张华伟：细数典型行业VOCs排放特征，复合型治理方案重要性凸显
- 2024/1/16 15:15:45
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- 来源：环保在线
- 编辑：小易
- 关键词:VOCs挥发性有机物vocs废气处理
从最开始的工业消烟除尘，至“十二五”期间推进污染物总量控制，再到当下区域复合型深度减排，大气污染防治攻坚战每个阶段各有重点。“十四五”以来，随着臭氧污染问题日渐凸显，挥发性有机物(VOCs)亦受到了前所未有的重视。据统计，我国VOCs年排放量达到3000万吨以上，是大气中PM2.5和O3的重要来源。
当前，同属臭氧重要前体物的NOx，在其排放大户机动车尾气和电力行业得到有效控制后，也有明显改善。而VOCs因“小散杂乱”、组分复杂等特征，仍存在较大治理难度。生态环境部相关负责人曾表示：“与我们传统的二氧化硫、烟尘、氮氧化物等污染物相比，VOCs治理有它的特点，当前的工作基础依然薄弱，已经成为大气环境治理领域最明显的短板。”
为积极助力大气污染防治高质量发展，落实和解读相关行业政策、进一步提高我国重点工业废气综合治理水平，帮助业内人士从政策、市场、技术等方面更好了解当前重点行业废气治理的现状和趋势，2023视环会-秋季展同期开展了“减污降碳 提质增效丨重点行业VOCs污染治理线上论坛”，邀请多名专家学者出席。期间，青岛理工大学教授张华伟带来了题为《典型行业VOCs排放特征及控制技术》的演讲。
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基于实际数据，张华伟指出了现阶段VOCs污染的两大主要特征：一是不同VOCs物种对臭氧的贡献度有明显不同；二是工业VOCs主要来自四个环节，即VOCs的生产、有机物的储存和运输、含VOCs产品使用与以VOCs为原料的工艺排放。他提到，在政策层面，从2015年VOCs首次被纳入监管范围，到2019年《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中已明确了减排重点及主要内容，紧迫感日趋强烈。
而事实上，到了“十四五”中期，国家政策对于VOCs的关注度只增不减，“大气十条3.0”《空气质量持续改善行动计划》提出的36项措施中，有12项对VOCs治理作出了要求，明确要由“实施VOCs专项整治方案”向“大力推动VOCs减排”转变，目标是“到2025年，全国地级以上城市VOCs排放总量比2020年下降10%以上”。另外，现行钢铁、石化、有机精细化工等重点行业排放标准中，均涉及到了VOCs。
按照不同浓度，张华伟认为目前VOCs典型治理技术可分为三大类，对低浓度VOCs可采用光催化、蓄热氧化、活性炭吸附等工艺；中浓度VOCs部分具有回收价值的，可根据水溶性高低，分别选用湿式洗涤塔、活性炭吸附方案，不具回收价值的可通过蓄热式焚烧炉触媒焚化；同样，高浓度VOCs中具有回收价值的可选用冷凝回收方案，其他则通过燃烧塔处理。他表示，“目前常用的VOCs控制技术各有优劣，在实际应用中往往会选择多种方案进行复合处理”。
譬如其中典型的涂装及制药行业、高分子加工行业。
张华伟分析道，涂装工艺过程VOCs来源包括电泳底漆、中涂和面漆的喷涂及烘干过程、塑料件加工的涂漆工序，风量大、浓度低，且成分复杂，一般不具备回收价值。对比目前主流蜂窝活性炭吸附浓缩技术以及分子筛转轮吸附浓缩技术，前者受到多重因素制约，蜂窝活性炭装置总体净化效率约68-87%，而分子筛转轮效率均能达到90%以上，且与蓄热氧化RTO组合、催化氧化CO进行组合，可根据工况进行设计，更为推荐。
案例如青岛某集装箱尾气项目，处理内容包括多种油性漆组分技水性漆组分，按照水性漆和油性漆同时兼顾进行选型，以峰值浓度1200mg/m³、满足排放浓度≤50mg/m³设计，设备处理效率需达到90%以上。最终形成“VOCs收集系统-多级漆雾过滤系统-升温调湿系统-沸石转轮浓缩单元-蓄热氧化炉单元”集成化解决方案，针对性处理了该项目VOCs减排难题。
“而制药行业由于产品种类众多，生产工艺、原料各不相同，因此测算行业总体的排放量和排放因子比较困难。”张华伟表示，制药行业VOCs主要来自药物合成与药物发酵环节，呈现方式更为复杂，贡献烃类、含氧烃、含氮有机物等多种大气污染物，不同药物种类之间还有所区别，与涂装等行业相比，治理难度大，相关设备目前仍处于市场开发的前期，技术路线选择难以确定统一标准，往往需要多种技术组合，比如以冷凝、碱洗、酸洗等作为预处理，吸附回收/吸附浓缩或RTO作为主体工艺，进行针对设计。
由于与新能源产业密切相关，高分子加工行业废气治理在近两年颇受关注，涵盖注塑、橡胶、塑料生产、干法纤维/隔膜、湿法纤维/隔膜等。以湿法锂离子电池隔膜行业为例，需利用二氯甲烷对隔膜内的石蜡油进行萃取分离，过程中残留的二氯甲烷会以气体尾气形式逸出，如不进行处理，既是极大的资源浪费，也会带来严重的环境污染问题。《有毒有害大气污染物名录(2018年)》中，二氯甲烷与甲醛、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醛，氯代物等6种挥发性有机物被列为重点管控对象。
张华伟指出，锂电池隔膜行业二氯甲烷回收技术中出现过吸附工艺、深冷工艺和吸收工艺等，但考虑回收溶剂的品质、运行能耗、环保达标等因素，目前主流的技术为吸附回收技术，不过在实施中仍需考虑多重因素。与此同时，处理设备方面还应解决防腐和密封两方面的问题；工艺问题则多体现于工艺参数与吸附材料特性之间的匹配。
如青岛某锂电池隔膜尾气回收项目，采用了全新的国产高性能ACF吸附回收工艺和设备设计理念，配备在线浓度监测、设备状态远程监控和调节等诸多实用性和安全性配置；目前该设备已经稳定运行3.5年，材料使用寿命、设备稳定性、设备运维难度等诸多指标达到领先水平。
“总体来讲，不论是对于那种行业，不论治理内容如何复杂，我们均可以通过源头替代、过程控制、末端治理来实现VOCs减排，助力打好蓝天保卫战。”张华伟总结道。
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