随着国内有机硅数量和品种的持续增长，应用领域也不断拓宽，已形成了化工新材料界独树一帜的重要产品体系。由于近几年产能的快速增加，对环境的压力也越来越重，而硅油行业生产过程中产生的VOCs废气也一直是行业治理的难点。尤其是硅氧烷成分的存在，使得常规的废气处理工艺在本行业的应用受到了限制。但随着生物技术不断的研发和突破，根据已搜寻相关资料我们认为生物法将成为此行业废气治理的解决方案之一。
一、硅油行业废气特点
1.1废气来源及污染物种类
硅油生产过程中涉VOCs废气主要来源于真空泵尾气以及储罐大小呼吸段产生的有机废气，主要污染物为：硅氧烷、异丙醇、环氧类、丙烯酸酯等，其他污染物随使用原料成分和施工工艺等不同而有差异。
1.2废气浓度及风量
真空泵尾气根据实际工业生产产生污染物浓度波动较大，在500~3000 mg/m³，风量约为6000~30000 m³/h不等。
二、排放要求
硅油行业营运期工艺废气和储罐废气主要污染因子为非甲烷总烃，其有组织排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)表2“新污染源、二级标准”中相应标准，其中非甲烷总烃要求＜120 mg/m3；对于某些区域则执行《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）标准，非甲烷总烃＜60 mg/m3。
三、行业痛点分析
根据相关资料统计，近年来在硅油行业废气治理普遍采用两种处理工艺：RTO蓄热式热力燃烧、喷淋法+活性炭吸附，由于行业废气特点，尤其是硅氧烷成分的存在，使得常规的废气处理工艺在本行业的应用受到了限制。
原因分析如下：
1.废气浓度波动大，导致运维成本高：硅油行业在实际生产过程产生的废气浓度波动范围是比较大的。对于RTO处理工艺来说，在进气浓度达不到特定范围时，为了保证出气达标，需补充大量的天然气，使之废气充分燃烧分解。而对于喷淋塔+活性炭处理工艺来说，虽前期投资较低，但其具有选择性，其吸附能力是有总量限制，存在着各别污染物因子不易被吸附，难以持续性稳定达标；而另一方面浓度范围的波动会造成活性炭吸附饱和状态较快，需定期进行更换。且吸附饱和后的活性炭还需委外进行处理。由此可以看出这两种处理工艺为了确保前端生产能力不受到影响，需投入大量的运行费用。
2.硅氧烷特殊的理化性质，造成处理难度较大不易出气达标：硅油在实际生产过程中会产生污染因子硅氧烷，而对于RTO处理工艺来说，硅氧烷会与氧气燃烧生产细小的二氧化硅晶体，其治理过程中会在陶瓷蓄热砖内壁及表面累计形成硅垢，继而会造成处理设备压阻过大而无法正常运行，导致企业需停产进行整修，清理蓄热砖；且蓄热砖随着清理次数的增加，其蓄热能力也不断降低，处理效果难以保障，给生产型企业带来了一定的安全和环保风险。而对于活性炭吸附技术来说，处理原理只是将污染物进行转移，并未彻底消解，其治理过程中会因硅氧烷挥发性较强的特性造成出气可能超标，同样导致了企业运行的风险。
综上所述，RTO及活性炭吸附处理工艺对于硅油行业的废气情况来说，治理存在着运行操作繁琐、出气可能会不达标、并且需投入不小的运行费用等缺点。
四、生物法适用分析
生物法是利用微生物的代谢功能对污染物进行无害化处理，最终达到净化的目的。整套工艺运行安全、节能、不需要天然气及电加热，二次污染产生极少。可针对污染物选择合适的微生物菌种以及运行参数，给化工企业的VOCs尾气治理带来一个优化的工艺选择，与现有的废气技术形式互补，在一定程度上可扭转化工企业面临的环保与安全相矛盾局面。
结合对硅油行业的废气成分进行分析，处理的难点主要在于硅氧烷的治理，通过相关文献调研，发现生物法是有机硅行业废气处理的解决方法之一。
在文献“硅氧烷在环境中的迁移转化及其对生物气应用的影响（环境科学学报.35(10):3050-3056）中报道：在环境中，厌氧产甲烷、硫酸还原、硝酸盐还原、好氧代谢等微生物化学过程均可能使聚硅氧烷发解聚/分解反应，转化为挥发能力较强的小分子硅氧烷．这些小分子挥发性硅氧烷可以进一步被生物降解，形成中间水解产物，一般为二甲基烷醇(Dimethylsilanediol，DMSD)．二甲基烷醇可以被进一步生物降解 ，矿化成SiO2、CO2和H2O。以D4为例，微生物对其降解的代谢途径如下：
同时已有国内科研团队证明，在DMC底物浓度为200 mg/L的情况下，72h生物降解后的浓度为14.68mg/L，降解效率在92.66%，由此可见，微生物降解硅氧烷的技术空间是较为巨大的，故此应用在实际过程中，微生物法技术应用在硅油行业废气治理是可行的，需选择具针对性和定制性的微生物菌种和运行工艺，有望便于达到预期的处理效果。
五、案例分析
某有机硅企业实际生物法治理VOCs废气工程案例：该企业主要生产有机硅高级产品，其生产波动较大，废气浓度范围在500-1000 mg/m³，废气主要来源为：真空泵区域、储罐区域，处理风量为10000 m³/h。主要的污染物为：异丙醇、三甲胺、硅氧烷、甲醇、二甲苯等。处理工艺流程如下：
废气在经过收集后进入二级喷淋塔后，主要起到去除粉尘、调节温度及pH的作用，随后从生物滴滤系统底部进入，有机废气在上升的过程中与循环液及填料表面的生物膜接触，污染物分子首先被循环液及生物膜吸附，然后进入微生物细胞被降解成CO2和H2O，净化后的气体从塔顶排出。含有微生物和营养盐的循环液从塔顶向下喷淋，在填料层中自上而下流动，流回系统底部，再由循环水泵抽回塔顶。废气通过前端治理后最终排放。
此技术处理效率如下表显示，在进气浓度为500~1000 mg/m³，出气浓度在70~90 mg/m³ ，处理除率为 90 %左右，出气达标。由此看出生物法能够对该行业废气进行有效处理，有望成为有机硅行业废气处理的解决方案。
来源：VOCs减排工作站
