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談談VOCs的單一治理與聯合治理技術

談談VOCs的單一治理與聯合治理技術

近期從生態環境部通報2018-2019年藍天保衛戰重點區域強化監督情況了解到,不少地區在治理VOCs的工作中,存在著使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治理技術,因而造成處理結果不達標。為此,多地環保部門提出對處理效率較低,無法保證處理設施能夠連續穩定高效處理VOCs的處理工藝,一律不許采用,這些工藝包括:單一活性炭吸附處理工藝、光氧催化處理工藝、處理易燃易爆VOCs使用的低溫等離子處理工藝。同時提出,鼓勵采用前處理後吸附脫附、催化燃燒、燃燒等汙染物去除效率較高的聯合治理技術

在這裏,我想談談我的看法,供大家參考。

一、關於VOCs的單一治理技術

首先肯定一點:無論單獨采用哪一種治理技術,隻要選擇得當、設計合理、運行管理到位,都可以收到理想的處理效果,也就是說,都可以作到達標排放。

先說說活性炭吸附工藝。在所有采用吸附法治理VOCs的方法中,采用活性炭作吸附劑的吸附工藝是最理想的工藝。因為與其它吸附法如采用沸石分子篩、矽膠、活性氧化鋁作吸附劑的吸附工藝相比,從對甲苯的吸附上看,活性炭的吸附容量是其它吸附劑的4-8倍(見表一)。

表一    活性炭、沸石分子篩、矽膠對甲苯吸附性能比較


活性炭(煤質)

活性炭纖維

沸石分子篩(ZSM-5)

矽膠

比表麵積/m2/g

700-1000

1100-2500


450-650

孔徑範圍/nm

1.5-100

1.5-3

0.5-1.2

4.5-7.0

甲苯飽和吸附量/mg/g

240

491

59.8

35

①.黏膠基活性炭纖維

②.吸附VOCs常用分子篩

③.疏水改性矽膠

從表一可以看出,活性炭對甲苯的吸附容量遠遠高於沸石分子篩。活性炭纖維則顯示出更高的吸附容量。

因而采用活性炭吸附工藝,隻要吸附劑選擇得當、設計合理(主要是運行程序),運行管理到位,它完全可以單獨采用

所謂吸附劑選擇得當,是指根據吸附質的分子動力學直徑去選擇合適的吸附劑。

所說的設計合理,除對裝置的要求外,主要是吸附程序的設計。從理論上講,吸附法可以處理痕量物質,也就是說,采用吸附法幾乎可以實現“零”排放。要實現這一目標,必須從吸附程序上做文章。大家知道,任何一種吸附劑都有一個吸附容量的指標。而當吸附劑床層被穿透時,我們認為吸附就達到了飽和。

如果一個吸附床層,它的保護作用時間(即達到吸附飽和的時間)為30分鍾,那麼,為了做到達標排放,你可以在吸附進行到25分鍾、甚至20分鍾就進行脫附,而切換到另一個吸附床,你還會有不達標的風險嗎?在就是設計吸附程序的問題。這也是轉輪濃縮能夠作到達標排放的原因。

再說一下低溫等離子體處理技術,由於它的能量較小,所以一般隻能用來處理VOCs濃度小於150mg/m3的氣體。如果濃度過高,則需要采取其它方法,所以一般情況下,低溫等離子技術隻能作為其它技術的輔助方法另外由於VOCs大都屬於易燃易爆的氣體,所以在裝置的設計上要特別注意。

說到光氧化、光催化等也都隻能用於處理濃度低於150mg/m3的氣體。

再說說燃燒法(包括直接燃燒、熱力燃燒、催化燃燒、RTO、RCO)。這些處理方法都屬於消除法(也稱破壞法)。按理說,對於VOCs的處理,燃燒法是最徹底的處理方法,所以,目前凡是采用燃燒法(包括轉輪濃縮-催化燃燒)都得到了廣大用戶的青睞。

從理論上講,如果不算經濟賬,燃燒法可以處理任何濃度的氣體。但是,當你處理的氣體濃度過低時,要想直接燃燒,你就得加輔助燃料,這就是要采用熱力燃燒。究竟要采用何種方式燃燒,需要對物質的燃燒熱進行計算,如果燃燒放出的熱量能夠維持燃燒的繼續進行,那就可以采用直接燃燒的方式,否則就需要選擇其他的燃燒方式,如熱力燃燒或催化燃燒,這裏還有一個選擇催化劑的問題。至於RTO、RCO工藝,隻是在蓄熱體的選擇上要做些文章罷了。

但是,大家必須明白:不是什麼樣的VOCs都可以燒的,比如含氯的VOCs,如二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等,它們在燃燒時,特別是催化燃燒時,很容易生成毒性更強的光氣或二噁英!

在采用燃燒法時,一定要考慮經濟上是否合理。一般情況下,我們對於VOCs的處理工藝選擇上,都是以回收為主的。實在無法回收的才會把它燒掉。所以我常說,采用燃燒法處理VOCs是沒有辦法的辦法。

二、關於聯合處理技術

什麼叫聯合處理?我認為,就是整個處理係統隻有一個排放口。在我們的VOCs處理工藝上,往往會出現一個誤區:比如轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝,它雖然整個處理係統非常緊湊,但是它卻有兩個排放口,即轉輪濃縮工序部分有一個排放口,而燃燒工序部分還有一個排放口,要做到達標排放,必須對兩個排放口都要進行檢測,才能確實做到對整體處理效果的監管。

總之,我認為,不論采用單一的還是聯合的處理技術,隻要方法選擇正確、設計合理、運行管理到位,都可以作到達標排放;不能籠統地說,不能采用單一技術去處理VOCs,而必須采用聯合技術去處理VOCs希望大家對VOCs處理的各種技術,從技術原理是去搞清它,並且搞清各種技術的使用對象和適應範圍以及它們的運行管理,這樣 我們才能正確選擇處理方法,才能對治理單位所采用的治理技術做出正確的判斷,才能更好地指揮和監督整個VOCs治理行業。