VOCs末端治理设施提升改造的方法

在固定源管控方面，持续推进VOCs综合整治是生态环境部大气环境司今年重点工作安排之一。在生态环境部环境工程评估中心日前主办的挥发性有机物污染防治技术论坛上，生态环境部大气环境司有关负责人明确指出，“提升改造VOCs治理设施不能‘一刀切’要求所有企业建设RTO、RCO，应当以适宜为第一位，建设适宜高效的治污设施。”与此同时，记者注意到，多地积极呼吁辖区内企业对现有VOCs治理设施运行情况开展自检，尽早淘汰单一光催化、低温等离子等VOCs处理设施，并换其他有效设施。在此背景下，中国环境报记者采访了挥发性有机物污染治理技术与装备国家工程实验室主任叶代启，解读应如何科学看待、判定、应对环保低效处理设施，进行升级改造。

叶代启告诉记者，不同的治理设施都有一定的使用条件和适用范围，提升和改造VOCs治理设施时，关键在于需要综合考虑其治理效率、运行情况以及是否符合相关排放标准等因素。当前，多地生态环境部门呼吁对采用单一低温等离子、光氧化、光催化以及非水溶性VOCs等治理技术的企业进行升级改造。这些工艺一般用在哪些行业？是否能将其与低效之间“画上等号”？叶代启表示，上述工艺确实可以被视为低效的处理设施，但在处理适宜浓度、性质的VOCs废气时，仍具有一定的优势并可以发挥作用。光催化技术适用于含氨、有机胺、醇、醛、苯系物、硫化氢等异味气体的净化，常见于处理制药、化工、养殖业以及污水处理厂等产生的废气，处理效率为34%—53%不等。低温等离子技术适用于处理低浓度含VOCs废气和含氨、有机胺、硫化氢、醛酮类、烯烃类等异味气体，常见于食品加工、合成橡胶、印染、养殖以及污水处理厂等废气的处理，处理效率为6.64%—31%不等。活性炭吸附技术适用于中低浓度VOCs的处理，广泛应用于石化、化工、包装印刷、工业涂装、医药制造、电子行业等，处理效率为1.99%—81.06%不等。“一般而言，这些单一技术适合处理达标后异味或者恶臭气体，不能用于VOC达标治理。即使技术组合起来，也不能保证达标治理的效果。”叶代启说。他以对重点企业的调研举例，结果显示活性炭吸附技术平均处理效率低于50%，仅有少部分可以达到80%以上；使用UV光解技术和长期未更换活性炭的活性炭吸附技术及其组合技术占比高达50%以上；低温等离子设备在实际应用中存在一定的安全风险。因此，他建议，在当前技术发展下，光催化、低温等离子以及活性炭吸附等处理工艺的运行维护要更加规范，同时考虑与其他技术组合联用，可解决单一处理技术的缺陷，充分发挥其在VOCs废气处理方面的效果。另一方面，一些行业内普遍认为高效的末端处理设施也可能存在处理效率低下情况。以RTO和RCO两类技术举例，前者是蓄热式热氧化技术，主要是把有机废气加热到760℃以上，使废气中的VOCs氧化分解成CO₂和H₂O。RCO则是蓄热式催化燃烧技术，是有机废气通过蓄热体换热进入催化剂床层，在催化剂表面发生氧化反应，可以在较低温度下将废气中的VOCs氧化分解为CO₂和H₂O。这两类技术广泛应用于石化、化工、医药制造、包装印刷、工业涂装、涂料油墨制造等行业中高浓度VOCs废气治理。叶代启介绍，在设计合理、运行维护规范的条件下，RTO处理效率可达90%以上，RCO处理效率可达95%以上，处理效率均较高。高效技术处理效果不理想，“优等生”考了“差成绩”的原因何在？叶代启解释，部分企业即使选择了高效的末端治理设施，但RTO装置燃烧温度未满足要求，RCO装置催化材料长期不更换，处理效率仍较低。对于企业而言，并非购置高效的治理技术、设施后就万无一失了，问末端治理实施“要效率”是关键。

叶代启建议，企业可以通过定期监测和评估设施的处理效果、运行数据、维护费用等指标，来判断设施是否达到了预期目标，而不是简单地将某类设施归为低效处理设施。

在实际应用中，对于处理效率普遍较低、运行不稳定、远不能达到相关排放标准要求的可以视为低效处理设施，应采取相应的措施进行优化或更换，加强设施运行维护管理也是重点。

橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。需要注意的是，不同企业即使采用统一技术，去除效率也不尽相同。

叶代启解释，各企业由于原辅材料、生产工艺不同，治理设备设计、配套装备质量、运行维护水平各异，即使选择了相同的治理技术，VOCs去除效率也会存在较大差异。

他建议，在建设治污设施时，企业首先应了解待处理废气的特征，包括排放废气的浓度、组分、风量，温度、湿度、压力等相关信息，选择几项备选的处理技术；

然后对每种处理技术进行评估，综合考虑环境性能、技术性能和经济性能，确保技术可行、运行稳定且经济合理；

最后，结合排放标准要求、安全要求、运行管理要求等因素对优选出的技术进行完善和精选确定。

此外，他以实际调研中的情况为例指出，当前VOCs治理技术发展较快，企业对治理技术的认识不足，大多数企业在建设VOCs治理项目时，仅考虑了设备和基础设施等初次投入成本，进而导致VOCs治理效率低，甚至产生二次污染问题。

某漆包线生产企业末端治理设备整改前采用了催化氧化+吸收+液相多级氧化的废气处理工艺，初次投入成本约1000万元。日常运行消耗了大量的喷淋液、酸碱液、氧化剂，运行成本达300万元/年。

但是，实际运行后，治理效果不佳，废气中含有的酚类物质在催化燃烧过程中未能得到有效处理，针对企业的恶臭、异味投诉举报事件时有发生，而且，产生的危险化学品和废水等二次污染物需要进一步处理。

在科研人员对这一企业废气特征进行深度摸查后，对原二级催化装置改造并加装针对酚类物质处理的第三级催化装置，研发了高效、稳定的催化材料。

企业整个改造建设成本降低近一半，运行成本约为原来的三分之一，不仅处理效果提升，VOCs排放浓度远低于当地法规限值，酚类物质去除率96%以上，浓度降至低于3mg/m3。异味投诉问题彻底解决，且无危险化学品和废水等二次污染物产生，真正实现了VOCs治理的提质增效、减污降碳。

因此，企业必须对废气性质和整个治理项目的初次投入成本、运行成本以及回收效益进行综合考虑，选出最优的VOCs治理方案。叶代启指出，随着一系列VOCs控制政策、方案、法规的出台，以及配套的标准、技术指南的发布和监管力度的加大，我国VOCs末端治理技术正从不更换、不活化吸附剂的简单吸附技术、直接燃烧技术、光催化技术、非热等离子体技术等五花八门的低效率技术向高效的吸附技术与燃烧技术及其组合技术集中。同时他坦言，目前低效技术仍占大多数。他介绍，当前我国VOCs治理技术大体上可划分为分离和销毁两大类技术。分离技术是采用物理方法，通过吸附、吸收、膜分离、冷凝等方法来分离有机物，主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术等；销毁技术是采用化学或生物反应等方法，在热、催化剂、微生物或光等的作用下将有机物转化为二氧化碳和水等，主要包括燃烧技术、生物技术、光催化技术、等离子体技术等。“这些技术中，活性炭吸附、吸收、冷凝回收、生物处理、焚烧等较为成熟。膜分离、光催化和低温等离子技术有待进一步研究完善。”叶代启表示，目前，吸附技术、燃烧技术和多种组合技术是当前VOCs治理中的主流技术。展望未来，叶代启表示：“‘双碳’战略引领下，VOCs治理技术将朝着低成本、高效、低碳、循环的方向不断发展，吸收技术、冷凝技术、膜分离技术和生物技术因具有回收效率高、二次污染小、碳排放量低等优点，应用范围将更加广泛。”