活性炭吸附工艺在VOCs治理中的技术争议与科学选择

一、政策背景：从“一刀切”到精细化管理的转变

近年来，针对挥发性有机物（VOCs）治理，生态环境部逐步强化技术规范与监管要求。2020年发布的《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》（环大气〔2020〕33号）明确提出，需重点关注单一活性炭吸附等低效工艺的治理设施。2023年发布的《低效失效大气污染治理设施排查整治工作方案（征求意见稿）》（环办便函〔2023〕400号）进一步细化要求，明确“采用一次性吸附工艺的，吸附剂不宜采用蜂窝活性炭”，标志着政策从“粗放管控”转向“精准治理”。

这一转变背后，是大量实践案例的警示。例如，蜂窝活性炭因比表面积小、易饱和、更换周期短等问题，导致实际运行中吸附效率骤降甚至失效，成为“低效设施”的典型代表。政策收紧并非否定活性炭技术的价值，而是推动行业摒弃“形式主义治理”，回归技术本质。

二、技术争议焦点：效率取值的科学性与实践矛盾

在方案设计中，活性炭吸附效率的取值长期存在分歧。一部分方案设计简单采用60%-90%的效率，而另一些则采用90%以上，这种差异源于以下矛盾：

1. 吸附剂的动态特性：活性炭效率并非恒定值，而是随运行时间、VOCs组分、温湿度等条件动态变化。例如，初始阶段可能达到90%以上，但吸附饱和后效率可能骤降至50%以下。

2. 工艺设计的科学性：单级活性炭吸附缺乏预处理（如降温、除湿）或后置保障（如催化燃烧），导致实际效率与实验室理想条件差异显著。

3. 监管与成本的博弈：企业为降低初期投资成本，倾向于选择低价蜂窝炭，但长期运维费用和环保风险反而更高。

三、效率计算的科学化路径：从“笼统取值”到“动态建模”

针对上述问题，生态环境部近期提出的两种活性炭效率计算方法，为设计提供了更科学的依据：

1.动态吸附容量法

基于吸附剂的理论吸附容量（如颗粒炭的碘值≥800 mg/g）、废气流量、VOCs浓度等参数，计算饱和吸附时间及平均效率。

· 公式示例：其中，C出口需要考虑吸附剂更换周期内的动态衰减。

2.穿透曲线法

通过实验测定不同工况下的穿透曲线，确定吸附床层失效临界点，结合运行维护频率（如颗粒炭更换周期≤3个月）综合评估效率。

· 该方法更贴近实际，但需企业提供详细运行数据支撑。

四、工程实践建议：因地制宜与全生命周期管理

1.工艺选择：

优先采用颗粒炭或纤维炭，避免蜂窝炭（政策明确限制）；

配套预处理设施（如除湿、过滤）及组合工艺（如吸附+催化燃烧），提升系统稳定性。

2.效率取值：

结合动态吸附容量法或穿透曲线法，明确效率范围（如“设计效率≥85%，实际运行效率≥70%”）；

· 在环评中注明“效率随运行时间衰减”的风险提示，避免一刀切承诺。

3.监管协同：

推动企业安装在线监测设备，实时反馈VOCs排放浓度与吸附剂状态;参考生态环境部提出的“数智化管理”模式，实现排污口“一口一码”追溯。

五、未来展望：技术迭代与政策协同

随着全国碳市场扩围至钢铁、水泥等高排放行业，VOCs治理将更注重“减污降碳协同”。活性炭吸附技术的优化方向包括：

· 1.再生技术：推广活性炭原位热再生或微波再生工艺，降低废炭处置成本；

· 2.材料创新：研发高碘值、疏水型改性活性炭，提升复杂工况下的吸附性能；

· 3.政策配套：将吸附剂更换频率、运维记录纳入环保信用评价体系，倒逼企业规范运行。

结语

活性炭吸附工艺的“污名化”，本质是粗放治理与科学管理之间的冲突。工程设计不应盲目追求“高大上”技术，而需基于项目特征动态评估效率，兼顾环境效益与经济性。唯有回归技术本质，才能真正实现VOCs治理的“精准、科学、依法治污”。