華北電力大學環(huán)境科學與工程系  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？我認為，案例只相當于一個描紅的字帖，它就像小學生剛剛學習書法時所用的字帖，初學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，最多也只能達到字帖的水平。況且，在絕大多數(shù)情況下，你很難達到字帖的水平，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)測技術培訓班”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)作了比較細致的介紹，可以作為重要的參考?，F(xiàn)在我想具體講一講對一個具體項目的處理工藝如何進行設計的問題。因為采用什么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，而不是用什么設備。這一點是我特別強調(diào)的。

一、VOCs治理工藝的設計應具備的基礎條件

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爆的氣體，因此，要求設計人員必須具備一定的化學化工基礎，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，要求設計人員首先必須樹立安全第一的意識，在實設計中涉及到的諸如阻火設施、電氣系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)的安全措施要認真熟悉并掌握。                                 

二、認真分析所處理物質(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去處理它們？而采用這些技術的細節(jié)等。比如：

物質(zhì)分子的分子量及其極性、分子動力學直徑、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，進而影響到吸附劑的選擇；

物質(zhì)的爆炸極限，直接影響著設備運行的安全性——這一點特別要引起重視?。?/span>

物質(zhì)的燃燒熱，直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(jīng)過認真分析，才能大致決定治理技術的選擇方向。

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，設計時根據(jù)具體工程需要可適當增加；但基本設備不可隨意變動；

阻火器必須選擇符合國家標準的設備，千萬不能兒戲；

廢氣處理系統(tǒng)的風機一般安裝在主體裝置尾部，運行時可保持系統(tǒng)的微負壓狀態(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、進行污染源調(diào)查

在進行工程設計前必須進行污染源調(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，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，然后再考慮消除技術。判斷標準可首先考慮廢氣成分和濃度，一般來說，若成分不太復雜、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，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。然后就可以進入項目的設計階段了。

六、項目設計

對于大型項目的設計，一般需要經(jīng)過初步設計-施工設計兩個階段（特大型項目還需經(jīng)過擴大初步設計階段），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計了。

在進行項目設計時，一定要根據(jù)國家的和地方環(huán)保部門的相關政策、法規(guī)及技術規(guī)范以及項目設計的整體的設計原則進行設計。我國在這方面作了大量的工作?？蓞⒖加嘘P設計手冊。另外，在細節(jié)上還要注意：

1、首先要樹立一個整體觀念，即應該整體考慮揮發(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“廢氣的預處理（處理后的廢氣要達到進入主體裝置的條件，這些條件在技術規(guī)范中都有詳細規(guī)定）—主體裝置（包括吸收、吸附、催化等等）—達標排放”，這些只是一個主系統(tǒng)，其它還應該包括：阻火器、風機的選型及安裝位置以及排氣筒等等，這些都必須結(jié)合工程實際進行設計。

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

3、安裝風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)微負壓狀態(tài)，防止廢氣泄漏。

4、風機風量的設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)，則必須對它進行稀釋，那么你處理的風量就是你稀釋后的實際風量。另外，為適應系統(tǒng)風量的變化（比如系統(tǒng)漏氣、生產(chǎn)過程的波動等），設計風量還必須留有裕量，根據(jù)經(jīng)驗，一般取120%的系數(shù)。這才是你設計的風機風量。

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

6、其它還有更細致的東西，如：氣體的收集、管道的布置、預處理的方法（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)的設計；

安全、事故應急系統(tǒng)保障；

等等.......

   這些內(nèi)容有關技術資料和書籍上都有詳細介紹，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計。

   總之，希望大家在進行工藝設計時多問幾個為什么？對于你采用的技術，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，確定工藝流程是關鍵。過去在有機廢氣設計方面，曾經(jīng)出現(xiàn)過重設備、輕工藝的錯誤認識，認為，只要有了設備就可以包打天下，這種想法，實踐證明，是非常錯誤的！因此，一個項目要想成功，必須進行精準的工藝設計。

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,排放條件復雜,監(jiān)管非常困難，治理難度也非常大。

從VOCs治理技術來看，由于VOCs治理技術的體系復雜，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的經(jīng)驗可以參考，在進行技術和工藝選擇時感到無從下手，所以往往由于技術選擇不當，無法滿足環(huán)保設施治理效率和穩(wěn)定運行水平，難以實現(xiàn)達標排放，造成重復治理的現(xiàn)象較普遍。

   企業(yè)在進行技術選擇時沒有針對性，造成技術不當，治理設施難以達標排放。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)都不能達標排放。近期生態(tài)環(huán)境部通報《2018-2019年藍天保衛(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，設施難達標直排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付的方式進行治理，導致處理效率只有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?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。

從技術角度出發(fā)，技術本身并無“好壞”之分,找到適合自己的才是關鍵，在哪兒用、如何運用才是關鍵。換言之，VOCs治理方法本身沒有好壞之分,任何VOCs處理技術都有其優(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)采用多種技術組合工藝，提高VOCs治理效率。

低溫等離子、光催化等技術也不能一棒子打死、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，應配備脫附工藝，或定期更換活性炭并建立臺賬。目前不少?。ㄊ校┕芾聿块T的文件對此也給出了明確的技術引導。

江蘇省發(fā)布《打贏藍天保衛(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，對負有連帶責任的環(huán)境服務第三方治理單位應依法追責。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)，公布治理效果不達標、造假等第三方治理單位，禁止其在省內(nèi)開展相關業(yè)務。

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

多地環(huán)保單位對活性炭、光氧及等離子技術處理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，鼓勵采用預處理后吸附脫附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高效處理技術，并確保VOCs去除率達到相關文件要求。

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”，工作任務第（五）條描述：.....第三方治理技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理技術，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。

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。