VOCs治理措施錯誤可能造成企業花錢買“手拷”的悲慘後果！七個VOCs處理亂象簡析

目前，全國掀起了生(shēng)态環境保護的熱潮。生(shēng)産企業加大(dà)VOCs達标排放(fàng)的環保設施建設。但目前VOCs處理的現狀卻仍亂象叢生(shēng)，這就造成了企業花錢買“手铐”的悲慘後果。

在我(wǒ)(wǒ)國工(gōng)業與制造業發展的進程中(zhōng)，日益嚴峻的生(shēng)态環境保護問題廣泛受到社會的關注，爲堅決執行“堅持人與自然和諧共生(shēng)，建設生(shēng)态文明是中(zhōng)華民族永續發展的千年大(dà)計”的發展戰略。各級政府也把環境治理和污染控制列爲政府的工(gōng)作重點之一(yī)，全國掀起了生(shēng)态環境保護的熱潮。治理揮發性有機廢氣(簡稱:VOCs)的排放(fàng)亦成爲環保的一(yī)項重大(dà)實施工(gōng)作，爲此，有關部門不惜關停一(yī)些涉污生(shēng)産企業。促進生(shēng)産企業加大(dà)了VOCs達标排放(fàng)的環保設施建設。但目前VOCs達标排放(fàng)處理(簡稱：VOCs處理)的現狀卻仍亂象叢生(shēng)，這就造成了企業花錢買“手铐”的悲慘後果。主要原因是部分(fēn)VOCs處理在缺乏量化分(fēn)析、無針對污染物(wù)處理方案的前提下(xià)，采取天下(xià)文章一(yī)大(dà)抄之法，買幾個設備組裝一(yī)下(xià)就完成了VOCs處理，可想而知(zhī)，其結果就是非但沒有将有害物(wù)質進行有效處理，還向大(dà)氣中(zhōng)排放(fàng)了新增的污染物(wù)。如廣東VOCs治理普及率較高的某市，在空氣污染（臭氧）檢測中(zhōng)竟然多次超标，追溯其主要原因是許多生(shēng)産企業的VOCs處理設備非但未能将污染物(wù)消除，卻産生(shēng)了新的污染物(wù)，如“地上魔鬼”的臭氧。

VOCs主要包括碳烴化合物(wù)、苯及苯系物(wù)、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類、氰類等有機化合物(wù)。源于電子、化工(gōng)、石油化工(gōng)、塗料、印刷、塗裝、家具、皮革等行業生(shēng)産過程。

VOCs是大(dà)氣污染源之一(yī);是引發灰霾、光化學煙霧等大(dà)氣環境污染問題的元兇之一(yī);是以PM2.5爲特征的區域性複合型大(dà)氣污染物(wù)的元兇之一(yī)。VOCs通過呼吸道和皮膚進入人體(tǐ)後，可能給人的呼吸、血液、肝髒等系統和器官造成暫時性和永久性病變，尤其是苯并芘類多環芳烴能使人體(tǐ)直接緻癌，VOCs對人體(tǐ)健康危害極大(dà)。

現就部分(fēn)生(shēng)産企業應用的VOCs處理技術及其效果進行相關的分(fēn)析：

 活性炭吸附法 

1、處污原理

活性炭吸附法由于前期投資(zī)較低,是目前應用最多的VOCs處理辦法，是通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當吸附飽和後，活性炭脫附再生(shēng)或交給專業危廢公司處理。

2、實際應用情況

運用活性炭吸附法進行VOCs處理的環保公司對其設備的除污參數，基本上都會提到此類設備的除污效率達到90%以上，但在實際除污應用過程中(zhōng)，除污效率達到90%以上隻是理論值。而且在不同的工(gōng)作環境下(xià)，其除污效率遠比這個理論數值低。主要原因包括溫度、工(gōng)作環境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體(tǐ)之間的相互作用等。例如我(wǒ)(wǒ)國南(nán)方全年濕度較大(dà)，氣溫較高，其活性炭實際吸附量不足實驗室的50%。

3、主要問題

使用活性炭吸附法處理VOCs達标排放(fàng)實際運維費(fèi)用是十分(fēn)高昂的，同時自然吸、脫附管理難、适用性受多種因素影響，不适合含粉塵、水汽、乳狀物(wù)等廢氣處理，難穩定環保達标。且大(dà)量飽和後的活性炭處理更耗費(fèi)巨大(dà)，該方法僅是将污染物(wù)吸附轉移，如對飽和後活性炭轉移過程無嚴格把關跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資(zī)少，企業自然選用較多，現雖監管難（炭箱内沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實際設計不符，使用量過少等），但環保部門終會有所行動的，存在着巨大(dà)環保風險。而且容易造假應付環保管理。（如：炭箱内沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭實際工(gōng)程與設計不符，使用量過少等。）

 低溫等離(lí)子體(tǐ)技術 

1、處污原理

低溫等離(lí)子廢氣處理設備裏的介質阻擋放(fàng)電過程中(zhōng)，等離(lí)子體(tǐ)内部産生(shēng)富含極高化學活性的粒子，如電子、離(lí)子、臭氧和激發态分(fēn)子等。理論上有機廢氣與這些具有較高能量的活性基團發生(shēng)反應，部分(fēn)會被裂解，最終轉化爲二氧化碳和水等物(wù)質，從而達到淨化廢氣的目的。

2、實際應用情況

國内生(shēng)産的運用低溫等離(lí)子體(tǐ)技術的治污設備，制造的環保公司對設備的除污參數，基本上都會提到這類設備的除污效率達到80%以上。大(dà)量可用于VOCs處理的低能量等離(lí)子體(tǐ)設備僅可用于治理油煙污染，在實際處理工(gōng)業VOCs過程中(zhōng)，這種低溫等離(lí)子體(tǐ)技術設備對有機廢氣的降解基本無效和會生(shēng)成污染副産物(wù)，其降解效率較低，而VOCs的易燃性令其安全性備受關注。

3、主要問題

現大(dà)量使用的小(xiǎo)功率低溫等離(lí)子體(tǐ)是過去(qù)餐廚行業用于油煙處理的,其不适合VOCs處理，且生(shēng)成副産物(wù)和大(dà)量的臭氧，會拉弧引燃VOCs等問題。

因爲等離(lí)子體(tǐ)技術在短時間内對包括芳香類化合物(wù)的有機廢氣處理效率是很低的，主要是生(shēng)成中(zhōng)間産物(wù)。如采用大(dà)功率等離(lí)子體(tǐ)在穩定的有機廢氣中(zhōng)，也要在一(yī)定的時間内才有處理效果。而對于工(gōng)業源源不斷高速排出的VOCs廢氣，其處理效率很低并會次生(shēng)很多中(zhōng)間副産物(wù)，導緻VOCs成分(fēn)更複雜(zá)(這些副産物(wù)的危害性可能更大(dà))、同時設備運行時會産生(shēng)大(dà)量無用臭氧。且有機廢氣絕大(dà)部分(fēn)是易燃、易爆的化合物(wù)。等離(lí)子體(tǐ)運行時的拉弧極易引爆VOCs，天津爆炸事件已令社會對其的安全性質疑，故該技術在各地被禁用已日逐增加。

 光催化氧化 

1、處污原理

光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外(wài)線波段，在催化劑的作用下(xià)，将氧氣催化生(shēng)成臭氧和羟基自由基及負氧離(lí)子，再将VOCs分(fēn)子氧化還原的一(yī)種處理方式。

2、實際應用情況

大(dà)部分(fēn)應用于VOCs處理的UV光催化處理設備是引用過去(qù)除臭殺菌的技術原理，通常采用雙波長紫外(wài)光管，将能量主要用于轉換臭氧，用普通二氧化钛材料作爲催化劑，雖除污效率号稱達到80%以上。實際現在使用的UV光催化處理VOCs設備的效率均較低，在無計算技術的控制下(xià)，會大(dà)量生(shēng)成臭氧和中(zhōng)間副産物(wù)。

3、主要問題

在UV光催化氧化技術應用中(zhōng)，包括UV管的波長、光催化材料、反應時間、相對濕度、灰塵顆粒物(wù)等都是處理VOCs成敗的瓶頸要素。目前普遍認爲光催化氧化法能夠将VOCs完全降解生(shēng)成無毒無害的CO2和H2O等，但是在使用中(zhōng)由于反應時間太短，揮發性有機物(wù)在光催化氧化反應會生(shēng)成酮、醛等更惡毒的中(zhōng)間産物(wù)和大(dà)量的臭氧。

近年來工(gōng)業城鎮造成臭氧超标的其中(zhōng)因素就是濫用等離(lí)子體(tǐ)和産臭氧的UV光催化氧化設備。由于這兩類設備都是試圖通過将空氣中(zhōng)的氧轉變成臭氧後通過化學反應消解工(gōng)業廢氣的技術，但因反應條件的制約，使産生(shēng)的臭氧轉換成自由基和負氧離(lí)子的效率極低，同時因反應時間過短，導緻設備産生(shēng)的大(dà)部分(fēn)臭氧未能實現對VOCs處理而直接排放(fàng)。

 生(shēng)物(wù)處理法 

1、處污原理

利用微生(shēng)物(wù)對廢氣中(zhōng)的污染物(wù)進行消化代謝，實質上是一(yī)種生(shēng)化分(fēn)解過程，它通過附着在介質上的活性微生(shēng)物(wù)來吸收有機廢氣，将污染物(wù)轉化爲無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。

2、實際應用情況

以污染物(wù)爲微生(shēng)物(wù)的食物(wù)來源，生(shēng)物(wù)處理法包括：碳氫氧組成的各類有機物(wù)、簡單有機硫化物(wù)、有機氮化物(wù)、硫化氫及氨氣等無機類。要求小(xiǎo)氣量、低濃度、排氣連續、廢氣處理容器大(dà)，雖處理過程比較環保, 但運維複雜(zá)、生(shēng)物(wù)補養繁瑣等原因，使生(shēng)物(wù)處理法形同虛設，因其監管難，故仍比比皆是。

3、主要問題

适用性較差：僅适用于特定的污染物(wù)，且生(shēng)物(wù)細菌易死亡，對易溶物(wù)和易降解污染物(wù)進行處理時，會受到一(yī)定的限制；生(shēng)物(wù)因新陳代謝易堵塞；生(shēng)物(wù)法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應器的生(shēng)物(wù)量以及整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞問題；難實現自動控制；難以提高對各運行參數的控制能力，維護費(fèi)用高和難管控故障；菌種培育困難：難篩選出高效降解各種VOCs氣體(tǐ)的優勢菌種；反應場地約束：反應裝置占地面積大(dà)、反應時間較長。故生(shēng)物(wù)法在應用中(zhōng)不乏擺設的情況。

 燃燒法 

1、處污原理

燃燒法分(fēn)爲蓄熱式燃燒技術（RTO）和催化燃燒技術（RCO）。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進行低溫燃燒，利用“燒”将有機廢氣徹底降解爲水和二氧化碳。

2、實際應用

燃燒法作爲目前處理效率和效果相對理想的工(gōng)藝，雖然它的價格相對昂貴且運行費(fèi)用不低，但已被大(dà)部分(fēn)專家和部分(fēn)地市環境主管部門認可，甚至制定爲主要治理工(gōng)藝。

3、存在的主要問題

因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室内溫度一(yī)般不低于750度，甚至高達1000度，因此，會産生(shēng)燃料型氮氧化物(wù)。氮氧化物(wù)按生(shēng)成機理的不同分(fēn)爲三類：熱力型、快速型和燃料型，其中(zhōng)燃料型占60%_95%。在生(shēng)成燃料型NOx過程中(zhōng)，首先是含有氮的有機化合物(wù)或空氣中(zhōng)的氮氣經過熱裂解産生(shēng)N，CN，HCN和等中(zhōng)間産物(wù)基團，然後再氧化成NOx。經粗算，一(yī)套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設備，其氮氧化物(wù)排放(fàng)量約等于一(yī)台35t/h的燃煤流化床鍋爐。

在有機廢氣的催化燃燒（RCO）工(gōng)藝中(zhōng)，由于采用自來水作爲水噴淋進行預處理，水中(zhōng)的氯離(lí)子及有機物(wù)質自帶的氯離(lí)子在催化燃燒室内（200~500度）極易生(shēng)成二噁英。而VOCs處理設備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分(fēn)解，因此，氣體(tǐ)在燃燒過程中(zhōng)産生(shēng)的二噁英将直接排放(fàng)至到大(dà)氣。

爲什麽VOCs的處理會難以達标呢?

主要是人才緊缺！因爲我(wǒ)(wǒ)國有機化學的分(fēn)支學科發展不平衡，特别是有機化學與其他學科的交叉和滲透不夠，并且我(wǒ)(wǒ)國有機化學的研究隊伍規模普遍較小(xiǎo)，且相關的分(fēn)支學科沒有很好的發展，因而對整個學科的發展産生(shēng)了影響，并有萎縮的趨勢。

在缺乏政策導向、缺乏評價體(tǐ)系下(xià)，造成了有機化學的研究工(gōng)作沒人去(qù)做，也不願意去(qù)做。有機化學本身相對“枯燥”，就業艱難，導緻很多本、碩、博學生(shēng)都不願意選擇這個學科，特别是一(yī)些非熱門的領域:如有機光化學、自由基化學、元素有機化學等。

其次，是過于急功逐利，對VOCs的治理缺乏科學的研究、機理分(fēn)析,隻想找個什麽設備就實現，其結果可想而知(zhī)。VOCs處理的創新成敗已上升到經濟發展與生(shēng)态環境共存的問題, 同時也将關聯着我(wǒ)(wǒ)國産業經濟的安全。

難道VOCs的處理真的“無計可施”嗎(ma)？

其實不然，國内已有前衛的環保企業正聯合國内外(wài)專家學者将有機化學研究的理論應用到可持續的綠色發展中(zhōng)，其中(zhōng)成果就有把有機化學與環保科學進行交叉滲透，在全社會關注的有機廢氣處理中(zhōng)通過“小(xiǎo)分(fēn)子活化惰性化學鍵的有機化學反應機理”、“有機化學原子經濟性的高效率、高選擇性合成方法學中(zhōng)的不對稱催化反應機理”、“有機化學的自由基化學反應機理”、“綠色有機化學反應及過程化學反應機理的研究”、“計算化學機理的研究”等理論應用到VOCs處理設備上，實現了從根本上把VOCs處理設備推向節能、可靠、便宜、人工(gōng)智能的高度上來，爲《中(zhōng)國制造2025》提交了一(yī)份合格的鋪墊報告。

VOCs處理的研發和應用創新必須順應“發展是第一(yī)要務，人才是第一(yī)資(zī)源，創新是第一(yī)動力。”的時代發展步伐!

 

—END—

 

 

 

 

來源： 北(běi)極星VOCs在線北(běi)極星VOCs在線

免責聲明：所載内容來源于互聯網、微信公衆号等公開(kāi)渠道，我(wǒ)(wǒ)們對文中(zhōng)觀點保持中(zhōng)立，僅供參考、交流之目的。轉載的稿件版權歸原作者和機構所有，如有侵權請聯系我(wǒ)(wǒ)們删除。