如（rú）何作好VOCs治理（lǐ）工藝設計方案

華北電力（lì）大學環境科學與工程係  李（lǐ）守信    

在實際工作中經常會有人向我提出：老（lǎo）師，你給講幾個案例（lì）吧！這時候我會回答：講案例沒有太大的用處。

為（wéi）什麽這樣說？我認為，案例隻相當於一個描紅的字帖，它就像小（xiǎo）學生剛剛學（xué）習書（shū）法時所用的字帖（tiē），初學者（zhě）隻能一筆一筆地照著字帖去描，至於為什麽這樣描？不清楚。描好了，最多也隻能達到字帖的水平。況且，在絕大多數情況（kuàng）下，你很難達到字帖的水平，更不要（yào）說去超（chāo）越（yuè）它了！

對於一個（gè）VOCs治理工程，比描一個字帖的情況要複雜得多，如果（guǒ）你光依靠案例去搞（gǎo）一個治理方案（àn），恐怕十（shí）有八九會出問題。因為（wéi）一方（fāng）麵，你的治理項目的實際情況與案例的實際情況往往差別較大；另外，你對案例中提出的工藝原理不一定完全明白；還有，你對案例（lì）中所采取（qǔ）的處理工藝都需（xū）要滿足那些條（tiáo）件不見得都熟悉；更重要的是，你處（chù）理的VOCs種類是（shì）否與案例中完全相同等等。這些因素，恐怕往往會使你的設計方案存在很大的隱患！

如何作好VOCs治理工藝設計？我想講講我（wǒ）的方法，供大（dà）家（jiā）參考。

記得我在2015年12月由中華環保聯合會在上海舉辦的“第二期揮發性有機物（VOCs）汙染治理與（yǔ）監測技（jì）術培訓班”上作（zuò）過一個講座，題目是：“揮（huī）發性（xìng）有機物處理工藝係統”。在講座（zuò）中，我對處理工藝係統作了比較細致的介紹，可以（yǐ）作為重要的參（cān）考。現在我想具體講一講對一（yī）個具體項目的處理工藝如何進行設（shè）計的問題。因為采用什麽樣的設備是由工藝決定的，為此，當我們接到一個項目時，首先考慮的是處理工藝，而不是用什麽設備。這一點是我特別強調的。

一、VOCs治理工藝的設計（jì）應具備的基礎條件

1、必須有一定的化學化工基礎。因為VOCs處理所涉及的都是易燃易（yì）爆的氣體，因此（cǐ），要求設計人員必（bì）須具備一定的（de）化學化（huà）工基礎，對所處理（lǐ）的（de）物質性（xìng）質要有一定（dìng）的了解，尤其是物質（zhì）的爆炸極限、溶（róng）解性、飽和（hé）蒸汽壓、沸（fèi）點等，一定要掌握。

2、必（bì）須掌握設備乃至整個係統（tǒng）的安全知識。由於治理的對象絕大多數都屬於易（yì）燃易（yì）爆

氣體，所（suǒ）以在揮發性有（yǒu）機（jī）物治理工程中，無一例外（wài）地強調安全第一！因此，要求設計人員首先必須（xū）樹立安全第一的意識，在實設（shè）計中涉（shè）及到的諸（zhū）如阻火設施、電氣係統、氣體輸送係統的安全措施要認真熟悉並掌握。                                 

二、認真分析所處理（lǐ）物質的理化性質

現在查明的對人（rén）類和環境造成危害的VOCs就有數百種，我們經常接觸到的也有200多種。這些物質，它們的性質各異，又都是易燃易爆的。它們的性質直接決定了你采取什麽樣的技術去處理它們？而采（cǎi）用這些技術的細節等。比如：

物（wù）質分子的分子量及其極性、分子動力學直（zhí）徑、沸點等，直接影響著它們（men）的吸附特性；

物質的飽和蒸（zhēng）汽壓直接影響著它們的脫附性能，進而影（yǐng）響到（dào）吸附劑的選擇；

物質的爆炸極限，直接影響著設備運行（háng）的安全性——這一點特別要引起重視！！

物質的燃燒（shāo）熱，直（zhí）接影響著燃燒工藝的選擇與應用；

等等......

為此，在遇到治理項目時，首先要搞清廢氣的成分和濃度等，經過認真分析，才能（néng）大致（zhì）決定治理技（jì）術的選擇方向。

三、處理工藝係統的組成

一個完整的VOCs處理係統（tǒng）是由以（yǐ）下部分組成：  

上圖所示（shì）為揮發性有機物處理係統的主線，設計時根據具體工程需（xū）要可適當增加；但基本設備不可隨意變動（dòng）；

阻火器必須選擇符合國家標準的設備，千萬不能兒戲；

廢氣處（chù）理係統的風機（jī）一般安裝在主體裝置尾部，運行時可保持係統的微負壓狀態，

以防止廢氣泄露；

排氣筒按照規範要（yào）求，要高於附近最高建築（zhù）物15m以上。

四（sì）、進行（háng）汙染源調查

在進行工程設計前（qián）必須進行汙染源調查，掌（zhǎng）握盡可能（néng）多的（de）汙染源數據，包括：

1、汙染源產生的源頭，即（jí）產生汙染物的主體生產工藝，工藝中產生汙染物的具體反應，必要時（shí）可以了（le）解整個生產工藝；

2、汙染物（wù）的種類（lèi）和成分以及各（gè）成分的濃度；

3、廢氣排放方式（連續還是間歇）及濃度的變（biàn）化；

4、廢氣排氣溫度及壓力；

5、廢氣排放（fàng）點（大小（xiǎo）、分布情況（kuàng））；

五（wǔ）、確定治理方案

1、治理（lǐ）方案的確定原則

   優先采用資源回收技（jì）術，然後再考慮消除技（jì）術。判斷標準可首先考慮廢（fèi）氣成（chéng）分（fèn）和濃度，一般來說，若成分不太（tài）複（fù）雜、濃度比較高（比（bǐ）如＞2000mg/m3）,回收後又（yòu）可以分離的（de）廢氣，一般可以考慮回收；但要考慮經濟上的可行性。如果以上兩個（gè）條件都（dōu）不能滿足，那麽（me）就隻能考慮消除技術，但（dàn）要盡可（kě）能地回收熱量。

2、治理方案的確定

   根據治理方案（àn）的確定原則，再結合汙染源調查獲得的數據，就可以初步確定治理（lǐ）方案。有了治理方（fāng）案，就可以排出治理的工藝流程了。然後（hòu）就可以進入項目的設計（jì）階段了。

六、項目設計

對於大型項目的設計（jì），一般需要經過初步設（shè）計-施工設計（jì）兩（liǎng）個階段（特大型項目還需經過擴大初步（bù）設計階段），但是（shì）我們所接觸的VOCs治理項目，絕大多數都是比較（jiào）小的（比如幾百（bǎi）萬，上千萬），就沒有必要分成幾段設（shè）計了。

在進行項目設（shè）計時，一定要根據國家的和地方環保部門的（de）相（xiàng）關政策、法規及技術規範以及項目設計的整（zhěng）體的設計原則進行設計。我國在這方麵作（zuò）了大量的工作。可參考有關設計手冊。另外，在細節上還要注意：

1、首先（xiān）要樹立一個整體觀念，即應該整體考慮（lǜ）揮發性有機物的處理工藝，這是我（wǒ）多次強調過的（de）。

應該把一個VOCs處理（lǐ）係統（tǒng），作為一個（gè）係統工程（chéng）來處理（lǐ）！不能單獨隻注重主體（tǐ）處理裝置。

對於一個處理係統，它包括“廢氣（qì）的預處理（處理後的廢氣要達到進入主（zhǔ）體裝置的條件，這些條件在技術規範中都有詳細規（guī）定（dìng））—主體裝置（包括吸收、吸附（fù）、催化等等）—達標排放”，這（zhè）些隻是一個（gè）主（zhǔ）係統，其它還應該包括：阻火（huǒ）器、風機的選型及安裝位置以及排（pái）氣筒等等，這些都必須結合工程實際進行設（shè）計（jì）。

2、要了（le）解設置阻火器的目的，主要（yào）是為了將處理係統與主生產係統實行嚴格的隔離，當任何一方發生著（zhe）火時不應影響另一方。同時強調，阻火器必須采用正規廠家按（àn）照國家標準（zhǔn）生（shēng）產的產品（pǐn），切不可自己隨意製作。

3、安裝風機（jī）的目的一方麵是為克服整個係統的（de）阻力，另一個問題（tí）是為了保證（zhèng）整個係統（tǒng）運行過程中呈現微負壓狀態，防止廢氣泄漏。

4、風機風量的（de）設計要有以廢（fèi）氣濃度為依據，比如催化燃燒要求氣體濃度必須在爆炸極限下線25%，如果來氣濃度超過這個數（shù）據，則必須對它進（jìn）行（háng）稀釋，那（nà）麽你（nǐ）處理的風量就（jiù）是你稀釋後的實際風量。另外，為適應（yīng）係統風量的變化（比如係統漏氣、生產過程（chéng）的波動等），設（shè）計風量還必須留有裕量，根據經驗，一般取120%的係數（shù）。這才是你設計的風機風量。

5、風機壓頭的選擇必須對處理係統中各種氣體通道分別進行阻力計算，然後求出（chū）總阻（zǔ）力，然後再（zài）乘以115%。這就是（shì）選擇風機壓頭的依據。

6、其它（tā）還有（yǒu）更細（xì）致的東西，如：氣體的收集、管道的布置、預處理（lǐ）的方法（比（bǐ）如顆粒物（wù）、水分油滴的清除、溫度和濃度的調節等）；

另外還有：

設備材料的選擇；

換熱方式的選擇和換熱計算；

電氣、控製係統的設計；

安全、事故應急係統保障；

等等.......

   這些內容有關技（jì）術資料（liào）和書籍上都有詳細介紹，希望大家能夠結合自己（jǐ）的經驗與理（lǐ）論結合（hé）起來（lái），盡可能地完善整個工程設計（jì）。

   總之，希望大家在進行工藝設計時多問幾個為什麽（me）？對（duì）於你采用的技術，要搞清楚它（tā）的原理，隻有（yǒu）這樣，你才能做到（dào）舉一反三，將來再遇到類似的問題，你才能去獨（dú）立完成。這（zhè）是一（yī）個積累的過程（chéng）。

以上我（wǒ）囉囉嗦嗦說了不少，錯誤在所難免。希望大家多提寶貴的批評意見。

必須明確：對於一個項目，確定工藝流（liú）程是關鍵。過去在有機廢氣設計（jì）方（fāng）麵，曾經出現過重設備、輕（qīng）工藝的錯誤認識，認為，隻要有了設備就可（kě）以包打（dǎ）天下，這種想法，實踐證明，是非常錯誤的！因此，一個項目要想成功，必須進行精準的工藝設計。

於VOCs的種類多(最常見的有200多種),涉及的行業和企業數量多（duō）,排放條件複雜,監管（guǎn）非（fēi）常困難，治理難度也非常大。

從VOCs治理技術來看，由於VOCs治理技術（shù）的體係複雜，無論是業主單（dān）位還是管理部門（mén）對具體的汙染源治理工作都沒有相關的經驗可以參考，在進行技術和工藝選擇時（shí）感到無從下手（shǒu），所以往往由於技術選擇不當，無法滿足環保設施治理效率和穩定運行水平（píng），難以實現達標排放，造成重複治理的現象較普（pǔ）遍。

   企業在進（jìn）行技術選擇時沒有針對性，造成技（jì）術不當，治理設（shè）施難以達（dá）標排放。從2018年（nián）環保督查的反饋結果來看，這個問題最為突出。據業界權威報告（gào）表示，大部分企業普遍采用的低溫等離子體、光氧化以及一次性活性炭吸附技術占了大多數，在京津冀地區約占治理企業的80%以上，其中大部分企業（yè）(約占80%以上)都不能達標排放。近期生態環境部通報《2018-2019年（nián）藍天保（bǎo）衛戰重點區域強化監（jiān）督情況》中VOCs整治不到位問題，有不少企業安裝了“單一”治（zhì）理（lǐ）工藝措施，設施難達標直（zhí）排VOCs被生態環境部通報曝光。

由於部分企（qǐ）業使用活性炭（tàn）、等離子、光氧催化工藝等低端應付的方式進行治理（lǐ），導致處理（lǐ）效率隻有（yǒu）10%-30%。

廊坊執法（fǎ）檢查出的突出共性問題

一是部分企業（yè）使用活性炭進行治理，實際情況（kuàng）為長期不更（gèng）換活（huó）性炭或未將（jiāng）廢活性炭按照危險廢物轉移聯單（dān）處理，致使廢（fèi）氣通過不具備吸附能力的（de）活性炭（tàn）處理排放。

二是治理去除（chú）效果不明顯（xiǎn）。在專項巡查工作中發現部分行業、企（qǐ）業采取等離子、光氧催化工藝進（jìn）行（háng）處理，經（jīng）手（shǒu）持快速檢測儀測試，據廢（fèi）氣處理前（qián）後汙染物濃度測算，處理效率隻有10%-30%。

從監管的角度出發，據不（bú）完全統計截至目前全（quán）國已經有廊（láng）坊、蘇州（zhōu）、佛山、山西、河北、江蘇、山東等10多個省市的生態環境部門出台了紅頭文件對當（dāng）地（dì）企業提（tí）出明確（què）要求："不建議"或"淘汰"或“不鼓勵”單一活性炭吸附、光（guāng）氧催化、低溫（wēn）等離子處理（lǐ）工藝，對於因各種因素已經安裝單（dān）一（yī）治理措施（shī）處理（lǐ）VOCs廢氣的企業將列入為（wéi）重點監管或優（yōu）先納（nà）入錯峰停產的名單（dān）。

從技術角度出發，技（jì）術本（běn）身並無“好壞”之分,找到（dào）適合自己的才是關（guān）鍵，在哪兒用、如何運用（yòng）才是關鍵。換（huàn）言之，VOCs治理方法本身沒有好壞之分,任（rèn）何VOCs處理技術（shù）都（dōu）有其（qí）優缺點和適用範圍（wéi）；隻有針對不同VOCs廢氣的特點,確定最合適的（de）方法,才能取得好的（de）處理效果。鼓勵企業采用多種技術組合工藝，提高VOCs治理效（xiào）率。

低溫等離子、光催化（huà）等技術也不能一棒子打死、用來處理低濃（nóng）度有機廢氣或惡臭氣體在工程（chéng）設計合（hé）理的前期下還是有較好的（de）適用性；采用活性炭吸附技（jì）術，應配備脫附工藝，或定期更換活性炭並建（jiàn）立台賬。目前不少省（市）管理部門的文件對此也給出了明確的（de）技術引導。

江蘇省發布《打贏藍天保衛戰（zhàn）三年行（háng）動計劃實（shí）施方案》中明確（què）提出開展VOCs整治專（zhuān）項執法（fǎ）行動，對負有連帶責任的環境服務（wù）第三（sān）方治理單位應依法追責。2019年6月底前，地方環保部門或委托的第三方（fāng）治理單位對采取單一活性（xìng）炭吸附、噴淋、光催化、吸收等（děng）治理措施的企業進行抽查，依法依規查（chá）處違法排汙企業，公布（bù）治理效果不達標、造假等第三方治理（lǐ）單位，禁止其在省內開展相關業務。

同時，國家層麵正在緊鑼密鼓地製（zhì）訂《重點行業VOCs汙染控製技術指南》和RTO、等（děng）離子體等（děng）不同治理工藝的技術指南和工程規範（fàn），為業主單位和管理（lǐ）部門提供技術指導。

多地環保單位對活（huó）性炭、光（guāng）氧及等離子（zǐ）技術處理VOCs廢氣的要（yào）求和（hé）建議

1、2018年11月1日，長沙市環保（bǎo）局發布“關於印發《長沙市包裝印刷行業（yè）揮發性有（yǒu）機物整治規範》”，指出（chū）“廢氣處理采用用高效治（zhì）理措施，不宜采用單一活性（xìng）炭吸附工（gōng）藝”、“在汙染總量規模（mó）不大且濃度低、周邊環境不明剛的前提下，采用UV光催化法與吸收（shōu）技術配（pèi）套聯合處（chù）理”

2、2018年，蘇州市環保局要求：建議（yì）不使用等離（lí）子、單純活性炭吸附（fù）、光催化（huà）氧化等單級治理技術，鼓勵采（cǎi）用預（yù）處理後吸附脫附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高效處（chù）理技術，並確保VOCs去除率（lǜ）達到相關（guān）文件要（yào）求（qiú）。

3、2018年2月，佛山市環境保護委員會（huì）發布“佛山市家具製造行業大氣（qì）汙染深化整治工作方案”，工作（zuò）任務第（五）條描述：.....第三方治理技（jì）術建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治（zhì）理技（jì）術，鼓勵采用前處理後吸（xī）附脫附、催化燃燒、燃燒等汙染物去（qù）除效率較高的（de）技術。

4、2018年3月，河北廊坊大氣辦發布《廊坊市涉揮發性有機物（VOCs）企業（yè）深度治理專項工作方案》。對（duì）一（yī）次性投入低、但因（yīn）運行維護成本過高，不具備環境經濟效（xiào）益的治理（lǐ）工藝，處理效率較低（dī），無法保（bǎo）證處理設施能夠連續穩（wěn）定（dìng）高效處理VOCs的（de）處理工藝（yì），一律納入夏秋季錯（cuò）峰名（míng）單。治理工藝包括：單一活性炭吸附處理工藝（yì）、光氧催化處理工藝、處理易燃易爆VOCs使用的低（dī）溫等離子處理工藝。