華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系  李守信    

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

為什么這樣說？我認(rèn)為，案例只相當(dāng)于一個描紅的字帖，它就像小學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)書法時所用的字帖，初學(xué)者只能一筆一筆地照著字帖去描，至于為什么這樣描？不清楚。描好了，最多也只能達(dá)到字帖的水平。況且，在絕大多數(shù)情況下，你很難達(dá)到字帖的水平，更不要說去超越它了！

對于一個VOCs治理工程，比描一個字帖的情況要復(fù)雜得多，如果你光依靠案例去搞一個治理方案，恐怕十有八九會出問題。因為一方面，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，你對案例中所采取的處理工藝都需要滿足那些條件不見得都熟悉；更重要的是，你處理的VOCs種類是否與案例中完全相同等等。這些因素，恐怕往往會使你的設(shè)計方案存在很大的隱患！

如何作好VOCs治理工藝設(shè)計？我想講講我的方法，供大家參考。

記得我在2015年12月由中華環(huán)保聯(lián)合會在上海舉辦的“第二期揮發(fā)性有機物（VOCs）污染治理與監(jiān)測技術(shù)培訓(xùn)班”上作過一個講座，題目是：“揮發(fā)性有機物處理工藝系統(tǒng)”。在講座中，我對處理工藝系統(tǒng)作了比較細(xì)致的介紹，可以作為重要的參考。現(xiàn)在我想具體講一講對一個具體項目的處理工藝如何進(jìn)行設(shè)計的問題。因為采用什么樣的設(shè)備是由工藝決定的，為此，當(dāng)我們接到一個項目時，首先考慮的是處理工藝，而不是用什么設(shè)備。這一點是我特別強調(diào)的。

一、VOCs治理工藝的設(shè)計應(yīng)具備的基礎(chǔ)條件

1、必須有一定的化學(xué)化工基礎(chǔ)。因為VOCs處理所涉及的都是易燃易爆的氣體，因此，要求設(shè)計人員必須具備一定的化學(xué)化工基礎(chǔ)，對所處理的物質(zhì)性質(zhì)要有一定的了解，尤其是物質(zhì)的爆炸極限、溶解性、飽和蒸汽壓、沸點等，一定要掌握。

2、必須掌握設(shè)備乃至整個系統(tǒng)的安全知識。由于治理的對象絕大多數(shù)都屬于易燃易爆

氣體，所以在揮發(fā)性有機物治理工程中，無一例外地強調(diào)安全第一！因此，要求設(shè)計人員首先必須樹立安全第一的意識，在實設(shè)計中涉及到的諸如阻火設(shè)施、電氣系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)的安全措施要認(rèn)真熟悉并掌握。                                 

二、認(rèn)真分析所處理物質(zhì)的理化性質(zhì)

現(xiàn)在查明的對人類和環(huán)境造成危害的VOCs就有數(shù)百種，我們經(jīng)常接觸到的也有200多種。這些物質(zhì)，它們的性質(zhì)各異，又都是易燃易爆的。它們的性質(zhì)直接決定了你采取什么樣的技術(shù)去處理它們？而采用這些技術(shù)的細(xì)節(jié)等。比如：

物質(zhì)分子的分子量及其極性、分子動力學(xué)直徑、沸點等，直接影響著它們的吸附特性；

物質(zhì)的飽和蒸汽壓直接影響著它們的脫附性能，進(jìn)而影響到吸附劑的選擇；

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

物質(zhì)的燃燒熱，直接影響著燃燒工藝的選擇與應(yīng)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(jīng)過認(rèn)真分析，才能大致決定治理技術(shù)的選擇方向。

三、處理工藝系統(tǒng)的組成

一個完整的VOCs處理系統(tǒng)是由以下部分組成：  

上圖所示為揮發(fā)性有機物處理系統(tǒng)的主線，設(shè)計時根據(jù)具體工程需要可適當(dāng)增加；但基本設(shè)備不可隨意變動；

阻火器必須選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，千萬不能兒戲；

廢氣處理系統(tǒng)的風(fēng)機一般安裝在主體裝置尾部，運行時可保持系統(tǒng)的微負(fù)壓狀態(tài)，

以防止廢氣泄露；

排氣筒按照規(guī)范要求，要高于附近最高建筑物15m以上。

四、進(jìn)行污染源調(diào)查

在進(jìn)行工程設(shè)計前必須進(jìn)行污染源調(diào)查，掌握盡可能多的污染源數(shù)據(jù)，包括：

1、污染源產(chǎn)生的源頭，即產(chǎn)生污染物的主體生產(chǎn)工藝，工藝中產(chǎn)生污染物的具體反應(yīng)，必要時可以了解整個生產(chǎn)工藝；

2、污染物的種類和成分以及各成分的濃度；

3、廢氣排放方式（連續(xù)還是間歇）及濃度的變化；

4、廢氣排氣溫度及壓力；

5、廢氣排放點（大小、分布情況）；

五、確定治理方案

1、治理方案的確定原則

   優(yōu)先采用資源回收技術(shù)，然后再考慮消除技術(shù)。判斷標(biāo)準(zhǔn)可首先考慮廢氣成分和濃度，一般來說，若成分不太復(fù)雜、濃度比較高（比如＞2000mg/m3）,回收后又可以分離的廢氣，一般可以考慮回收；但要考慮經(jīng)濟上的可行性。如果以上兩個條件都不能滿足，那么就只能考慮消除技術(shù)，但要盡可能地回收熱量。

2、治理方案的確定

   根據(jù)治理方案的確定原則，再結(jié)合污染源調(diào)查獲得的數(shù)據(jù)，就可以初步確定治理方案。有了治理方案，就可以排出治理的工藝流程了。然后就可以進(jìn)入項目的設(shè)計階段了。

六、項目設(shè)計

對于大型項目的設(shè)計，一般需要經(jīng)過初步設(shè)計-施工設(shè)計兩個階段（特大型項目還需經(jīng)過擴大初步設(shè)計階段），但是我們所接觸的VOCs治理項目，絕大多數(shù)都是比較小的（比如幾百萬，上千萬），就沒有必要分成幾段設(shè)計了。

在進(jìn)行項目設(shè)計時，一定要根據(jù)國家的和地方環(huán)保部門的相關(guān)政策、法規(guī)及技術(shù)規(guī)范以及項目設(shè)計的整體的設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計。我國在這方面作了大量的工作。可參考有關(guān)設(shè)計手冊。另外，在細(xì)節(jié)上還要注意：

1、首先要樹立一個整體觀念，即應(yīng)該整體考慮揮發(fā)性有機物的處理工藝，這是我多次強調(diào)過的。

應(yīng)該把一個VOCs處理系統(tǒng)，作為一個系統(tǒng)工程來處理！不能單獨只注重主體處理裝置。

對于一個處理系統(tǒng)，它包括“廢氣的預(yù)處理（處理后的廢氣要達(dá)到進(jìn)入主體裝置的條件，這些條件在技術(shù)規(guī)范中都有詳細(xì)規(guī)定）—主體裝置（包括吸收、吸附、催化等等）—達(dá)標(biāo)排放”，這些只是一個主系統(tǒng)，其它還應(yīng)該包括：阻火器、風(fēng)機的選型及安裝位置以及排氣筒等等，這些都必須結(jié)合工程實際進(jìn)行設(shè)計。

2、要了解設(shè)置阻火器的目的，主要是為了將處理系統(tǒng)與主生產(chǎn)系統(tǒng)實行嚴(yán)格的隔離，當(dāng)任何一方發(fā)生著火時不應(yīng)影響另一方。同時強調(diào)，阻火器必須采用正規(guī)廠家按照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，切不可自己隨意制作。

3、安裝風(fēng)機的目的一方面是為克服整個系統(tǒng)的阻力，另一個問題是為了保證整個系統(tǒng)運行過程中呈現(xiàn)微負(fù)壓狀態(tài)，防止廢氣泄漏。

4、風(fēng)機風(fēng)量的設(shè)計要有以廢氣濃度為依據(jù)，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(jù)，則必須對它進(jìn)行稀釋，那么你處理的風(fēng)量就是你稀釋后的實際風(fēng)量。另外，為適應(yīng)系統(tǒng)風(fēng)量的變化（比如系統(tǒng)漏氣、生產(chǎn)過程的波動等），設(shè)計風(fēng)量還必須留有裕量，根據(jù)經(jīng)驗，一般取120%的系數(shù)。這才是你設(shè)計的風(fēng)機風(fēng)量。

5、風(fēng)機壓頭的選擇必須對處理系統(tǒng)中各種氣體通道分別進(jìn)行阻力計算，然后求出總阻力，然后再乘以115%。這就是選擇風(fēng)機壓頭的依據(jù)。

6、其它還有更細(xì)致的東西，如：氣體的收集、管道的布置、預(yù)處理的方法（比如顆粒物、水分油滴的清除、溫度和濃度的調(diào)節(jié)等）；

另外還有：

設(shè)備材料的選擇；

換熱方式的選擇和換熱計算；

電氣、控制系統(tǒng)的設(shè)計；

安全、事故應(yīng)急系統(tǒng)保障；

等等.......

   這些內(nèi)容有關(guān)技術(shù)資料和書籍上都有詳細(xì)介紹，希望大家能夠結(jié)合自己的經(jīng)驗與理論結(jié)合起來，盡可能地完善整個工程設(shè)計。

   總之，希望大家在進(jìn)行工藝設(shè)計時多問幾個為什么？對于你采用的技術(shù)，要搞清楚它的原理，只有這樣，你才能做到舉一反三，將來再遇到類似的問題，你才能去獨立完成。這是一個積累的過程。

以上我啰啰嗦嗦說了不少，錯誤在所難免。希望大家多提寶貴的批評意見。

必須明確：對于一個項目，確定工藝流程是關(guān)鍵。過去在有機廢氣設(shè)計方面，曾經(jīng)出現(xiàn)過重設(shè)備、輕工藝的錯誤認(rèn)識，認(rèn)為，只要有了設(shè)備就可以包打天下，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(jìn)行精準(zhǔn)的工藝設(shè)計。

于VOCs的種類多(最常見的有200多種),涉及的行業(yè)和企業(yè)數(shù)量多,排放條件復(fù)雜,監(jiān)管非常困難，治理難度也非常大。

從VOCs治理技術(shù)來看，由于VOCs治理技術(shù)的體系復(fù)雜，無論是業(yè)主單位還是管理部門對具體的污染源治理工作都沒有相關(guān)的經(jīng)驗可以參考，在進(jìn)行技術(shù)和工藝選擇時感到無從下手，所以往往由于技術(shù)選擇不當(dāng)，無法滿足環(huán)保設(shè)施治理效率和穩(wěn)定運行水平，難以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，造成重復(fù)治理的現(xiàn)象較普遍。

   企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)選擇時沒有針對性，造成技術(shù)不當(dāng)，治理設(shè)施難以達(dá)標(biāo)排放。從2018年環(huán)保督查的反饋結(jié)果來看，這個問題最為突出。據(jù)業(yè)界權(quán)威報告表示，大部分企業(yè)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(shù)占了大多數(shù)，在京津冀地區(qū)約占治理企業(yè)的80%以上，其中大部分企業(yè)(約占80%以上)都不能達(dá)標(biāo)排放。近期生態(tài)環(huán)境部通報《2018-2019年藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)重點區(qū)域強化監(jiān)督情況》中VOCs整治不到位問題，有不少企業(yè)安裝了“單一”治理工藝措施，設(shè)施難達(dá)標(biāo)直排VOCs被生態(tài)環(huán)境部通報曝光。

由于部分企業(yè)使用活性炭、等離子、光氧催化工藝等低端應(yīng)付的方式進(jìn)行治理，導(dǎo)致處理效率只有10%-30%。

廊坊執(zhí)法檢查出的突出共性問題

一是部分企業(yè)使用活性炭進(jìn)行治理，實際情況為長期不更換活性炭或未將廢活性炭按照危險廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單處理，致使廢氣通過不具備吸附能力的活性炭處理排放。

二是治理去除效果不明顯。在專項巡查工作中發(fā)現(xiàn)部分行業(yè)、企業(yè)采取等離子、光氧催化工藝進(jìn)行處理，經(jīng)手持快速檢測儀測試，據(jù)廢氣處理前后污染物濃度測算，處理效率只有10%-30%。

從監(jiān)管的角度出發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計截至目前全國已經(jīng)有廊坊、蘇州、佛山、山西、河北、江蘇、山東等10多個省市的生態(tài)環(huán)境部門出臺了紅頭文件對當(dāng)?shù)仄髽I(yè)提出明確要求："不建議"或"淘汰"或“不鼓勵”單一活性炭吸附、光氧催化、低溫等離子處理工藝，對于因各種因素已經(jīng)安裝單一治理措施處理VOCs廢氣的企業(yè)將列入為重點監(jiān)管或優(yōu)先納入錯峰停產(chǎn)的名單。

從技術(shù)角度出發(fā)，技術(shù)本身并無“好壞”之分,找到適合自己的才是關(guān)鍵，在哪兒用、如何運用才是關(guān)鍵。換言之，VOCs治理方法本身沒有好壞之分,任何VOCs處理技術(shù)都有其優(yōu)缺點和適用范圍；只有針對不同VOCs廢氣的特點,確定最合適的方法,才能取得好的處理效果。鼓勵企業(yè)采用多種技術(shù)組合工藝，提高VOCs治理效率。

低溫等離子、光催化等技術(shù)也不能一棒子打死、用來處理低濃度有機廢氣或惡臭氣體在工程設(shè)計合理的前期下還是有較好的適用性；采用活性炭吸附技術(shù)，應(yīng)配備脫附工藝，或定期更換活性炭并建立臺賬。目前不少省（市）管理部門的文件對此也給出了明確的技術(shù)引導(dǎo)。

江蘇省發(fā)布《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃實施方案》中明確提出開展VOCs整治專項執(zhí)法行動，對負(fù)有連帶責(zé)任的環(huán)境服務(wù)第三方治理單位應(yīng)依法追責(zé)。2019年6月底前，地方環(huán)保部門或委托的第三方治理單位對采取單一活性炭吸附、噴淋、光催化、吸收等治理措施的企業(yè)進(jìn)行抽查，依法依規(guī)查處違法排污企業(yè)，公布治理效果不達(dá)標(biāo)、造假等第三方治理單位，禁止其在省內(nèi)開展相關(guān)業(yè)務(wù)。

同時，國家層面正在緊鑼密鼓地制訂《重點行業(yè)VOCs污染控制技術(shù)指南》和RTO、等離子體等不同治理工藝的技術(shù)指南和工程規(guī)范，為業(yè)主單位和管理部門提供技術(shù)指導(dǎo)。

多地環(huán)保單位對活性炭、光氧及等離子技術(shù)處理VOCs廢氣的要求和建議

1、2018年11月1日，長沙市環(huán)保局發(fā)布“關(guān)于印發(fā)《長沙市包裝印刷行業(yè)揮發(fā)性有機物整治規(guī)范》”，指出“廢氣處理采用用高效治理措施，不宜采用單一活性炭吸附工藝”、“在污染總量規(guī)模不大且濃度低、周邊環(huán)境不明剛的前提下，采用UV光催化法與吸收技術(shù)配套聯(lián)合處理”

2、2018年，蘇州市環(huán)保局要求：建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治理技術(shù)，鼓勵采用預(yù)處理后吸附脫附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高效處理技術(shù)，并確保VOCs去除率達(dá)到相關(guān)文件要求。

3、2018年2月，佛山市環(huán)境保護委員會發(fā)布“佛山市家具制造行業(yè)大氣污染深化整治工作方案”，工作任務(wù)第（五）條描述：.....第三方治理技術(shù)建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治理技術(shù)，鼓勵采用前處理后吸附脫附、催化燃燒、燃燒等污染物去除效率較高的技術(shù)。

4、2018年3月，河北廊坊大氣辦發(fā)布《廊坊市涉揮發(fā)性有機物（VOCs）企業(yè)深度治理專項工作方案》。對一次性投入低、但因運行維護成本過高，不具備環(huán)境經(jīng)濟效益的治理工藝，處理效率較低，無法保證處理設(shè)施能夠連續(xù)穩(wěn)定高效處理VOCs的處理工藝，一律納入夏秋季錯峰名單。治理工藝包括：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。