隨著國內有機硅數量和品種的持續增長，應用領域也不斷拓寬，已形成了化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系。由于近幾年產能的快速增加，對環境的壓力也越來越重，而硅油行業生產過程中產生的VOCs廢氣也一直是行業治理的難點。尤其是硅氧烷成分的存在，使得常規的廢氣處理工藝在本行業的應用受到了限制。但隨著生物技術不斷的研發和突破，根據已搜尋相關資料我們認為生物法將成為此行業廢氣治理的解決方案之一。
一、硅油行業廢氣特點
1.1廢氣來源及污染物種類
硅油生產過程中涉VOCs廢氣主要來源于真空泵尾氣以及儲罐大小呼吸段產生的有機廢氣，主要污染物為：硅氧烷、異丙醇、環氧類、丙烯酸酯等，其他污染物隨使用原料成分和施工工藝等不同而有差異。
1.2廢氣濃度及風量
真空泵尾氣根據實際工業生產產生污染物濃度波動較大，在500~3000 mg/m³，風量約為6000~30000 m³/h不等。
二、排放要求
硅油行業營運期工藝廢氣和儲罐廢氣主要污染因子為非甲烷總烴，其有組織排放執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297—1996)表2“新污染源、二級標準”中相應標準，其中非甲烷總烴要求＜120 mg/m3；對于某些區域則執行《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572-2015）標準，非甲烷總烴＜60 mg/m3。
三、行業痛點分析
根據相關資料統計，近年來在硅油行業廢氣治理普遍采用兩種處理工藝：RTO蓄熱式熱力燃燒、噴淋法+活性炭吸附，由于行業廢氣特點，尤其是硅氧烷成分的存在，使得常規的廢氣處理工藝在本行業的應用受到了限制。
原因分析如下：
1.廢氣濃度波動大，導致運維成本高：硅油行業在實際生產過程產生的廢氣濃度波動范圍是比較大的。對于RTO處理工藝來說，在進氣濃度達不到特定范圍時，為了保證出氣達標，需補充大量的天然氣，使之廢氣充分燃燒分解。而對于噴淋塔+活性炭處理工藝來說，雖前期投資較低，但其具有選擇性，其吸附能力是有總量限制，存在著各別污染物因子不易被吸附，難以持續性穩定達標；而另一方面濃度范圍的波動會造成活性炭吸附飽和狀態較快，需定期進行更換。且吸附飽和后的活性炭還需委外進行處理。由此可以看出這兩種處理工藝為了確保前端生產能力不受到影響，需投入大量的運行費用。
2.硅氧烷特殊的理化性質，造成處理難度較大不易出氣達標：硅油在實際生產過程中會產生污染因子硅氧烷，而對于RTO處理工藝來說，硅氧烷會與氧氣燃燒生產細小的二氧化硅晶體，其治理過程中會在陶瓷蓄熱磚內壁及表面累計形成硅垢，繼而會造成處理設備壓阻過大而無法正常運行，導致企業需停產進行整修，清理蓄熱磚；且蓄熱磚隨著清理次數的增加，其蓄熱能力也不斷降低，處理效果難以保障，給生產型企業帶來了一定的安全和環保風險。而對于活性炭吸附技術來說，處理原理只是將污染物進行轉移，并未徹底消解，其治理過程中會因硅氧烷揮發性較強的特性造成出氣可能超標，同樣導致了企業運行的風險。
綜上所述，RTO及活性炭吸附處理工藝對于硅油行業的廢氣情況來說，治理存在著運行操作繁瑣、出氣可能會不達標、并且需投入不小的運行費用等缺點。
四、生物法適用分析
生物法是利用微生物的代謝功能對污染物進行無害化處理，最終達到凈化的目的。整套工藝運行安全、節能、不需要天然氣及電加熱，二次污染產生極少?？舍槍ξ廴疚镞x擇合適的微生物菌種以及運行參數，給化工企業的VOCs尾氣治理帶來一個優化的工藝選擇，與現有的廢氣技術形式互補，在一定程度上可扭轉化工企業面臨的環保與安全相矛盾局面。
結合對硅油行業的廢氣成分進行分析，處理的難點主要在于硅氧烷的治理，通過相關文獻調研，發現生物法是有機硅行業廢氣處理的解決方法之一。
在文獻“硅氧烷在環境中的遷移轉化及其對生物氣應用的影響（環境科學學報.35(10):3050-3056）中報道：在環境中，厭氧產甲烷、硫酸還原、硝酸鹽還原、好氧代謝等微生物化學過程均可能使聚硅氧烷發解聚/分解反應，轉化為揮發能力較強的小分子硅氧烷．這些小分子揮發性硅氧烷可以進一步被生物降解，形成中間水解產物，一般為二甲基烷醇(Dimethylsilanediol，DMSD)．二甲基烷醇可以被進一步生物降解 ，礦化成SiO2、CO2和H2O。以D4為例，微生物對其降解的代謝途徑如下：
同時已有國內科研團隊證明，在DMC底物濃度為200 mg/L的情況下，72h生物降解后的濃度為14.68mg/L，降解效率在92.66%，由此可見，微生物降解硅氧烷的技術空間是較為巨大的，故此應用在實際過程中，微生物法技術應用在硅油行業廢氣治理是可行的，需選擇具針對性和定制性的微生物菌種和運行工藝，有望便于達到預期的處理效果。
五、案例分析
某有機硅企業實際生物法治理VOCs廢氣工程案例：該企業主要生產有機硅高級產品，其生產波動較大，廢氣濃度范圍在500-1000 mg/m³，廢氣主要來源為：真空泵區域、儲罐區域，處理風量為10000 m³/h。主要的污染物為：異丙醇、三甲胺、硅氧烷、甲醇、二甲苯等。處理工藝流程如下：
廢氣在經過收集后進入二級噴淋塔后，主要起到去除粉塵、調節溫度及pH的作用，隨后從生物滴濾系統底部進入，有機廢氣在上升的過程中與循環液及填料表面的生物膜接觸，污染物分子首先被循環液及生物膜吸附，然后進入微生物細胞被降解成CO2和H2O，凈化后的氣體從塔頂排出。含有微生物和營養鹽的循環液從塔頂向下噴淋，在填料層中自上而下流動，流回系統底部，再由循環水泵抽回塔頂。廢氣通過前端治理后最終排放。
此技術處理效率如下表顯示，在進氣濃度為500~1000 mg/m³，出氣濃度在70~90 mg/m³ ，處理除率為 90 %左右，出氣達標。由此看出生物法能夠對該行業廢氣進行有效處理，有望成為有機硅行業廢氣處理的解決方案。
來源：VOCs減排工作站
