有毒有害VOC气体还没有系统的分析和建立管理清单。但是由于近年来工业生产规模的急剧膨胀,据国内研究机构测试分析,我国大气中有毒有害的VOC气体中超过55%来自工业生产。而在工业企业生产过程的各个环节产生的VOC排放比例如表1所示。可见要想有效控制VOC排放,就必须从控制工业生产过程中相关污染源产生的环节入手,探索减少其产生的量,并对排放到大气中的VOC浓度进行控制。
二、国外的VOC排放控制理念与关键技术
由于工业生产领域中不断出现新型有机化学原料和新的生产工艺,在工业生产和使用过程所释放的VOC的化学成分、性质和有害性在不断变化。因此,国外的控制理念基于最大限度的限制有害VOC排放量,通过建立并不断更新VOC排放的分类数据库,对新增的挥发性有机化合物的危险性进行分析评价,确定其安全控制标准[1]。而技术研究领域主要有两个研究思路。首先是在含有的VOC产品的生产和储运过程中,减少相关污染源的挥发,提高容器的气密性、给容器增设围挡和遮盖设施或優化加工工艺等,减少VOC气体的挥发。其次,是对空气中的VOC气体实现回收或分解,利用燃烧、凝缩、生物膜过滤或吸附等方法,降低工业废水废气中的VOC含量。控制VOC排放的有效措施如图1所示。
三、基于对污染源分析的控制VOC排放措施探析
(一)优化工业企业的生产工艺,减少VOC的产生
在石油化工、汽车和工业设备的涂装以及有机化学溶剂和粘结剂的生产使用中,会产生多种有害的挥发性有机化合物,不仅污染大气和自然环境,也会对企业生产者的健康形成威胁。而借鉴日本的VOC排放控制理念,基于对污染源物质的产生过程和化学性质的分析,优化企业的生产工艺和合理的安排工序,能够控制污染物的挥发。例如,在汽车的涂装工作中调整喷漆设备的工作状态,提高涂料的附着率,或者在使用有机溶剂和粘结剂的时候减少其暴露在空气中的面积和暴露时间等。
(二)研发和使用低VOC排放的原料和产品
在选择工业生产原料和产品时,除了关注其性能和经济性,将VOC排放量做为一项参考技术指标,尽量选择具有低VOC排放的原料和产品,是降低有害挥发性有机化合物排放的有效手段。例如,在印刷业选择环保型油墨,或者使用水溶性的涂装材料等。
(三)利用末端处理装置回收或分解VOC
在需要大量使用含有VOC的原料和进行有机化合物生产的环境,通过安装回收和处理装置,利用物理、化学或生物技术将挥发出来的VOC气体回收和降解,是降低VOC排放的技术研究领域关注的重点。首先,VOC气体的回收主要利用冷却凝缩、使用溶剂以及活性炭或沸石吸附的方式,其中前两种方法仅适用于高浓度气体的回收,而吸附回收装置适用范围比较广[2]。对于回收后的气体可根据其使用价值决定进行分离再利用,或者通过安全的途径废弃处理。其次,VOC气体可以在末端处理装置中进行分解处理,通过燃烧或非燃烧手段将其氧化分解。其中燃烧法的使用可以对高浓度气体进行直接燃烧,也可以加入催化剂促进低浓度气体燃烧或者利用储热式装置燃烧处理。而非燃烧式方法可利用光催化剂、生物膜分离技术或放电等离子等技术,促进VOC气体的化学反应并将有害成分有效降解。具体应用中需要综合考虑技术上的可行性、处理效率及其经济性。
四、结束语
VOC气体在排放到大气中后会随气流的运动向各个方向扩散,在适宜的温度条件下迅速通过光化学反应生成臭氧和大量细微的颗粒物,是造成大范围雾霾的主要因素,影响大气的物理和化学特性。因此,我国应尽快建立并完善VOC排放的数据库和相关监测控制标准。
参考文献:
[1]梁伟. VOC的排放以及控制措施探讨[J]. 中国石油石化, 2016(14).
[2]包淑芬. 新时期VOC的排放控制策略研究[J]. 资源节约与环保, 2017(12):96-96.
(作者单位:江苏华夏检验股份有限公司)