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探究固定污染源VOCs废气治理现状与对策仝磊

发表时间：2021/7/28 来源：《基层建设》2021年第14期作者：仝磊

[导读] 随着我国越来越重视环境污染治理，公众视野中开始出现新的污染名词。VOCs指的是挥发性有机物，也是大气污染控制的主要内容，直接伤害人体健康与自然环境

        新疆昌吉回族自治州环境监测站新疆昌吉 831100
        摘要：随着我国越来越重视环境污染治理，公众视野中开始出现新的污染名词。VOCs指的是挥发性有机物，也是大气污染控制的主要内容，直接伤害人体健康与自然环境。文中以固定污染源VOCs为对象，分析废气治理现状，给出针对性的控制措施。
        关键词：固定污染源；VOCs废气；治理措施

        VOCs的全称是挥发性有机化合物，这种物质具有易于挥发、具有刺激性气味和成分较为复杂的特点。VOCs废气通常源于工业生产加工行业所产生的VOCs废气排放，其具有备覆盖范围广、组成成分复杂、排放量较大等特点。VOCs废气的排放，将会导致较大范围的大气污染，对生态环境保护相关工作的开展十分不利，我们应该采用科学合理的举措对VOCs废气的排放量加以控制。所以，加强VOCs废气的治理工作逐渐成为了当前重点研究的内容之一。
        1、VOCs 废气的特点
        VOCs 废气是一类挥发性有机物的统称，其中包括含硫有机化合物、含苯系物有机化合物、氧烃有机化合物、氮烃有机化合物、卤代烃、非甲烷碳氢化合物、含有醛基、酯基、醇基有机化合物等多个类别的污染物。VOCs 废气本身有刺激性气味，具有一定的毒性、致癌性和致畸性，且在日光照射下会分解形成臭氧，这种具有强氧化性的气体在近地面会对人体、环境造成二次伤害。
        VOCs 废气广泛存在于燃料燃烧、化工生产、溶剂制造与使用、涂料制造与使用，是众多工业企业生产过程中都会产生的废气种类。VOCs 废气除了来自于燃料燃烧、工业生产外，交通行业车辆燃烧柴油、汽油，家居使用煤气、天然气、胶粘剂、涂料、油漆等都会发散出挥发性有机物，但相较于交通行业和家居过程中产生的 VOCs 废气量，工业生产的产生量更大，影响更重。
        2、固定污染源 VOCs 废气治理的现状
        提到固定污染源，基本默认为工业源头，尤其是工业生产中的石油炼制、石油化工、煤炭加工等对能源消耗量较大的行业和从事涂料、胶粘剂等生产的行业，都是 VOCs 废气控制和治理的重点对象。
        以石油化工生产行业为例，整个生产过程以石油为原材料，整个生产过程灌装、装置泄漏、废水处理、火炬排放、有组织排放等工艺过程均会产生VOCs气体排放。因此石油化工行业是 VOCs 废气产生的重要源头之一，所排放的有机胺、苯系物等有机污染物量很大，对环境和人体影响都不容忽视。目前，我国在VOCs 废气的固定污染源治理中主要采取末端治理配合综合治理方式，主要技术包括光分解法、热破坏法、生物膜法等。由于不同生产工艺中产生的 VOCs 废气组成、排放量差距都比较大，因此，单一的治理技术效果有限，组合技术是 VOCs 废气治理领域的主要发展趋势，其效果已经在西方发达国家的工业废气治理中得到了验证。
        3、VOCs废气治理的关键技术
        3.1 对于主要污染物为C1-C5的烃类废气
        膜分离技术
        关于膜分离技术，其实是一种降解减排技术。对于VOCs废气的各种成分而言，通过压力的实际作用，各种成分透过膜的程度也不尽相同。该项技术正是基于这一原理，针对VOCs废气中所含的一些组成成分实施分离，这样便完成了净化和提纯处理。
        针对膜分离技术的实际应用效果，膜材料具有相对较大的依赖性，硅橡胶是一种使用较为普遍的材料，且实际运用效果也得到了公众的普遍认同。该项技术具有分离率较高的优势特点，但是需要投入较大成本。在今后的发展中，开发全新的膜材料是该项技术获得更加广泛应用的重点所在。
        3.2 对于主要污染物为大于C5的烃类废气
        3.2.1吸附再生技术
        在应用吸附再生技术治理VOCs废气时，需要科学选取吸附材料，并要保证所选用的材料能够与废气中存在的物质相结合，以获得更加良好的吸附效果，完成对气体的净化处理。然而在实际治理中，吸附剂并不能长时间具有良好的吸附效果，当其处于饱和状态时，就需要采取抽真空的方法实施处理，以有效降低吸附剂内部存在的污染物，确保其所具有的吸附作用能够得到充分发挥。
        通过实际经验表明，硅胶、分子筛和活性炭是比较普遍的VOCs废气吸附材料。而在这几种材料中，活性炭的实际应用范围最广。使用活性炭作为吸附剂，针对VOCs废气的净化处理效率能够高达90%。利用该项技术对VOCs废气进行治理，具有操作较为方便、处理效果良好以及处理工艺相对简单等诸多方面的优势，所以具有较大的推广应用价值，但是由于吸附材料饱和造成的二次污染是需要我们予以高度关注的问题。
        3.2.2 吸收法
        在石化企业的VOCs废气处理中，吸附法的应用十分普遍。与吸附再生技术相比，该种VOCs废气处理方法主要是通过对低挥发性溶剂的运用，使其与有机分子之间互为亲和，对有机烃分子有效吸收，将其从中分离，这样便实现了VOCs废气的整体处理过程。该种废气处理方法主要运用在化工生产、产品储存及运输过程中。
        对于石油化工企业而言，众多VOCs废气都具备压力较大、温度较低以及浓度较高等特征，利用这样的废气处理技术，实际处理效率能够达到98%。然而值得关注的是，吸收法所能够取得的实际运用效果与所采用的设备及吸收剂性能之间存在着十分密切的关联。
        企业需要多次更换使用的吸收剂，这样才能取得更为良好的废气治理效果。正是因为这一方面的原因，如果利用该项技术针对VOCs废气实施处理，往往需要投入较大的成本。
        3.3 对于无回收价值的有机废气
        3.3.1催化焚烧
        废气处理中的VOCs催化燃烧实际上为催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。又由于很大一部分有机化合物具有不同程度的恶臭，因此催化燃烧法也是消除恶臭气体的有效手段。
        废气处理中的voc催化燃烧工艺已成功的应用于金属印刷、绝缘材料、漆包线、炼焦、油漆、化工等多种行业中净化有机废气，特别是在漆包线、绝缘材料、印刷等生产过程中排出的烘干废气，因废气温度和有机物浓度较高，对燃烧反应及热量回收有利，具有较好的经济效益，因此应用广泛。
        3.3.2 热氧化法
        热氧化法当前分为三种：热力燃烧式、间壁式、蓄热式。三种方法的主要区别在于热量回收方式。这三种方法均能催化法结合，降低化学反应的反应温度。
        热力燃烧式热氧化器，一般情况下是指气体焚烧炉。这种气体焚烧炉由助燃剂、混合区和燃烧室三部分组成。其中，助燃剂，比如天然气、石油等，是辅助燃料，在燃烧过程中，焚烧炉内产生的热混合区可对VOCs废气预热，预热后便可为有机废气的处理提供足够空间、时间，最终实现有机废气的无害化处理。
        间壁式热氧化器，指的是在热氧化装置中，加入间壁式热交换器，进而把燃烧室排出气体的热量传送给氧化装置进口处温度比较低的气体，预热完成后便可促成氧化反应。现阶段，间壁式热交换器的热回收率最高可达85%，因此大幅降低了辅助燃料的消耗。一般情况下，间壁式热交换器有三种形式：管式、壳式和板式。由于热氧化温度必须控制在800 ℃～1 000 ℃范围内，因此，间壁式热交换必须由不锈钢或合金材料制成。所以间壁式热交换器的造价相当高，而这也是其缺点所在。此外，材料的热应力也很难消除，这是间壁式热交换的另外一个缺点。
        蓄热式热氧化器，简称为RTO，在热氧化装置中计入蓄热式热交换器，在完成VOCs预热后便可进行氧化反应。现阶段，蓄热式热氧化器的热回收率已经达到了95%，且其占用空间比较小，辅助燃料的消耗也比较少。由于当前的蓄热材料可使用陶瓷填料，其可处理腐蚀性或含有颗粒物的VOCs气体。
        4、提高VOCs废气治理效果的相关措施
        4.1 提高废气回收率
        VOCs废气的治理存在诸多方面的困难，如废气的排放覆盖面较广、废气组成成分具有一定复杂性、废气实际排放量相对较高等问题。就当前VOCs废气治理的效果而言，很多企业相关的废气收集装置依然不够完善，针对VOCs废气排放的控制不足，相应排放系统仍然有待完善。要想使挥发性有机化合物废气治理的实际效果有所提升，加强相关化合物废气的吸收十分关键。要对污染源进行有效收集，并对污染企业加以限制。针对废气收集系统，要尽量与VOCs废气排放源接近。若是在实际操作中不能顺利接近，便需要采取相应措施对其加以处理，以获取更加良好的治理效果。我们可以针对受到污染的部分实施封闭处理，然后采用微负压针对受污染部分实施有效处理，并提供一定的封闭空间，这样可以大幅提高废气的实际回收率。
        4.2 加强综合处理能力
        为进一步加强自我监测技术能力及污染源废气的监测能力，并为环境监测相关系统的更换提供帮助，有关部门应召集相关专业人员，对废气进行现场便携式监测。紧紧围绕怎样实施现场采样以及选用现场监测技术，组织有关如何保障监测质量等方面的讲座活动，特别是应把监测质量的控制和标准的验证作为重点内容。通过这种形式，可有效处理监测工作人员开展具体工作时遇到的困难，并能够确保监测工作人员更加全面而深入地掌握污染源排放的相关知识。此外，通过与相关监测机构的沟通和学习，环境监测业务水平将显著提高。
        4.3 提高工艺水平
        为了提高污染物监测能力，需加强现场污染物监测的整体操作水平，加强VOCs废气治理的技术能力也是非常关键的，因此有必要进行技术创新。我们应该掌握固定来源的低颗粒物采样，对污染的实际来源进行有效监测，排除环境空气净化中经常出现的问题，把握固定污染源处理的相关技术要点。在所采用的技术处理方案中，需要对现场监测中出现的问题作出分析，比如硫酸雾排放的监测技术和硫酸雾的主要来源等。只有提高现场监测工作人员的技术水平，才能有效提高处理监测现场各种突发故障的能力，保证现场监测工作的有效开展，并同时实施整体监测与相关技术处理，来提高治理效果。所以，采用更有效的技术处理措施可以显著提高VOCs废气的处理效果，减少污染物中VOCs废气的排放，确保实现绿色生产。
        结论
        总之，随着工业化的快速发展，VOCs废气排放的问题也日益严峻。为有效控制VOCs废气对环境的污染，应大力研究VOCs废气治理的相关技术，并结合VOCs废气排放的实际情况，选择更加合理的技术实现对VOCs废气的有效治理，创造出更加适合人类生活的环境条件。

        参考文献：
        [1]柳叶青.固定污染源VOCs废气治理现状与对策[J].绿色科技，2019（14）：74-75+80.
        [2]赵丽娟.固定污染源废气挥发性有机物监测分析技术[J].资源信息与工程，2019，34（01）：172-173.

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        （3）、钻孔咬合桩主要施工工艺要点：
        1）成孔采用泥浆护壁旋挖方法进行成孔，为避免成孔时容易出现塌孔问题，通常采用钢护筒进行护壁，一旦出现较大塌孔情况，及时采用调节手段如放慢旋转进尺速度、对泥浆配合比、粘稠度比例适当调节。
        2）钻孔机械设备开动前充分做好维护和保养，一旦开机实施成孔作业要连续不间断进行，不能任意停止钻孔作业，成孔后灌注水泥浆时间相距控制在24h以内。
        3）开机操作由钻孔经验丰富的工人实施作业，熟手工人在钻孔时合理控制钻入速度，避免出现孔内坍塌和孔内歪斜现象。
        4）严格控制桩位偏差值不超过 30 mm，垂直度偏差小于0.3%范围内。
        5）针对A桩混凝土为超缓凝型的特点，需要严格控制第一步A桩的初凝时间，为水下灌注成桩，坍落度：20~24cm，B桩的初凝时间为10小时，注意控制第二步B桩顺利进行施工作业。
        6）A桩和B桩桩身混凝土选用导管法进行灌注，灌入的混凝土要有很好和易性和流动性，坍落度控制在规范要求值内，且要一次性连续灌注完成才能保证桩体的密实度满足要求。
        7）A桩桩径为1.0m，B桩桩径1.2m，B桩钢筋保护层厚度80mm，钢筋笼制作符合设计和规范要求，桩间距为1.6m（图2），设计咬合厚度为200mm。严格控制A、B桩桩定位误差和桩的垂直度偏差的设计要求范围内。

图2 咬合桩布置大样图

        8）桩顶设置1.0mx1.0m冠梁，冠梁砼C30，钢筋保护层厚度35mm。
        9）在实施桩顶冠梁作业之前，桩顶人工打凿至设计桩顶标高至新外露的混凝土表面，露出的钢筋要平整、竖直，注意在浇筑桩顶冠梁混凝土前，先把表面的杂物、浮土、积水清除，以确保排桩与冠梁连接质量满足规范要求，避免连接部位强度不足。
        4、应用效果
        在本桩基础工程项目选择钻孔咬合桩围护施工工艺后，围护结构项目的监测现场开挖和回填时的支护体系水平位移、周边建筑物及地表沉降、地下水位、基坑周边地下管线等指标发现整体稳定性满足施工和设计要求，坑内也未出现积水情况。科学制定的基坑支护方案，特别是咬合桩布置形式根据施工现场地质条件特点进行优化，有效地满足设计和施工规范要求。
        四、结语
        经过对咬合桩基坑围护结构的工艺原理和特点进行梳理总结的基础上，利用某基坑工程实施咬合桩围护结构专门应用，得到以下的施工经验成果：（1）、钻孔咬合桩围护结构具有施工作业简单、质量安全可靠、工程造价低、无泥浆污染的特点适用于复杂地层基坑的临时支护。（2）、咬合桩围护结构的设计与施工要结合施工现场场地的地质条件进行方案的优化，合理调整桩布置和咬合量，减少不必要的成出支出，为项目节约了成本，既满足了功能需要，又产生了良好的经济效益，大大推动了我国施工技术向高水平发展。

        参考文献：
        [1] 李玉山；祁生旺；张鹏；张立.基于咬合桩的深基坑围护结构施工技术探讨 [J].山西建筑，2021（04）.
        [2] 赵德彬.填海区深基坑支护中咬合桩的实践探析 [J].建筑机械化，2020（11）.
        [3] 邹紫霆；庞星宇.深基坑围护结构咬合桩止水帷幕施工分析 [J].砖瓦，2020（08）.
        [4] 韦石.深基坑硬咬合钻孔桩止水效果与开挖变形研究 [J].北京交通大学，2020（07）.