摘要：挥发性有机物（VOCs），是大气污染物的主要来源之一，不但会导致光化学反应，而且是臭氧和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。此外，大部分VOCs具有毒性，会对人类健康造成诸多损害，长期处于含VOCs的环境中可能诱发一系列疾病。VOCs的治理技术众多，利用价值低的VOCs气体的破坏性消除。
关键词：工业挥发性有机物；处理技术；展望；
在实际应用中受到较大限制，吸附法工艺成熟、易于推广，但处理设备庞大、流程复杂、处理费用高。燃烧法能高效率处理VOCs，但存在设备易腐蚀、燃料消耗大、成本高、操作安全性差等不足，同时还会产生二次污染，影响空气质量。膜分离法工艺简单、处理效果好，但设备投资大，存在膜污染等问题。
一、VOCs污染产生、排放情况
VOCs来源可分为天然源和人为源。天然源主要来自植被的次生代谢反应，为不可控排放源；人为源又可以分为工业源、生活源等。工业源主要包括石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等含VOCs原料的生产行业，油类(燃油、溶剂等)储存、运输和销售过程，涂料、油墨、胶粘剂、农药等以VOCs为原料的生产行业，涂装、印刷、粘合、工业清洗等含VOCs产品的使用过程；生活源包括建筑装饰装修、餐饮服务和服装干洗。研究表明，我国工业源VOCs的排放量约占人为源VOCs排放量的一半左右。工业源排放VOCs的种类众多，各行业产生的典型VOCs主要有苯类、酯类、醇类、醛类、酮类等。VOCs成分复杂，气味特殊且大部分有恶臭，具有毒性、刺激性及致癌作用，可导致人体出现诸多不适症状，尤其是苯、甲苯及甲醛对人体健康危害最大，1993年世界卫生组织下属国际癌症研究机构(／ARC)将苯列为工类人类致癌物。VOCs除自身产生的危害外，还会产生二次污染。在城市和工业企业密集区域，在紫外线的照射下VOCs和NO。与大气中游离的原子、OH等发生光化学反应，产生具有强氧化性的光化学烟雾污染。VoCs还会在特定的条件下和大气中的颗粒物形成二次有机气溶胶SOA。SOA中都含有许多致癌、致畸和致突变性的有机化合物，如多环芳烃、多氯联苯和其他含氯有机化合物，还影响大气能见度，是大气光化学烟雾、雾霾等的重要诱因。
二、工业挥发性有机物处理技术分析
1.生物过滤技术处理VOCs及其不足：生物过滤技术的本质在于利用不同微生物的新陈代谢，吸附、吸收溶于水中的有机物以彻底分解目标污染物。生物过滤技术处理VOCs可在常温、常压下进行，具有二次污染小、工艺简单、操作简便、能耗低、能处理含不同性质组分的混合气体等特点[8]，应用广泛，尤其是对大气量、中低浓度、生物降解性好的VOCs具有良好的适用性和经济性。但生物过滤技术在实际应用中亦存在不足：处理装置占地面积较大；在处理高浓度VOCs时，VOCs组分间存在微生物降解的相互竞争或抑制作用，影响去除效果；在生物过滤器长期连续处理VOCs废气的过程中，尤其是在高污染物负荷下，填料中营养的缺乏使得微生物更新困难，导致污染物去除效果下降；生物过滤系统长期运行时会产生酸化和填料堵塞等问题。因此，要保证生物过滤系统长期、高效、稳定运行，优化反应器、增强系统对难溶难降解VOCs的处理能力等是生物过滤技术在工程应用中必须解决的关键问题。
2.紫外一生物过滤法处理VOCs的优势。针对紫外技术和生物过滤技术单独应用时存在的不足，近年来，用紫外技术和生物过滤技术联合处理难溶难降解VOCs，并取得了一定的效果。紫外一生物过滤法在传统生物过滤装置前端设置紫外预处理段，破坏部分难溶难降解物的分子键，将其转化为水溶性较好、生化性较高的有机产物，在降低后续生物过滤处理单元有机负荷的同时提高微生物对VOCs的去除性能。用紫外一生物过滤法处理三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)气体，发现紫外光催化单元可将TCE、PCE降解成硫代磷酰氯、二氯乙酰氯等生化性更高的水溶性物质，去除率高达99％～100％。
用紫外一生物过滤法处理邻二甲苯和甲苯气体混合物，结果表明，在185 nm紫外光照射下，紫外单元将甲苯和邻二甲苯转化为生化性更高、水溶性更好的甲醛、乙醛，去除率高达95％以上。此外，研究人员发现，联合装置的抗冲击能力明显优于单独生物过滤，当外界条件改变时，前者恢复到较高处理水平。实际应用中，废气排放的不稳定性导致废气浓度瞬时波动，而紫外一生物联合装置则克服了这一制约因素[111。综上所述，紫外一生物过滤法的优势主要体现在：显著改善难降解有机废气的水溶性和可生物降解性，降低紫外单元出气的生物毒性，提高生物处理段微生物的代谢活性，增强联合装置的抗冲击能力等。
3.紫外一生物过滤法中臭氧的产生及其影响。研究发现，紫外单元在185 nm光照射下会产生一定浓度的副产物臭氧。一般认为，臭氧对微生物具有较强的灭活作用。紫外一生物过滤系统中，填料上栖息的微生物以生物膜形式存在，与污泥具有一定的相似性。发现，在臭氧浓度、接触时间相同的情况下，不同种类的污泥具有不同的剩余污泥减量率，也就是说，臭氧的氧化作用与污泥及微生物的种类有关，微生物对臭氧的耐受性不具备统一性。另外，臭氧可以控制生物膜胞外多聚物(EPS)的形成，有研究认为EPS的存在阻碍底物进入细胞的过程，从而对生物过滤池的运行性能产生一定的影响。对紫外一生物过滤法处理氯苯过程中产生的臭氧进行了研究，结果表明，紫外降解产物和副产物(臭氧)对后续生物过滤单元中的微生物产生重要影响，使得联合工艺和单一生物过滤工艺中微生物的代谢特性存在差异。综上所述，紫外单元产生的臭氧对后续生物过滤单元的作用有以下几点：降低生物过滤单元的生物膜厚度和生物膜EPS含量，改善了生物膜的特性，提高了VOCs和营养物质在生物膜内的传质效率；增大了填料层比表面积，优化了结构特性，提高了填料层对VOCs的去除性能；臭氧在生物过滤单元中可通过填料吸附、吸收等途径去除一部分。总体而言，紫外单元产生的低浓度臭氧不会对生物过滤系统产生破坏性影响。
三、展望
VOCs污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则：首先，鼓励采用清洁生产技术，使用不含VOCs或低VOCs含量的替代品，严格控制VOCs的排放；其次，加强VOCs的末端治理工作，对VOCs进行回收或净化处理。VOCs末端治理技术众多，不同处理技术各具特色，也各自存在局限。工业VOCs废气一般同时含有多种污染物，且工况复杂，应用中需要综合考虑VOCs气体的类型、组成、浓度等条件，选择最合适的工艺，优先对有价值的VOCs气体进行回收再利用，难以利用的，再结合催化燃烧等氧化措施进行深度净化，以确保气体达标排放。此外，很多企业的同一厂区往往存在多股VOCs废气源，综合考虑现场实际情况，将相邻的同类废气集中处理，可大幅降低投资及运行费用，且易于操作管理。工业VOCs废气治理在开发和完善单一处理技术的同时，还应不断研发和集成组合处理技术，充分发挥不同VOCs处理技术的优势，以实现技术协同互补、气体处理高效、运行成本降低的目的，这也是工业VOCs末端治理技术的发展方向和推广应用的关键。
工业废气中的VOCs的种类繁多，性质各异，排放条件多样，除以上几种VOCs控制技术之外，各行业也在开发更适合该行业的控制技术，目前已经形成了一系列的VOCs废气实用治理技术。在以后的工作中还需要充分了解不同处理技术的特点及其有效的使用范围，针对不同的VOCs废气从技术上和经济角度进一步的综合评估分析，力争取得最佳的处理效果。
参考文献：
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