废气治理

定义

废气治理指的是用物理、化学或生物的方法，去除、回收或分解废气中对环境和人体有害的成分，使气体达标之后排放。它和工艺过程中的污染预防一起，构成工业大气污染防治的两条基本路径，侧重点在于对已经产生的废气做末端净化。

废气通常先经集气罩、密闭管道收集并输送到净化装置，处理后由排气筒排出；收集方式、管路设计和排气筒高度都会影响最终治理效果。

按照《大气污染防治法》的要求，钢铁、建材、有色金属、石油、化工等企业生产过程中排放粉尘、硫化物和氮氧化物时，应当采用清洁生产工艺，配套建设除尘、脱硫、脱硝等装置；产生含挥发性有机物废气的生产和服务活动，应当在密闭空间或者设备中进行，并按规定安装、使用污染防治设施。

原理

按照《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)的分类，挥发性有机物的处理技术大致分为回收和消除两类：回收类包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法，消除类包括燃烧法、生物法、低温等离子体法和催化氧化法；工程中根据浓度、风量、组分和经济性选择单一方法或组合方法^[1]。

吸收法利用气体混合物中各组分在特定液体中溶解度的差异实现分离，酸碱性气体和易溶气体多用此法；喷淋塔、填料塔、板式塔是常见装置，酸性废气一般用碱液中和吸收，吸收之后还需处理产生的废水^[2]。

吸附法依靠多孔固体表面的分子作用力把污染物富集到孔隙内部，活性炭和沸石是常用吸附剂，适合常温、低浓度、较小风量的废气；吸附容量有限，饱和后需要更换或再生，工程上一般要求进入吸附装置的废气温度低于 40 ℃、有机物浓度低于爆炸下限的 25%^[3]。

冷凝法通过降温使部分污染物由气态转为液态，从而回收溶剂，设备和操作条件比较简单，但净化程度受冷凝温度制约，常作为高浓度废气的预处理工序^[2]。

燃烧类技术把有机物氧化为二氧化碳和水。直接燃烧适用于高浓度可燃组分；催化燃烧借助催化剂把起燃温度降到 200~400 ℃ 左右；蓄热燃烧(RTO)让高温烟气交替流经陶瓷蓄热体，把热量留给下一轮进气预热，氧化温度通常在 760 ℃ 以上，热回收效率可达 95% 以上。

生物法让附着在填料上的微生物以污染物为营养基质，经溶解、吸收和代谢把它转化为无机物，主要反应可写作：

该法适合低浓度、大风量且易于生物降解的气体，生物滤池对含硫臭气的去除率可达 80% 以上^[4]。

低温等离子体技术利用高压放电产生的高能电子和自由基，在极短时间内作用于污染物分子并引发后续反应，目前主要应用于除臭等场合^[2]。

发展历程

早期废气治理以除尘和脱硫为主，重点是烟气中的颗粒物和二氧化硫。随着排放标准趋严，氮氧化物、挥发性有机物和恶臭物质逐渐被纳入控制范围，治理对象从单一污染物转向多污染物协同脱除。

2010 年发布的《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)对废气收集、输送、净化工艺和排气筒设计作出统一规定，成为工程设计的常用依据。

2013 年以后，配套技术规范陆续出台，包括《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026-2013)、《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2027-2013)等，2020 年又发布《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ1093-2020)，对相应装置的设计与运行提出参数要求。

2015 年 8 月 29 日，第十二届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议修订通过《大气污染防治法》(主席令第三十一号)，自 2016 年 1 月 1 日起施行；修订后的法律禁止以不正常运行大气污染防治设施等方式逃避监管排放污染物，并规定排放工业废气应当取得排污许可证。

在工程应用上，为兼顾达标排放与能耗控制，业界逐步采用吸附浓缩与燃烧、蓄热燃烧与催化燃烧相结合的组合工艺，以应对低浓度、大风量废气的处理需求^[5]。

应用

涂装、印刷和化工车间排放的溶剂废气浓度低、风量大，常用活性炭或沸石转轮先把有机物浓缩，再送入催化燃烧或蓄热燃烧装置；含漆雾的废气需先经干式过滤去除颗粒物，避免吸附剂被堵塞。

电厂和工业炉窑的烟气治理以除尘、脱硫、脱硝为主线，湿法吸收是常用脱硫路线；焦化等行业的煤气净化尾气还含有焦油、氰化氢、硫化氢等组分，常规吸附法和冷凝法不一定适用，需要专门设计收集与处理系统^[6]。

污水处理厂、垃圾中转站和食品加工等场所的恶臭气体浓度低、气量大，生物滤池、生物滴滤池等生物法应用较多；喷涂、制药等行业则以吸附法和燃烧法为主^[4]。

在储罐区和加油加气站，油气回收装置用于收集挥发性有机物，按照规定应当安装并保持正常使用。

局限

各类技术都有适用边界。活性炭吸附容量有限，饱和后必须更换或再生，若不及时更换，已吸附的污染物可能重新释放；吸附剂对污染物有选择性，对苯类、非甲烷总烃效果较好，对另一些组分作用有限^[7]。

催化燃烧依赖催化剂活性，废气中的硫、磷、卤素和某些金属蒸气会造成催化剂中毒，含尘废气必须先进行前处理；直接燃烧要求可燃组分浓度处于爆炸极限之外，浓度落在爆炸范围内时不宜采用^[8]。

生物法对废气的可生化性要求较高，微生物活性受温度、湿度和营养条件影响，净化效果不够稳定；低温等离子体、光氧化等工艺在部分地区被列为低效治理设施，新建涉挥发性有机物项目对其使用有较严格限制。

吸收法会产生含污染物的废水，燃烧法在含氯、含硫组分存在时可能生成酸性气体等二次污染物，蓄热燃烧装置处理含卤素废气时还存在设备腐蚀问题。治理装置本身有能耗和运行费用，技术选型需在达标要求、工况条件与成本之间权衡，并配套监测与运维管理^[6]。

从管理角度看，末端净化只是治理链条中的一环。若收集系统设计不当，废气无组织逸散，净化装置效率再高也难改善区域空气质量；清洁生产工艺改造和能源结构调整从源头削减污染物，需要与末端治理配合使用。