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VOCs處理，別因小省而造成二次投資----處理工藝貓膩曝光

?文章導(dǎo)讀


目前，全國掀起了生態(tài)環(huán)境保護(hù)的熱潮

。生產(chǎn)企業(yè)加大VOCs達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保設(shè)施建設(shè)
。但目前VOCs處理的現(xiàn)狀卻仍亂象叢生，這就造成了企業(yè)花錢買“手銬”的悲慘后果
。


    在我國工業(yè)與制造業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中

，日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題廣泛受到社會(huì)的關(guān)注，為堅(jiān)決執(zhí)行“堅(jiān)持人與自然和諧共生
，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”的發(fā)展戰(zhàn)略
。各級(jí)政府也把環(huán)境治理和污染控制列為政府的工作**之一，全國掀起了生態(tài)環(huán)境保護(hù)的熱潮
。治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣(簡稱:VOCs)的排放亦成為環(huán)保的一項(xiàng)重大實(shí)施工作
，為此，有關(guān)部門不惜關(guān)停一些涉污生產(chǎn)企業(yè)
。促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)加大了VOCs達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保設(shè)施建設(shè)
。但目前VOCs達(dá)標(biāo)排放處理(簡稱：VOCs處理)的現(xiàn)狀卻仍亂象叢生，這就造成了企業(yè)花錢買“手銬”的悲慘后果
。

主要原因是部份VOCs處理在缺乏量化分析

、無針對(duì)污染物處理方案的前提下，采取天下文章一大抄之法
，買幾個(gè)設(shè)備組裝一下就完成了VOCs處理
，可想而知，其結(jié)果就是非但沒有將有害物質(zhì)進(jìn)行有效處理
，還向大氣中排放了新增的污染物
。如廣東VOCs治理普及率較高的某市，在空氣污染（臭氧）檢測中竟然多次超標(biāo)
，追溯其主要原因是許多生產(chǎn)企業(yè)的VOCs處理設(shè)備非但未能將污染物消除
，卻產(chǎn)生了新的污染物，如“地上魔鬼”的臭氧
。

VOCs主要包括碳烴化合物

、苯及苯系物、醇類
、酮類
、酚類、醛類
、酯類
、胺類、腈類
、氰類等有機(jī)化合物
。源于電子、化工
、石油化工
、涂料、印刷、涂裝
、家具
、皮革等行業(yè)生產(chǎn)過程。

VOCs是大氣污染源之一;是引發(fā)灰霾

、光化學(xué)煙霧等大氣環(huán)境污染問題的元兇之一;是以PM2.5為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染物的元兇之一
。VOCs通過呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后，可能給人的呼吸
、血液
、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時(shí)性和永久性病變，尤其是苯并芘類多環(huán)芳烴能使人體直接致癌
，VOCs對(duì)人體健康危害極大
。

現(xiàn)就部分生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用的VOCs處理技術(shù)及其效果進(jìn)行相關(guān)的分析：


 一、活性炭吸附法 

1 處污原理

活性炭吸附法由于前期投資較低,是目前應(yīng)用*多的VOCs處理辦法

，是通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs
，當(dāng)吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給**危廢公司處理
。

2 實(shí)際應(yīng)用情況

運(yùn)用活性炭吸附法進(jìn)行VOCs處理的環(huán)保公司對(duì)其設(shè)備的除污參數(shù)

，基本上都會(huì)提到此類設(shè)備的除污效率達(dá)到90%以上，但在實(shí)際除污應(yīng)用過程中
，除污效率達(dá)到90%以上只是理論值
。而且在不同的工作環(huán)境下
，其除污效率遠(yuǎn)比這個(gè)理論數(shù)值低
。主要原因包括溫度、工作環(huán)境濕度
、水霧
、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等
。例如我國南方全年濕度較大
，氣溫較高，其活性炭實(shí)際吸附量不足實(shí)驗(yàn)室的50%
。

3 主要問題

使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實(shí)際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的

，同時(shí)自然吸、脫附管理難
、適用性受多種因素影響
，不適合含粉塵、水汽
、乳狀物等廢氣處理
，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且**飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大
，該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移
，如對(duì)飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過程無嚴(yán)格把關(guān)跟蹤
，則極易造成二次污染。但因前期投資少
，企業(yè)自然選用較多
，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內(nèi)沒有活性炭，活性炭設(shè)施過于簡陋
、幾乎不換炭
，活性炭選用與實(shí)際設(shè)計(jì)不符，使用量過少等）
，但環(huán)保部門終會(huì)有所行動(dòng)的
，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理
。（如：炭箱內(nèi)沒有活性炭
，活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭
，活性炭實(shí)際工程與設(shè)計(jì)不符
，使用量過少等。）

二

、低溫等離子體技術(shù) 

1 處污原理

低溫等離子廢氣處理設(shè)備里的介質(zhì)阻擋放電過程中

，等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含**化學(xué)活性的粒子，如電子
、離子
、臭氧和激發(fā)態(tài)分子等。理論上有機(jī)廢氣與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)
，部分會(huì)被裂解
，*終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的
。

2 實(shí)際應(yīng)用情況

國內(nèi)生產(chǎn)的運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)的治污設(shè)備

，制造的環(huán)保公司對(duì)設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會(huì)提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到80%以上
。**可用于VOCs處理的低能量等離子體設(shè)備僅可用于治理油煙污染
，在實(shí)際處理工業(yè)VOCs過程中，這種低溫等離子體技術(shù)設(shè)備對(duì)有機(jī)廢氣的降解基本無效和會(huì)生成污染副產(chǎn)物
，其降解效率較低
，而VOCs的易燃性令其安全性備受關(guān)注。

3 主要問題

現(xiàn)**使用的小功率低溫等離子體是過去餐廚行業(yè)用于油煙處理的,其不適合VOCs處理

，且生成副產(chǎn)物和**的臭氧
，會(huì)拉弧引燃VOCs等問題。

因?yàn)榈入x子體技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)包括芳香類化合物的有機(jī)廢氣處理效率是很低的，主要是生成中間產(chǎn)物

。如采用大功率等離子體在穩(wěn)定的有機(jī)廢氣中
，也要在一定的時(shí)間內(nèi)才有處理效果。而對(duì)于工產(chǎn)源源不斷高速排出的VOCs廢氣
，其處理效率很低并會(huì)次生很多中間副產(chǎn)物
，導(dǎo)致VOCs成分更復(fù)雜(這些副產(chǎn)物的危害性可能更大)、同時(shí)設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生**無用臭氧
。且有機(jī)廢氣絕大部分是易燃
、易爆的化合物。等離子體運(yùn)行時(shí)的拉弧極易引爆VOCs
，天津爆炸事件已令社會(huì)對(duì)其的安全性質(zhì)疑
，故該技術(shù)在各地被禁用已日逐增加。

三

、光催化氧化 

1 處污原理

光催化廢氣處理設(shè)備的技術(shù)是利用特種紫外線波段

，在催化劑的作用下，將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負(fù)氧離子
，再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式
。

2 實(shí)際應(yīng)用情況

大部份應(yīng)用于VOCs處理的UV光催化處理設(shè)備是引用過去除臭殺菌的技術(shù)原理，通常采用雙波長紫外光管

，將能量主要用于轉(zhuǎn)換臭氧
，用普通二氧化鈦材料作為催化劑，雖除污效率號(hào)稱達(dá)到80%以上
。實(shí)際現(xiàn)在使用的UV光催化處理VOCs設(shè)備的效率均較低
，在無計(jì)算技術(shù)的控制下，會(huì)**生成臭氧和中間副產(chǎn)物
。

3 主要問題

在UV光催化氧化技術(shù)應(yīng)用中

，包括UV管的波長
、光催化材料
、反應(yīng)時(shí)間、相對(duì)濕度
、灰塵顆粒物等都是處理VOCs成敗的瓶頸要素
。目前普遍認(rèn)為光催化氧化法能夠?qū)OCs完全降解生成無毒無害的CO2和H2O等，但是在使用中由于反應(yīng)時(shí)間太短
，揮發(fā)性有機(jī)物在光催化氧化反應(yīng)會(huì)生成酮
、醛等更惡毒的中間產(chǎn)物和**的臭氧。

近年來工業(yè)城鎮(zhèn)造成臭氧超標(biāo)的其中因素就是濫用等離子體和產(chǎn)臭氧的UV光催化氧化設(shè)備

。由于這兩類設(shè)備都是試圖通過將空氣中的氧轉(zhuǎn)變成臭氧后通過化學(xué)反應(yīng)消解工業(yè)廢氣的技術(shù)
，但因反應(yīng)條件的制約，使產(chǎn)生的臭氧轉(zhuǎn)換成自由基和負(fù)氧離子的效率極低，同時(shí)因反應(yīng)時(shí)間過短
，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生的大部分臭氧未能實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs處理而直接排放
。

四、生物處理法 

1 處污原理

利用微生物對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行消化代謝

，實(shí)質(zhì)上是一種生化分解過程
，它通過附著在介質(zhì)上的活性微生物來吸收有機(jī)廢氣，將污染物轉(zhuǎn)化為無害的水
、二氧化碳及其它無機(jī)鹽類
。

2 實(shí)際應(yīng)用情況

以污染物為微生物的食物來源，生物處理法包括：碳?xì)溲踅M成的各類有機(jī)物

、簡單有機(jī)硫化物
、有機(jī)氮化物、硫化氫及氨氣等無機(jī)類
。要求小氣量
、低濃度、排氣連續(xù)
、廢氣處理容器大
，雖處理過程比較環(huán)保, 但運(yùn)維復(fù)雜、生物補(bǔ)養(yǎng)繁瑣等原因
，使生物處理法形同虛設(shè)
，因其監(jiān)管難，故仍比比皆是
。

3 主要問題

適用性較差：僅適用于特定的污染物

，且生物細(xì)菌易死亡，對(duì)易溶物和易降解污染物進(jìn)行處理時(shí)
，會(huì)受到一定的限制
；生物因新陳代謝易堵塞；生物法所用填料的比表面積
、孔隙率等直接影響反應(yīng)器的生物量以及整個(gè)填充床的壓降及填充床是否易堵塞問題
；難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；難以提高對(duì)各運(yùn)行參數(shù)的控制能力
，維護(hù)費(fèi)用高和難管控故障
；菌種培育困難：難篩選出**降解各種VOCs氣體的優(yōu)勢菌種；反應(yīng)場地約束：反應(yīng)裝置占地面積大
、反應(yīng)時(shí)間較長
。故生物法在應(yīng)用中不乏擺設(shè)的情況。

五

、燃燒法

1 處污原理

燃燒法分為蓄熱式燃燒技術(shù)（RTO）和催化燃燒技術(shù)（RCO）

。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進(jìn)行低溫燃燒
，利用“燒”將有機(jī)廢氣徹底降解為水和二氧化碳。

2 實(shí)際應(yīng)用

燃燒法作為目前處理效率和效果相對(duì)理想的工藝

，雖然它的價(jià)格相對(duì)昂貴且運(yùn)行費(fèi)用不低
，但已被大部分**和部分地市環(huán)境主管部門認(rèn)可，甚至制定為主要治理工藝
。

3 存在的主要問題

因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室內(nèi)溫度一般不低于750度

，甚至高達(dá)1000度，因此
，會(huì)產(chǎn)生燃料型氮氧化物
。氮氧化物按生成機(jī)理的不同分為三類：熱力型、快速型和燃料型
，其中燃料型占60%_95%
。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物或空氣中的氮?dú)饨?jīng)過熱裂解產(chǎn)生N
，CN
，HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后再氧化成NOx
。經(jīng)粗算
，一套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設(shè)備，其氮氧化物排放量約等于一臺(tái)35t/h的燃煤流化床鍋爐
。

在有機(jī)廢氣的催化燃燒（RCO）工藝中

，由于采用自來水作為水噴淋進(jìn)行預(yù)處理，水中的氯離子及有機(jī)物質(zhì)自帶的氯離子在催化燃燒室內(nèi)（200~500度）極易生成二噁英
。而VOCs處理設(shè)備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解
，因此，氣體在燃燒過程中產(chǎn)生的二噁英將直接排放至到大氣
。

為什么VOCs的處理會(huì)難以達(dá)標(biāo)呢?


主要是人才緊缺

！因?yàn)槲覈袡C(jī)化學(xué)的分支學(xué)科發(fā)展不平衡，特別是有機(jī)化學(xué)與其他學(xué)科的交叉和滲透不夠
，并且我國有機(jī)化學(xué)的研究隊(duì)伍規(guī)模普遍較小
，且相關(guān)的分支學(xué)科沒有很好的發(fā)展，因而對(duì)整個(gè)學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了影響
，并有萎縮的趨勢
。在缺乏政策導(dǎo)向
、缺乏評(píng)價(jià)體系下
，造成了有機(jī)化學(xué)的研究工作沒人去做，也不愿意去做
。有機(jī)化學(xué)本身相對(duì)“枯燥”
，就業(yè)艱難
，導(dǎo)致很多本、碩
、博學(xué)生都不愿意選擇這個(gè)學(xué)科
，特別是一些非熱門的領(lǐng)域:如有機(jī)光化學(xué)、自由基化學(xué)
、元素有機(jī)化學(xué)等
。其次，是過于急功逐利
，對(duì)VOCs的治理缺乏科學(xué)的研究
、機(jī)理分析,只想找個(gè)什么設(shè)備就實(shí)現(xiàn)，其結(jié)果可想而知
。VOCs處理的創(chuàng)新成敗已上升到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境共存的問題, 同時(shí)也將關(guān)聯(lián)著我國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的安全
。

難道VOCs的處理真的“無計(jì)可施”嗎？


其實(shí)不然

，國內(nèi)已有前衛(wèi)的環(huán)保企業(yè)正聯(lián)合國內(nèi)外**學(xué)者將有機(jī)化學(xué)研究的理論應(yīng)用到可持續(xù)的綠色發(fā)展中
，其中成果就有把有機(jī)化學(xué)與環(huán)保科學(xué)進(jìn)行交叉滲透
，在全社會(huì)關(guān)注的有機(jī)廢氣處理中通過“小分子活化惰性化學(xué)鍵的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理”
、“有機(jī)化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)性的**率、高選擇性合成方法學(xué)中的不對(duì)稱催化反應(yīng)機(jī)理”
、“有機(jī)化學(xué)的自由基化學(xué)