vocs廢氣治理

　　《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣〔2019〕53號)關(guān)于推進(jìn)建設(shè)適宜高效的廢氣治理設(shè)備要求中明確“低溫等離子、光催化、光氧化技術(shù)主要適用于惡臭異味等治理”，在強(qiáng)化重污染天氣應(yīng)對的要求中提出“對使用有機(jī)溶劑等原輔材料，末端治理僅采用低溫等離子、光催化、光氧化、一次性活性炭吸附等技術(shù)或存在敞開式作業(yè)的企業(yè)，加大停產(chǎn)限產(chǎn)力度”。

　　《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅方案》(環(huán)大氣〔2020〕33號)聚焦廢氣治理設(shè)備“三率”，提升綜合VOCs廢氣治理效率中提出“重點(diǎn)關(guān)注單一采用光氧化、光催化、低溫等離子、一次性活性炭吸附、噴淋吸收等工藝的治理設(shè)施。對達(dá)不到要求的VOCs廢氣收集、VOCs廢氣治理設(shè)備進(jìn)行更換或升級改造，確保實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。除惡臭異味治理外，一般不采用低溫等離子、光催化、光氧化等技術(shù)”。

　　全省各地根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量改善需求，在滿足上級文件要求的情況下，可能會出臺一些具體落實(shí)措施，具體請向當(dāng)?shù)亻T咨詢。吸附法是處理排放量小、低濃度有機(jī)廢氣的常見方法之一，關(guān)于吸附法工程應(yīng)用請企業(yè)和設(shè)計單位參考《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 2026-2013)，結(jié)合自身廢氣特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計和運(yùn)行，確保達(dá)標(biāo)排放。

　　由于VOCs成分復(fù)雜，濃度、流量、成本等因素不同，每種VOCs廢氣治理工藝都有其自身的優(yōu)勢和使用限制，如何選擇合適的廢氣治理工藝是VOCs廢氣治理工作必須面對的問題。

　　企業(yè)新建廢氣治理設(shè)備或?qū)ΜF(xiàn)有廢氣治理設(shè)備實(shí)施改造，應(yīng)依據(jù)排放廢氣特征、VOCs組分及濃度、生產(chǎn)工況等，合理選擇VOCs廢氣治理工藝。對治理難度大、單一治理工藝難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的，要采用多種技術(shù)組合的VOCs廢氣治理工藝，如活性炭吸附脫附+催化燃燒(rco設(shè)備)、沸石轉(zhuǎn)輪吸附脫附+催化燃燒(rco設(shè)備)、沸石轉(zhuǎn)輪吸附脫附+蓄熱燃燒(rto設(shè)備)等。

　　在選擇適宜的有機(jī)廢氣處理方法的前提下，后期規(guī)范合理的運(yùn)行管理也非常重要。

　　建議每年定期對總排口及廠界開展監(jiān)測，監(jiān)測指標(biāo)須包含臭氣濃度和非甲烷總烴、有機(jī)廢氣處理裝置監(jiān)測進(jìn)出口參數(shù)，并核算VOCs廢氣治理效率；定期檢查有機(jī)廢氣處理裝置狀況，包括設(shè)備運(yùn)行效果、技術(shù)參數(shù)指標(biāo)、設(shè)備管道安全、零部件、儀表、閥門、風(fēng)機(jī)等方面，并根據(jù)檢查結(jié)果適時開展有機(jī)廢氣處理裝置維護(hù)保養(yǎng)工作。

　　vocs廢氣治理工程

　　涂料VOCs成分復(fù)雜、排放環(huán)節(jié)眾多，影響因素較多，存在底數(shù)不清、特征不明、部分行業(yè)缺乏有效的控制技術(shù)等特點(diǎn)。因此，控制涂料中VOCs排放對改善我國大氣環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。文章結(jié)合VOCs的成因和危害分析，針對涂裝行業(yè)的VOCs廢氣治理方案進(jìn)行了分析，以供參考。

　　1 VOCs概述

　　VOCs屬于揮發(fā)性有機(jī)化合物，常見的揮發(fā)性組分包括甲苯、二甲苯、甲醛、乙醛等，多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物包含烷烴、烯烴及多環(huán)芳烴等成分，大量的廢氣排放極易導(dǎo)致環(huán)境污染事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的吸附、吸收及燃燒的處理方法，很難達(dá)到較高的處理效果。同時其屬于在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等，甚者引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能；苯和二甲苯還能損害免疫系統(tǒng)，以致引發(fā)白血病。VOCs不僅本身具有較強(qiáng)毒性，還是影響我國區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物和參與物，它可以和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧；也能與大氣中的?OH、NO3-、O3等氧化劑發(fā)生多途徑反應(yīng)，生成二次有機(jī)氣溶膠，對環(huán)境空氣的O3和PM2.5均有重要影響。

　　2 VOCs的危害分析

　　2.1爆炸與火災(zāi)

　　VOCs中的脂肪烴類物質(zhì)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，這類物質(zhì)在非高濃度的情況下不具有太大的毒性，但這類物質(zhì)具有易燃和易爆的特點(diǎn)，進(jìn)而可能增加火災(zāi)或爆炸的風(fēng)險。

　　2.2危害人體

　　揮發(fā)性有機(jī)化合物主要是由生態(tài)環(huán)境的自然排放和人為工業(yè)生產(chǎn)、生活活動排放產(chǎn)生的。自然排放主要是指動植物排放的有害有機(jī)物和自然火災(zāi)生成的揮發(fā)性有機(jī)化合物，此類有機(jī)物進(jìn)入環(huán)境中，破壞了生態(tài)環(huán)境；人為造成的揮發(fā)性有機(jī)化合物是指工廠排放、日常生活排放及其他環(huán)境排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物。揮發(fā)性有機(jī)化合物主要包括苯、甲烷、甲醇、甲醛等，這些物質(zhì)都會在不同程度不同濃度上影響人們的身體健康。如：甲烷是煤氣的主要成分，不充分燃燒時產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳會致人中毒甚至死亡，也會使人罹患癌癥；甲醇是一元醇，又名木醇或者木精，有酒精的氣味，口服可中毒，表現(xiàn)為頭暈頭痛、嘔吐、視力模糊等，如服用劑量達(dá)到3克及以上時，可造成死亡。

　　2.3化學(xué)污染

　　VOCs的大量排放還會導(dǎo)致PM2.5和O3濃度增高，同時導(dǎo)致霧霾天氣和光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題，導(dǎo)致環(huán)境空氣質(zhì)量下降。

　　3 VOCs廢氣治理技術(shù)

　　目前國內(nèi)外在對涂裝有機(jī)廢氣的治理方法種類繁多，特點(diǎn)各異，常用的有吸附法、吸收法、冷凝法、燃燒法、催化法等。

　　3.2.1吸附法：吸附法是利用多孔固體吸附材料處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種氣體組分吸附在固體表面上，以求達(dá)到氣體分離的單元操作過程。目前國內(nèi)外在吸附方法上對苯系物等有機(jī)廢氣的處理上主要采取活性炭作為吸附載體。

　　3.2.2吸收法：可分為化學(xué)吸收和物理吸收，但“三苯”廢氣化學(xué)活性低，一般不采用化學(xué)吸收。物理吸收是選用具有較小的揮發(fā)性的液體吸收劑，它與被吸收組分有較高的親和力，吸收飽和后經(jīng)加熱解析冷卻后重新使用。該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣。其裝置復(fù)雜、投資大，吸收液的選用比較困難，存在二次污染。

　　3.2.3冷凝回收法

　　冷凝法VOCs廢氣治理原理是：有機(jī)物質(zhì)因溫度的差異而出現(xiàn)不同的飽和度，通過系統(tǒng)壓力的不斷變化，冷凝出蒸汽內(nèi)的有機(jī)物或吸附濃縮后冷凝，由此凈化VOCs廢氣，除去有害成分，回收有用物質(zhì)。該法用于濃度高、溫度低、風(fēng)量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大，因此無特殊需要，一般不采用此法。

　　3.2.4燃燒法

　　燃燒法又分直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。

　　直接燃燒法是把可燃的VOCs廢氣當(dāng)作燃料來燃燒的一種方法。該法適合處理高濃度VOCs廢氣，燃燒溫度控制在1100℃以上時去除效率95%以上。但這種方法不僅造成浪費(fèi)還將產(chǎn)生的大量污染物排入大氣，近年來己較少使用。

　　熱力燃燒是當(dāng)廢氣中可燃物含量較低時，使其作為助燃?xì)饣蛉紵龑ο?，依靠輔助燃料產(chǎn)生的熱力將廢氣溫度提高，從而在燃燒室中使廢氣氧化銷毀。其過程分三步：燃燒輔助燃料提供預(yù)熱能量；高溫燃?xì)馀c廢氣混合以達(dá)到反應(yīng)溫度；廢氣在反應(yīng)溫度下氧化銷毀。凈化后的氣體經(jīng)熱回收裝置回收熱能后排空。

　　催化燃燒法是在系統(tǒng)中使用合適的催化劑，使廢氣中的有機(jī)物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的方法。催化燃燒技術(shù)是近幾十年對環(huán)保與節(jié)能的要求日益迫切的形勢下應(yīng)運(yùn)而生的一門新型技術(shù)。此法主要優(yōu)點(diǎn)有：起燃溫度低，能耗低，處理效率高，無二次污染對有機(jī)物濃度和組分處理范圍寬，啟動能耗低，并能回收輸出的部分熱能所需設(shè)備體積小，造價低。催化燃燒法的主要缺點(diǎn)是：當(dāng)有機(jī)廢氣濃度太低時，需要大量補(bǔ)充外加的熱量才能維持催化反應(yīng)的進(jìn)行。

　　4 VOCs廢氣治理工程技術(shù)方案實(shí)例分析

　　某工程在噴漆環(huán)節(jié)產(chǎn)生VOCs廢氣，其VOCs廢氣具有如下特點(diǎn)：含有苯、甲苯、二甲苯及其它有機(jī)物，并含有漆霧，噴漆有機(jī)廢氣不經(jīng)處理直接外排將對周圍空氣造成影響。為降低有機(jī)廢氣對大氣的影響，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保護(hù)人體健康，根據(jù)該工業(yè)噴漆工序制定了相應(yīng)的VOCs廢氣處理技術(shù)方案。

　　4.1廢氣性質(zhì)

　　噴涂過程中污染物主要是所產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，主要污染因子為：苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴及顆粒物。一般溶劑型涂料其固體成分≤50％，含溶劑50％左右，有機(jī)物濃度相對較大，易于被活性炭吸附。

　　4.2VOCs廢氣治理技術(shù)方案

　　針對上述分析，采用吸附-催化燃燒法處理噴漆廢氣。利用過濾器去除漆霧，之后通過系統(tǒng)控制，通過蜂窩狀活性炭吸附床對其開展連續(xù)吸附，同時對吸附飽和的活性炭開展脫附。具體技術(shù)方案如下：

　　4.2.1漆霧過濾器

　　噴漆廢氣主要出現(xiàn)在工件涂裝工作臺，高壓空氣噴射的油漆大多停留在工件上，其他都隨氣流排出，成為漆霧。漆霧粉塵含量較低，顆粒較小，絕大部分直徑小于10mm。如不處理會堵塞活性炭的微孔，使其失去原有功能。因此，噴漆廢氣必須*行粗過濾處理，一般選用紙質(zhì)過濾器+過濾棉。

　　4.2.2吸附劑的選擇、參數(shù)設(shè)定及操作

　　活性炭具有比表面大、吸附能力強(qiáng)以及成本較低等優(yōu)勢，它是目前VOCs污染常見的吸附劑。粉末狀態(tài)的活性炭更換不易，活性炭纖維含有規(guī)則的微孔結(jié)構(gòu)，具有較大的吸附容量，但容易脫落，成本較高。蜂窩狀活性炭風(fēng)速高，阻力小，可以應(yīng)用到大風(fēng)量的低濃度廢氣吸附中。本文選擇蜂窩狀活性炭，吸附床的結(jié)構(gòu)采用的為抽屜式的組裝模式，便于使用時的填裝與拆卸。

　　當(dāng)含有機(jī)物的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)的作用，經(jīng)過活性炭吸附層（整齊堆放），有機(jī)物質(zhì)被活性炭分子間的范德華力截留在其內(nèi)部，潔凈氣體排出；經(jīng)過一段時間后，活性炭達(dá)到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機(jī)物已被濃縮在活性炭內(nèi)，而有機(jī)廢氣卻達(dá)到較高的凈化效果。凈化后的氣體通過風(fēng)機(jī)排向大氣，達(dá)到大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)含有三個級別的吸附床，兩套用來吸附，一套用來脫附，三套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)輪流操作

　　4.3催化燃燒設(shè)計

　　4.3.1電加熱室

　　在本方案中，加熱室僅僅提供開機(jī)時預(yù)熱氣體需要的熱量，苯催化燃燒后有大量的預(yù)熱可以利用，因此需要的熱功率較低，通過電加熱即可，不需要天然氣或液化石油氣的額外加熱。

　　4.3.2保溫模塊的處理

　　催化燃燒一體化設(shè)備內(nèi)部的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常溫，需要增加保溫處理避免對工作人員造成傷害。保溫利用的保溫棉采用的材料為硅酸鋁纖維氈，依據(jù)燃燒室可能出現(xiàn)的溫度400℃來設(shè)計，保溫棉的厚度取值為64mm。

　　4.3.4阻火器的設(shè)計

　　阻火器由特制的多層金屬網(wǎng)組成，可阻止火焰通過，過濾掉氣體中較大的顆粒（污物），是本凈化裝置的安全裝置之一。在VOCs催化燃燒的反應(yīng)器中，如果有火星的話會引發(fā)氣體火焰出現(xiàn)進(jìn)而促使整個管網(wǎng)燃燒，所以阻火器的作用較大。阻火器的殼體尺寸大小與流體阻力有直接關(guān)系，通常殼體直徑為配合使用的管道直徑的4倍左右，本文設(shè)計的數(shù)據(jù)取值為D=2d，角度為60°。

　　5 廢氣治理的發(fā)展方向及新技術(shù)應(yīng)用

　　5.1采用低VOCs或無VOCs的環(huán)保型涂料

　　采用粉末涂料、水性涂料、高固分涂料等替代有機(jī)溶劑型涂料是降低VOCs排放的力措施。粉末涂料烘干溫度為170℃，對車間工藝要求較高，且粉末涂料的清漆涂層外觀的平滑度仍有待提高。通過計算，涂料中的固體含量每提高10%，水性涂料相同的施工條件下VOCs排放量可以降低33%以上。

　　5.2改善涂裝設(shè)備，提高涂料利用率

　　目前涂裝工藝多數(shù)采用普通噴涂，少數(shù)采用輥涂和刷涂。普通工藝噴涂噴漆工藝存在油漆附著率較低現(xiàn)象。因此，為提高涂料利用率，可將手工空氣噴涂實(shí)現(xiàn)低壓化、靜電化，即用空氣靜電噴槍替代普通空氣噴槍；克服人為因素，采用自動靜電噴涂替代手工噴涂。

　　5.3變廢為寶的生物分子轉(zhuǎn)換

　　通過轉(zhuǎn)換生物分子變廢為寶指的是采用生物分子將VOCs廢氣之中含有的危害性成分轉(zhuǎn)換為可重新使用的成分。該種技術(shù)方式不需太多的資金耗費(fèi)，運(yùn)行起來也不復(fù)雜，可用于多種規(guī)模與范圍的VOCs廢氣治理，是日后值得推廣與大量使用的技術(shù)。

　　5.4有害物質(zhì)提取與隔離法治理

　　這種技術(shù)旨在將VOCs廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行提取和隔離，并將剩余氣體中的其它有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行回收利用，也可以減少氣體排入大氣后對環(huán)境造成再次污染。由于投資成本大，適于VOCs廢氣含量高，提取和利用的價值較高的行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷更新，有害物質(zhì)提取與隔離法治理將會被逐漸廣泛應(yīng)用。

　　5.5利用光催化分解式治理

　　這是目前一種較為*的利用催化劑在光照作用下進(jìn)行分解廢氣的治理技術(shù)，其中使用廣泛的催化劑就是催化效果強(qiáng)，并且無公害的半導(dǎo)體材料。這種材料的催化劑價格低，安全性較高，因此應(yīng)用的實(shí)踐性較為廣闊。隨著社會的進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展更新，一種更為環(huán)保和節(jié)能高效的催化材料正在興起并漸漸被人們熟知和應(yīng)用，那就是新型納米材料，它的取材和用料更加的環(huán)保和安全，是化學(xué)科技在VOCs廢氣治理技術(shù)上取得的新進(jìn)展和新突破。