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新疆生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會
VOCs治理設(shè)施升級改造從何下手？
中國環(huán)境報 / 2023-06-09 / ：146
應(yīng)以適宜為第一位，綜合考慮選出最優(yōu)治理方案
在固定源管控方面，持續(xù)推進(jìn)VOCs綜合整治是生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司今年重點(diǎn)工作安排之一。在生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心日前主辦的揮發(fā)性有機(jī)物污染防治技術(shù)論壇上，生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司有關(guān)負(fù)責(zé)人明確指出：“提升改造VOCs治理設(shè)施不能‘一刀切’要求所有企業(yè)建設(shè)RTO、RCO，應(yīng)當(dāng)以適宜為第一位，建設(shè)適宜高效的治污設(shè)施。”
與此同時，記者注意到，多地積極呼吁轄區(qū)內(nèi)企業(yè)對現(xiàn)有VOCs治理設(shè)施運(yùn)行情況開展自檢，盡早淘汰單一光催化、低溫等離子等VOCs處理設(shè)施，并更換其他有效設(shè)施。
在此背景下，中國環(huán)境報記者采訪了揮發(fā)性有機(jī)物污染治理技術(shù)與裝備國家工程實驗室主任葉代啟，解讀應(yīng)如何科學(xué)看待、判定、應(yīng)對環(huán)保低效處理設(shè)施，并對其進(jìn)行升級改造。
治理技術(shù)先進(jìn)與否，關(guān)鍵在適用場景和處理效率
葉代啟告訴記者，不同的治理設(shè)施都有一定的使用條件和適用范圍，提升和改造VOCs治理設(shè)施時，關(guān)鍵在于需要綜合考慮其治理效率、運(yùn)行情況以及是否符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)等因素。
當(dāng)前，多地生態(tài)環(huán)境部門呼吁對采用單一低溫等離子、光氧化、光催化以及非水溶性VOCs等治理技術(shù)的企業(yè)進(jìn)行升級改造。
這些工藝一般用在哪些行業(yè)？是否能將其與低效之間“畫上等號”？
葉代啟表示，上述工藝確實可以被視為低效的處理設(shè)施，但在處理適宜濃度、性質(zhì)的VOCs廢氣時，仍具有一定的優(yōu)勢并可以發(fā)揮作用。
他介紹說，光催化技術(shù)適用于含氨、有機(jī)胺、醇、醛、苯系物、硫化氫等異味氣體的凈化，常見于處理制藥、化工、養(yǎng)殖業(yè)以及污水處理廠等產(chǎn)生的廢氣，處理效率為34%—53%不等。
低溫等離子技術(shù)適用于處理低濃度含VOCs廢氣和含氨、有機(jī)胺、硫化氫、醛酮類、烯烴類等異味氣體，常見于食品加工、合成橡膠、印染、養(yǎng)殖以及污水處理廠等廢氣的處理，處理效率為6.64%—31%不等。
活性炭吸附技術(shù)適用于中低濃度VOCs的處理，廣泛應(yīng)用于石化、化工、包裝印刷、工業(yè)涂裝、醫(yī)藥制造、電子行業(yè)等，處理效率為1.99%—81.06%不等。
“一般而言，這些單一技術(shù)適合處理達(dá)標(biāo)后異味或者惡臭氣體，不能用于VOCs達(dá)標(biāo)治理。即使技術(shù)組合起來，也不能保證達(dá)標(biāo)治理的效果。”葉代啟說。
他以對重點(diǎn)企業(yè)的調(diào)研舉例，調(diào)研結(jié)果顯示，活性炭吸附技術(shù)平均處理效率低于50%，僅有少部分可以達(dá)到80%以上；使用UV光解技術(shù)和長期未更換活性炭的活性炭吸附技術(shù)及其組合技術(shù)占比高達(dá)50%以上；低溫等離子設(shè)備在實際應(yīng)用中存在一定的安全風(fēng)險。
因此，他建議，在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展下，光催化、低溫等離子以及活性炭吸附等處理工藝的運(yùn)行維護(hù)要更加規(guī)范，同時考慮與其他技術(shù)組合聯(lián)用，可解決單一處理技術(shù)的缺陷，充分發(fā)揮其在VOCs廢氣處理方面的效果。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，高效的末端處理設(shè)施也可能存在處理效率低下的情況。以RTO和RCO兩類技術(shù)為例，前者是蓄熱式熱氧化技術(shù)，主要是把有機(jī)廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的VOCs氧化分解成CO2和H2O。
RCO則是蓄熱式催化燃燒技術(shù)，是有機(jī)廢氣通過蓄熱體換熱進(jìn)入催化劑床層，在催化劑表面發(fā)生氧化反應(yīng)，可以在較低溫度下將廢氣中的VOCs氧化分解為CO2和H2O。
這兩類技術(shù)廣泛應(yīng)用于石化、化工、醫(yī)藥制造、包裝印刷、工業(yè)涂裝、涂料油墨制造等行業(yè)中高濃度VOCs廢氣治理。
葉代啟介紹說，在設(shè)計合理、運(yùn)行維護(hù)規(guī)范的條件下，RTO處理效率可達(dá)90%以上，RCO處理效率可達(dá)95%以上，處理效率均較高。
高效技術(shù)處理效果不理想，“優(yōu)等生”考了“差成績”的原因何在？
葉代啟對此解釋，部分企業(yè)即使選擇了高效的末端治理設(shè)施，但RTO裝置燃燒溫度未滿足要求，RCO裝置催化材料長期不更換，處理效率仍較低。
末端治理設(shè)備提升改造，企業(yè)應(yīng)從何下手？
對于企業(yè)而言，并非購置高效的治理技術(shù)、設(shè)施后就萬無一失了，向末端治理實施“要效率”是關(guān)鍵。
葉代啟建議，企業(yè)可以通過定期監(jiān)測和評估設(shè)施的處理效果、運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)費(fèi)用等指標(biāo)，來判斷設(shè)施是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，而不是簡單地將某類設(shè)施歸為低效處理設(shè)施。
在實際應(yīng)用中，對于處理效率普遍較低、運(yùn)行不穩(wěn)定、遠(yuǎn)不能達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求的，可以視為低效處理設(shè)施，應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化或更換，加強(qiáng)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)管理也是重點(diǎn)。
橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。需要注意的是，不同企業(yè)即使采用同一技術(shù)，去除效率也不盡相同。
葉代啟解釋，各企業(yè)由于原輔材料、生產(chǎn)工藝不同，治理設(shè)備設(shè)計、配套裝備質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)水平各異，即使選擇了相同的治理技術(shù)，VOCs去除效率也會存在較大差異。
他建議，在建設(shè)治污設(shè)施時，企業(yè)首先應(yīng)了解待處理廢氣的特征，包括排放廢氣的濃度、組分、風(fēng)量，溫度、濕度、壓力等相關(guān)信息，選擇幾項備選的處理技術(shù)；然后對每種處理技術(shù)進(jìn)行評估，綜合考慮環(huán)境性能、技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能，確保技術(shù)可行、運(yùn)行穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)合理；最后，結(jié)合排放標(biāo)準(zhǔn)要求、安全要求、運(yùn)行管理要求等因素，對優(yōu)選出的技術(shù)進(jìn)行完善和精選確定。
此外，他以實際調(diào)研中的情況為例指出，當(dāng)前VOCs治理技術(shù)發(fā)展較快，企業(yè)對治理技術(shù)的認(rèn)識不足，大多數(shù)企業(yè)在建設(shè)VOCs治理項目時，僅考慮了設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施等初次投入成本，進(jìn)而導(dǎo)致VOCs治理效率低，甚至產(chǎn)生二次污染問題。
如某漆包線生產(chǎn)企業(yè)末端治理設(shè)備整改前采用了催化氧化+吸收+液相多級氧化的廢氣處理工藝，初次投入成本約1000萬元。日常運(yùn)行消耗了大量的噴淋液、酸堿液、氧化劑，運(yùn)行成本達(dá)300萬元/年。
但是，實際運(yùn)行后，治理效果不佳，廢氣中含有的酚類物質(zhì)在催化燃燒過程中未能得到有效處理。針對企業(yè)的惡臭、異味投訴舉報事件時有發(fā)生，而且，產(chǎn)生的危險化學(xué)品和廢水等二次污染物需要進(jìn)一步處理。
在科研人員對這一企業(yè)廢氣特征進(jìn)行深度摸查后，對原二級催化裝置改造并加裝針對酚類物質(zhì)處理的第三級催化裝置，研發(fā)了高效、穩(wěn)定的催化材料。
為此，企業(yè)整個改造建設(shè)成本降低近一半，運(yùn)行成本約為原來的1/3，不僅處理效果提升，VOCs排放濃度遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)限值，酚類物質(zhì)去除率96%以上，濃度降至低于3mg/m3。異味投訴問題也徹底解決，且無危險化學(xué)品和廢水等二次污染物產(chǎn)生，真正實現(xiàn)了VOCs治理的提質(zhì)增效、減污降碳。
如此看來，企業(yè)必須對廢氣性質(zhì)和整個治理項目的初次投入成本、運(yùn)行成本以及回收效益進(jìn)行綜合考慮，選出最優(yōu)的VOCs治理方案。
VOCs治理將向低成本、高效、低碳、循環(huán)方向發(fā)展
葉代啟指出，隨著一系列VOCs控制政策、方案、法規(guī)的出臺，以及配套的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指南的發(fā)布和監(jiān)管力度的加大，我國VOCs末端治理技術(shù)正從不更換、不活化吸附劑的簡單吸附技術(shù)、直接燃燒技術(shù)、光催化技術(shù)、非熱等離子體技術(shù)等五花八門的低效率技術(shù)，向高效的吸附技術(shù)與燃燒技術(shù)及其組合技術(shù)集中。但其也坦言，目前低效技術(shù)仍占大多數(shù)。
他介紹說，當(dāng)前我國VOCs治理技術(shù)大體上可劃分為分離和銷毀兩大類技術(shù)。
分離技術(shù)是采用物理方法，通過吸附、吸收、膜分離、冷凝等方法來分離有機(jī)物，主要包括吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)等。
銷毀技術(shù)是采用化學(xué)或生物反應(yīng)等方法，在熱、催化劑、微生物或光等的作用下將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等，主要包括燃燒技術(shù)、生物技術(shù)、光催化技術(shù)、等離子技術(shù)等。
“這些技術(shù)中，活性炭吸附、吸收、冷凝回收、生物處理、焚燒等較為成熟。膜分離、光催化和低溫等離子技術(shù)有待進(jìn)一步研究完善。”葉代啟表示，目前，吸附技術(shù)、燃燒技術(shù)和多種組合技術(shù)是當(dāng)前VOCs治理中的主流技術(shù)。
展望未來，葉代啟表示：“在‘雙碳’戰(zhàn)略引領(lǐng)下，VOCs治理技術(shù)將朝著低成本、高效、低碳、循環(huán)的方向不斷發(fā)展，吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)和生物技術(shù)因具有回收效率高、二次污染輕、碳排放量低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍將更加廣泛。”
