張華偉:細數(shù)典型行業(yè)VOCs排放特征,復合型治理方案重要性凸顯
2024-06-19
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從最開始的工業(yè)消煙除塵,至“十二五”期間推進污染物總量控制,再到當下區(qū)域復合型深度減排,大氣污染防治攻堅戰(zhàn)每個階段各有重點。“十四五”以來,隨著臭氧污染問題日漸凸顯,揮發(fā)性有機物(VOCs)亦受到了前所未有的重視。據(jù)統(tǒng)計,我國VOCs年排放量達到3000萬噸以上,是大氣中PM2.5和O3的重要來源。
當前,同屬臭氧重要前體物的NOx,在其排放大戶機動車尾氣和電力行業(yè)得到有效控制后,也有明顯改善。而VOCs因“小散雜亂”、組分復雜等特征,仍存在較大治理難度。生態(tài)環(huán)境部相關(guān)負責人曾表示:“與我們傳統(tǒng)的二氧化硫、煙塵、氮氧化物等污染物相比,VOCs治理有它的特點,當前的工作基礎依然薄弱,已經(jīng)成為大氣環(huán)境治理領(lǐng)域最明顯的短板?!?/span>
為積極助力大氣污染防治高質(zhì)量發(fā)展,落實和解讀相關(guān)行業(yè)政策、進一步提高我國重點工業(yè)廢氣綜合治理水平,幫助業(yè)內(nèi)人士從政策、市場、技術(shù)等方面更好了解當前重點行業(yè)廢氣治理的現(xiàn)狀和趨勢,2023視環(huán)會-秋季展同期開展了“減污降碳 提質(zhì)增效丨重點行業(yè)VOCs污染治理線上論壇”,邀請多名專家學者出席。期間,青島理工大學教授張華偉帶來了題為《典型行業(yè)VOCs排放特征及控制技術(shù)》的演講。
基于實際數(shù)據(jù),張華偉指出了現(xiàn)階段VOCs污染的兩大主要特征:一是不同VOCs物種對臭氧的貢獻度有明顯不同;二是工業(yè)VOCs主要來自四個環(huán)節(jié),即VOCs的生產(chǎn)、有機物的儲存和運輸、含VOCs產(chǎn)品使用與以VOCs為原料的工藝排放。他提到,在政策層面,從2015年VOCs首次被納入監(jiān)管范圍,到2019年《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》中已明確了減排重點及主要內(nèi)容,緊迫感日趨強烈。
而事實上,到了“十四五”中期,國家政策對于VOCs的關(guān)注度只增不減,“大氣十條3.0”《空氣質(zhì)量持續(xù)改善行動計劃》提出的36項措施中,有12項對VOCs治理作出了要求,明確要由“實施VOCs專項整治方案”向“大力推動VOCs減排”轉(zhuǎn)變,目標是“到2025年,全國地級以上城市VOCs排放總量比2020年下降10%以上”。另外,現(xiàn)行鋼鐵、石化、有機精細化工等重點行業(yè)排放標準中,均涉及到了VOCs。
按照不同濃度,張華偉認為目前VOCs典型治理技術(shù)可分為三大類,對低濃度VOCs可采用光催化、蓄熱氧化、活性炭吸附等工藝;中濃度VOCs部分具有回收價值的,可根據(jù)水溶性高低,分別選用濕式洗滌塔、活性炭吸附方案,不具回收價值的可通過蓄熱式焚燒爐觸媒焚化;同樣,高濃度VOCs中具有回收價值的可選用冷凝回收方案,其他則通過燃燒塔處理。他表示,“目前常用的VOCs控制技術(shù)各有優(yōu)劣,在實際應用中往往會選擇多種方案進行復合處理”。
譬如其中典型的涂裝及制藥行業(yè)、高分子加工行業(yè)。
張華偉分析道,涂裝工藝過程VOCs來源包括電泳底漆、中涂和面漆的噴涂及烘干過程、塑料件加工的涂漆工序,風量大、濃度低,且成分復雜,一般不具備回收價值。對比目前主流蜂窩活性炭吸附濃縮技術(shù)以及分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù),前者受到多重因素制約,蜂窩活性炭裝置總體凈化效率約68-87%,而分子篩轉(zhuǎn)輪效率均能達到90%以上,且與蓄熱氧化RTO組合、催化氧化CO進行組合,可根據(jù)工況進行設計,更為推薦。
案例如青島某集裝箱尾氣項目,處理內(nèi)容包括多種油性漆組分技水性漆組分,按照水性漆和油性漆同時兼顧進行選型,以峰值濃度1200mg/m3、滿足排放濃度≤50mg/m3設計,設備處理效率需達到90%以上。最終形成“VOCs收集系統(tǒng)-多級漆霧過濾系統(tǒng)-升溫調(diào)濕系統(tǒng)-沸石轉(zhuǎn)輪濃縮單元-蓄熱氧化爐單元”集成化解決方案,針對性處理了該項目VOCs減排難題。
“而制藥行業(yè)由于產(chǎn)品種類眾多,生產(chǎn)工藝、原料各不相同,因此測算行業(yè)總體的排放量和排放因子比較困難?!睆埲A偉表示,制藥行業(yè)VOCs主要來自藥物合成與藥物發(fā)酵環(huán)節(jié),呈現(xiàn)方式更為復雜,貢獻烴類、含氧烴、含氮有機物等多種大氣污染物,不同藥物種類之間還有所區(qū)別,與涂裝等行業(yè)相比,治理難度大,相關(guān)設備目前仍處于市場開發(fā)的前期,技術(shù)路線選擇難以確定統(tǒng)一標準,往往需要多種技術(shù)組合,比如以冷凝、堿洗、酸洗等作為預處理,吸附回收/吸附濃縮或RTO作為主體工藝,進行針對設計。
由于與新能源產(chǎn)業(yè)密切相關(guān),高分子加工行業(yè)廢氣治理在近兩年頗受關(guān)注,涵蓋注塑、橡膠、塑料生產(chǎn)、干法纖維/隔膜、濕法纖維/隔膜等。以濕法鋰離子電池隔膜行業(yè)為例,需利用二氯甲烷對隔膜內(nèi)的石蠟油進行萃取分離,過程中殘留的二氯甲烷會以氣體尾氣形式逸出,如不進行處理,既是極大的資源浪費,也會帶來嚴重的環(huán)境污染問題?!队卸居泻Υ髿馕廴疚锩?2018年)》中,二氯甲烷與甲醛、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醛,氯代物等6種揮發(fā)性有機物被列為重點管控對象。
張華偉指出,鋰電池隔膜行業(yè)二氯甲烷回收技術(shù)中出現(xiàn)過吸附工藝、深冷工藝和吸收工藝等,但考慮回收溶劑的品質(zhì)、運行能耗、環(huán)保達標等因素,目前主流的技術(shù)為吸附回收技術(shù),不過在實施中仍需考慮多重因素。與此同時,處理設備方面還應解決防腐和密封兩方面的問題;工藝問題則多體現(xiàn)于工藝參數(shù)與吸附材料特性之間的匹配。
如青島某鋰電池隔膜尾氣回收項目,采用了全新的國產(chǎn)高性能ACF吸附回收工藝和設備設計理念,配備在線濃度監(jiān)測、設備狀態(tài)遠程監(jiān)控和調(diào)節(jié)等諸多實用性和安全性配置;目前該設備已經(jīng)穩(wěn)定運行3.5年,材料使用壽命、設備穩(wěn)定性、設備運維難度等諸多指標達到領(lǐng)先水平。
“總體來講,不論是對于那種行業(yè),不論治理內(nèi)容如何復雜,我們均可以通過源頭替代、過程控制、末端治理來實現(xiàn)VOCs減排,助力打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)?!睆埲A偉總結(jié)道