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固定源VOCs末端治理技术的发展现状

固定源VOCs末端治理技术的发展现状 山东明晟环保
2021-01-25
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导读:挥发性有机物(VOCs)成为PM2.5和臭氧(O₃)协同控制的核心污染物之一,但目前VOCs污染控制仍处于摸索阶段,其控制措施的有效性有待总结研究。

挥发性有机物(VOCs)成为PM2.5和臭氧(O₃)协同控制的核心污染物之一,但目前VOCs污染控制仍处于摸索阶段,其控制措施的有效性有待总结研究。下面简单分析一下VOCs末端治理技术的发展现状。

VOCs末端治理技术基本上分两大类,一类是催化氧化、热氧化、光氧化、生物降解技术等氧化分解技术,另一类是以冷凝、膜分离、吸收、吸附技术为主的回收技术。VOCs末端治理技术的选择比较复杂,除了需要考虑风量、浓度、物种的特征外,还需要考虑废气排放的波动性和连续性。对2012年之前上海市典型企业VOCs末端治理技术的统计发现,90%以上的企业使用更换式活性炭吸附装置;而2017年后的统计结果表明,75%以上的企业选择了较为高效的VOCs末端治理技术,如蓄热式热氧化技术(RTO)、浓缩-RTO、浓缩-催化氧化技术(CO)等。



从全国范围看,部分地区VOCs治理起步较晚,光解(光催化)、水喷淋-活性炭吸附、低温等离子体等技术在VOCs末端治理中得到普遍采用,以替代更换式活性炭吸附装置。但实际效果参差不齐,有的不能保证稳定达标,有的能耗很高,有的甚至出现了出口NMHC浓度高于进口浓度的倒挂现象,有的装置虽然NMHC浓度降低,但臭气浓度却增加。具体问题可以总结为以下4个方面。


(1)


没有一种技术适用于所有的污染源,不能保证所有的污染源稳定达标。部分监测结果发现,除尘+柴油吸收+活性炭吸附、溶剂油吸收+低温等离子体技术的NMHC处理效率甚至可能是负值;即使是RTO设施,也不一定全面稳定满足95%以上的技术设计要求;然而有些地区出现了一味追求RTO技术、但不考虑技术经济可行性的现象。




(2)


技术选择不当产生的次生风险。RTO技术的典型次生风险是恶臭(异味)影响和潜在的二英排放,如在实际RTO设施的排放中检出了不完全氧化的中间产物——丁酮等,理论上还存在产生有机酸的可能,这与热氧化过程的温度不够或者停留时间不够有关。Lewandowski研究了热氧化技术对不同有机物破坏率95%以上的最低温度要求,大部分需要在800 ℃以上,然而实际过程中很多企业为了防止爆炸,温度设定在800 ℃以下,由此会导致次生污染现象。这些丁酮和有机酸可能产生更明显的异味。光催化氧化装置(含光解装置)和等离子体技术的次生风险之一是残余O₃的问题,一方面O₃可能导致异味,另一方面残余O₃可能会抵消VOCs减排对降低O₃的贡献。




(3)


技术经济效能评价缺乏。对VOCs控制方案的运行费用效能进行调研和比较,发现不能仅基于处理效率和排放浓度进行技术筛选和推荐,还需要基于排放浓度、排放风量及排放方式(连续排放还是间歇排放)等不同排放情景下核算综合成本,但并没有形成详细的评价方法。




4


技术的火灾爆炸风险。RTO、催化技术、活性炭装置的热脱附过程、UV光解、等离子体技术等都都存在火灾爆炸的风险,RTO装置必须保证足够的安全防护距离,而部分企业厂区布局紧张难以满足要求。VOCs末端治理技术的选择面临着与安全要求的矛盾。



综上,需要基于行业和VOCs物种开展有效性评价,还需要考虑处理效果、技术经济评估和综合效益评价等因素,建立全面的综合评价方法以指导企业或政府筛选合理的VOCs末端治理技术。

来源:环境科学研究



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