尾氣處理

發(fā)布時間：2021-12-23

工業(yè)VOCs處理概述

一、VOCs已成為世界性的公害

揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)在我國定義為常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，或在20℃條件下，蒸汽壓大于或者等于10 Pa且具有揮發(fā)性的全部有機化合物。主要包含脂肪烴類、芳烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、有機酸、鹵代烴、含氧有機化合物和含硫、氮有機化合物等。VOCs對健康和環(huán)境造成的危害包括：(1)大多數(shù)VOCs有毒、有惡臭，會使人患積累性的呼吸道疾病，在高濃度突然作用下，有時會造成急性中毒，甚至死亡。有些VOCs（苯并芘、氯乙烯）能致癌。(2)發(fā)生光化學反應，生成臭氧、過氧硝基酰（PAN）、醛類等光化學煙霧，造成二次污染，刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，危害人的身體健康，長期生活高濃度VOCs環(huán)境中，會對人造成生命危險；同時VOCs會危害農作物的生長，甚至導致農作物的死亡。美國洛杉磯、我國北京市燕山區(qū)、蘭州市西固區(qū)等都曾出現(xiàn)過光化學污染。(3)大多VOCs都易燃易爆，在高濃度排放時易釀成火災和爆炸。近年來由于VOCs造成的火災和爆炸時有發(fā)生。(4) 部分VOCs可破壞臭氧層。

二、VOCs治理政策收緊

鑒于VOCs對健康和環(huán)境造成的嚴重危害，發(fā)達國家不斷修改法律，中國也出臺VOCs系列法律法規(guī)，一再降低VOCs的排放濃度限值。2013年國家發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》（國十條）。2015年1月1日起實施的新修訂的《環(huán)境保護法》被稱為史上“最嚴”的環(huán)保法。該法從多個角度體現(xiàn)出前所未有的環(huán)境保護和治理力度。2018年1月1日《環(huán)境保護稅法》及《環(huán)境保護稅法實施細則》正式實施，開啟了VOCs污染物排放從收費到征稅的轉變。稅法規(guī)定了19種揮發(fā)性有機物為應稅污染物，并明確了污染當量核算標準和具體適用稅額。2018年7月，國務院發(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》（簡稱三年行動計劃，國發(fā)〔2018〕22號）。2020年6月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布關于印發(fā)《2020年揮發(fā)性有機物治理攻堅方案》，要求各級生態(tài)環(huán)境部門要高度重視，把揮發(fā)性有機物（VOCs）治理攻堅作為打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要任務，要加強組織實施，監(jiān)測、執(zhí)法、人員、資金保障等重點向VOCs治理攻堅行動傾斜，加強與相關部門、行業(yè)協(xié)會等協(xié)調配合，形成工作合力。同時，各地方政府、各行業(yè)出臺針對VOCs廢氣排放相關的法律法規(guī)，VOCs的排放濃度和排放總量限值日趨降低。

三、VOCs治理技術痛點

VOCs的污染防治工作要求治理技術向精細化、規(guī)范化的方向發(fā)展。但是，由于VOCs組份的復雜性，排放濃度和總量的波動性和不確定性，導致VOCs治理系統(tǒng)較為復雜，單獨一種方法難以做到達標排放。而目前技術容易導致排放不達標，活性炭吸附有安全隱患和二次污染，水吸收導致廢水量劇增，光催化效率低和產生臭氧，氯化物和含氮化合物焚燒容易產生二惡英、氮氧化物等二次污染。甚至，諸如環(huán)氧化合物、低沸點鹵代烴和含氮、含硫化合物，尚未有切實可行的技術來解決，導致企業(yè)治理VOCs信心不足，存在畏難情緒。表1.1對現(xiàn)有各種VOCs處理技術原理、適用范圍和優(yōu)缺點進行了系統(tǒng)對比。光催化氧化氣處理技術效率低，等離子體處理技術本身存在安全隱患并發(fā)生過多次安全事故，在此不再贅述。

四、VOCs治理技術概述

表1各種尾氣處理方案評估

處置方案	RTO焚燒法	吸收法	生物分解法	吸附法	冷凝法
技術原理	在旋轉閥式蓄熱催化燃燒設備中，首先利用堇青石-莫來石復相材料的蓄熱和放熱性能，加熱未反應的有機廢氣，在蓄熱催化一體化材料上發(fā)生催化氧化反應，氣體中的揮發(fā)性有機物轉化為二氧化碳和水，并釋放反應熱，反應后的氣體將熱量傳遞給蓄熱材料，以高于進口氣體20~30℃的溫度排放。	利用水、堿液或其他溶劑吸收劑將氣相中的污染物轉移到液相，物理吸收推動力是汽液相飽和蒸氣壓差，化學吸收推動力是化學反應和飽和蒸汽壓。	利用循環(huán)水流，將惡臭氣體中污染物質溶入水中，再由水中培養(yǎng)床培養(yǎng)出微生物，將水中的污染物質降解為無毒害或低害物質。	利用高效吸附劑內部孔隙結構發(fā)達，有巨大比表面積原理來吸附通過活性炭池的惡臭氣體分子。	采用降溫方式降低尾氣中污染物的飽和蒸汽壓，從而實現(xiàn)污染物的冷凝和分離。
處理風量及濃度	高風量、低濃度	中高風量，中高濃度	高風量、低濃度	中高風量，中低濃度	中低風量、中高濃度
處理效率	熱回收效率可達90%，有機物凈化效率~95%。	良好的設計能保證處理效率90%以上，甚至更高。	有效控制微生物活性除臭效率可達80~90%，微生物活性降低，除臭效率亦大大降低，脫臭凈化效果不穩(wěn)定，要針對性培養(yǎng)	初期吸附效率可達90%以上，運行一定時期需要再生	良好的設計能保證處理效率99.9%以上，甚至更高。
處理成分	能處理丁酮、乙酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、甲基異丁基酮；有機物濃度范圍500mg/m3以上	處理范圍廣，水溶性污染物可用水或堿液作為吸收劑；水溶性差的物質可以設計能溶解的吸收劑；酸性氣體可以用堿做吸收劑。	需要培養(yǎng)專性微生物處理一種或幾種性質相近的氣體。	適用于低濃度、大風量臭氣，對醇類、脂肪類效果較明顯。	適合于中高濃度、中低氣量的所有尾氣處理，尤其適合于罐區(qū)尾氣，以及含氮、含鹵素化合物和含硫化合物
壽命	成套控制系統(tǒng)使用壽命3-5 年以上，設備壽命十年以上，免維護	成套控制系統(tǒng)使用壽命3-5 年以上，設備壽命十年以上，免維護	養(yǎng)護困難，需頻繁添加藥劑、控制PH 值、溫度等	吸附劑可長周期運行	操作簡便，設備壽命十年以上，免維護
運行費用	凈化技術穩(wěn)定，需要以天然氣或其他介質燃燒提供熱量，運行費用高。	凈化技術可靠、穩(wěn) 定，日常維護工作量小，只需接通電源，即可正常工作，運行維護費用低	維護費用較高，需經(jīng)常投放藥劑，以保持微生物活性，循環(huán)水要求高，如生物系統(tǒng)遭受破壞將需較長時間重新培養(yǎng)	所使用的吸附劑吸附效果好，可再生利用	運行費用適中，無二次污染，實現(xiàn)資源化回收。
投資	較高	低	較高	低	低
安全	有一定安全隱患	安全性高	安全性高	有一定安全隱患	高
污染	處理含氮、含硫和含鹵族元素化合物容易產生二惡英、NOx等二次污染	有二次污染	易產生污泥、污水	有二次污染	易造成二次污染

因此，需要精細化深度研發(fā)VOCs處理技術，滿足不同組份特性的VOCs達標排放，同時降低投資和運行費用，滿足安全要求。此外，排放的VOCs中的組份大多仍具有較高的價值，如能針對不同VOCs開發(fā)合適資源化回收工藝，實現(xiàn)組份的低成本資源化回收，在滿足社會效益的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟效益，肯定為VOCs排放企業(yè)所樂見和接受，為市場所容納。