如何作好VOCs治理工藝設計方案

華北電力大學環境科（kē）學（xué）與工程係  李守信    

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

為什麽這樣（yàng）說？我認為，案例隻相當於一個描（miáo）紅（hóng）的字帖，它就像小學生剛剛（gāng）學習書法（fǎ）時所用的字帖，初學者（zhě）隻能一筆一筆地照著字帖去描，至於為什麽這樣描？不清楚。描好了，最多也（yě）隻能達到字帖的水平。況且，在絕大多數情況下，你很難達到字帖的水平，更不要說去超越它了！

對於一個（gè）VOCs治理工程，比描（miáo）一個字帖的情（qíng）況要複雜（zá）得多，如果你光（guāng）依靠案例去搞一個治理方案（àn），恐怕十（shí）有八九會（huì）出問題。因為一（yī）方麵，你的治理項目的實際情況與案例的實際情況往（wǎng）往（wǎng）差別較大；另外，你對案例中提出（chū）的工藝原理不一定完全明白；還（hái）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（wǎng）往（wǎng）會（huì）使你的設計方案存（cún）在很大的隱患！

如（rú）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（yuè）由（yóu）中華環保（bǎo）聯合會在上海舉辦（bàn）的（de）“第二期揮發性（xìng）有機物（VOCs）汙染治理與監測技術培訓班”上作過一個講座，題目是（shì）：“揮發性（xìng）有機物處理工藝係統”。在講座中，我對處理工藝係統作了比較細致的介紹，可以作為重要（yào）的參考。現在（zài）我想具體講（jiǎng）一講對一個具體項目的處理工藝如何進行設計的問（wèn）題。因（yīn）為采用什麽樣（yàng）的設備是由工藝決定的（de），為此，當我（wǒ）們接到一個項目（mù）時，首（shǒu）先考慮的是處理工藝，而不（bú）是用什麽設備。這（zhè）一點是我特別強調的。

一、VOCs治理工藝的設計（jì）應具備的基礎條件

1、必須有一定的化（huà）學化（huà）工基礎。因為VOCs處理所涉及的都是易燃易爆的氣體（tǐ），因此，要求設（shè）計人員必須具備（bèi）一定的化學化工基礎，對所（suǒ）處理的物質性質要有一定的了解，尤其是物質的爆炸極（jí）限、溶解性、飽和（hé）蒸汽壓、沸點（diǎn）等，一定要掌握。

2、必須（xū）掌握設備乃至整個係統的安全（quán）知識。由於（yú）治理的對象絕大多數都屬於易燃（rán）易爆

氣體，所以在揮發性有機物治理工程中，無一例外地（dì）強調安全第一！因此，要求設計人員首先（xiān）必須樹立安（ān）全第一的（de）意識，在實設計中涉及到的諸如阻火設施、電氣係統、氣體（tǐ）輸（shū）送（sòng）係統的安全措施要認真熟悉並掌握。                                 

二、認真（zhēn）分析所處理物質的（de）理化性質（zhì）

現在查明（míng）的（de）對人類和環境造成危害的VOCs就（jiù）有數百種，我們經常接觸到的也有200多（duō）種。這些物質，它們的性質各異（yì），又都是易燃（rán）易爆的。它們的（de）性質（zhì）直接決定了你采取什麽樣的技術去處理它們？而采用這些技術的細節等。比如：

物質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（zhe）它們的吸附（fù）特性；

物質的飽和蒸汽壓直接影響著它們（men）的脫附性能（néng），進而影響到吸附劑的選擇；

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

物質的燃燒熱，直接影響著燃燒工藝的選擇與應用（yòng）；

等等......

為此，在遇到治理（lǐ）項目時，首先要搞清廢氣的成分和濃度等（děng），經過認真分析，才能大致決定治理技（jì）術的選擇方向。

三、處理工藝係（xì）統的組成

一個完整的VOCs處理係統（tǒng）是由以下部分組成：  

上圖所示為揮發性有機物處理係統的主線，設計時根據具體工程（chéng）需要可適當增加；但基本設備不可（kě）隨意變動；

阻（zǔ）火器必須（xū）選（xuǎn）擇符合國家（jiā）標準的設備，千萬不能兒戲；

廢氣處理係統的風機一般安裝（zhuāng）在主體裝置尾部，運行時可保持係統的微負壓狀態，

以防止廢氣泄露；

排氣筒按照規範要求，要高於附近（jìn）最高建築物15m以上（shàng）。

四、進（jìn）行汙（wū）染（rǎn）源（yuán）調查

在進（jìn）行工程設計前必須進行汙染源調查，掌握（wò）盡可能多（duō）的汙染源（yuán）數據，包括：

1、汙染源產生的源頭，即產（chǎn）生汙（wū）染物的主體生產（chǎn）工藝，工藝中（zhōng）產生汙染物的具體反應，必（bì）要時可以（yǐ）了解整個生產（chǎn）工藝；

2、汙染物的種類和成（chéng）分以及各成分的濃度；

3、廢氣排放方式（連續（xù）還是（shì）間歇）及濃度的變化；

4、廢氣排氣溫度及壓力；

5、廢氣排放（fàng）點（大小、分布情況）；

五、確定治理方（fāng）案

1、治理方案的確定（dìng）原則

   優先采用資源回（huí）收技術，然後再考慮消除（chú）技術。判斷標準可首先（xiān）考慮廢氣成分和濃度，一般來說，若成分不太複雜（zá）、濃度比（bǐ）較高（比如＞2000mg/m3）,回收後又可以分離的廢氣，一（yī）般可以考慮回收；但要考（kǎo）慮經濟上的可行性。如果以上兩個條件都不能滿足，那（nà）麽就隻能考慮消除技（jì）術，但要盡可能（néng）地回收熱量。

2、治理方案的確定

   根據治理方案的確定原則，再結合汙染源調查獲（huò）得的數據，就可以初步確定治理方案。有（yǒu）了治理方案（àn），就可以排出治理（lǐ）的（de）工（gōng）藝流程了。然後就（jiù）可以進入項目的設計階段了。

六、項目設計

對（duì）於大型項目的設（shè）計，一（yī）般需要經過（guò）初步設計-施工設計兩個階段（特大型項目還需經過擴大初步設計階（jiē）段），但是我們所接觸的VOCs治理項目，絕大多數都是比（bǐ）較小的（比如幾百萬（wàn），上千萬），就沒有必要分成幾段設計了。

在進行（háng）項目設計時，一定要根據國家的和地（dì）方環保部門的相關政策、法規及（jí）技術規範以及項目設計的整體的設（shè）計原則（zé）進行設計。我國在（zài）這（zhè）方麵作了大量的工作。可參考有關設計手冊。另外，在細節上還要（yào）注意：

1、首先要樹立一個（gè）整體觀念，即（jí）應該整體考慮（lǜ）揮發性有機物的（de）處理工藝，這是我多次強（qiáng）調過（guò）的（de）。

應該把一個VOCs處（chù）理係統，作為一個係統工程來處理！不能單獨隻注重主體（tǐ）處理裝置。

對於一個處理係統，它包括“廢氣的預（yù）處理（處理後（hòu）的廢氣要達到進入主體裝置的條件，這些條件在技術規範（fàn）中都有詳細規定）—主體裝置（包括吸收、吸附、催化等等）—達標（biāo）排放”，這些隻是一個主係統（tǒng），其它還應該包括：阻火（huǒ）器、風機的選型及安裝位置以及排氣筒等等，這些都必須結合工程實際進（jìn）行設計。

2、要了解設置阻火器（qì）的目的，主要是為了將處理係（xì）統與主生產係統實行嚴格（gé）的隔（gé）離，當任何一方發生著火時不（bú）應影響另一方（fāng）。同時強調，阻火（huǒ）器必須采用正規廠（chǎng）家按照國家標準生產的產品，切不可自己隨意製作。

3、安裝風機的目的一方麵是為克（kè）服整個係統的阻力，另一個問題是為了保證整個係統運行過程中呈現（xiàn）微負壓狀態（tài），防止（zhǐ）廢氣泄漏（lòu）。

4、風機風量的設計要有以廢（fèi）氣濃度（dù）為依據，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據，則必須對它進行稀釋，那麽（me）你處理的（de）風（fēng）量就是你稀釋後的實際風量。另外，為適應係統風量的變化（比如（rú）係統漏氣、生產過程的波動等），設計風量還必須留有裕（yù）量，根據經驗，一般取120%的係數（shù）。這才是你設計的風機風量。

5、風機壓頭的（de）選擇必須對處理係統中各種氣體通（tōng）道分別進（jìn）行阻力計（jì）算，然後求出總（zǒng）阻力，然後再乘以115%。這就（jiù）是選（xuǎn）擇風機壓（yā）頭的依據。

6、其它還有更細致的東西，如（rú）：氣（qì）體的收集、管道的布置、預處理的方法（比（bǐ）如顆粒物、水分油（yóu）滴的清除（chú）、溫度和濃度的調節等）；

另（lìng）外還有：

設備材料的選擇；

換熱方式的選（xuǎn）擇和（hé）換（huàn）熱計算；

電氣、控製係統的設計；

安全、事故應急係統保障；

等等.......

   這些內容有關技術資料和書籍上都有詳細介紹，希望（wàng）大家能夠結合自己的經（jīng）驗與理論（lùn）結合起來（lái），盡（jìn）可能地完善整個工程設計。

   總之，希望大（dà）家在進行工藝設計時多問幾個為什麽？對於你采用的技術（shù），要搞清楚它的原理，隻有這樣，你才能做到（dào）舉一反（fǎn）三，將來再遇到類似的（de）問題，你才能去獨立完成。這是（shì）一個積累的過程。

以上我（wǒ）囉囉嗦嗦說了不少，錯誤在所難免。希望大家多提寶貴的批評意（yì）見。

必須明確：對（duì）於一個項目，確（què）定工藝流程是關鍵（jiàn）。過去在有機廢氣（qì）設計方麵，曾經出現過（guò）重設（shè）備、輕工藝的錯誤認（rèn）識，認為，隻要有了設備就可以包打天下（xià），這種想法，實踐證明，是非常錯誤的！因此，一個項（xiàng）目要想成功，必須進（jìn）行精準的工藝設計。

於VOCs的種類多(最常（cháng）見的有200多種（zhǒng）),涉及的行業和企業數量多,排放條件複雜,監管非常困難，治理難度（dù）也非常大。

從VOCs治理技術來看，由於VOCs治理技（jì）術的體係複雜，無論是業主單位還是管理（lǐ）部門對具體的汙染源治理（lǐ）工作都沒（méi）有相關的經驗可以參考，在進行技術和工藝選擇時感到無從下手（shǒu），所以往往由於技術選擇不當，無法滿足環保設施治理效率和穩定運行水平，難以（yǐ）實現達標排放，造成重複治理的現象（xiàng）較普遍。

   企業在進行技（jì）術選擇時沒有針對性，造成技術不當（dāng），治理設施難以（yǐ）達標排放。從2018年（nián）環保督查的（de）反饋結果來看，這個問題最（zuì）為突出。據業界權威報告表（biǎo）示，大部分企業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（duō）數，在京（jīng）津冀地區約（yuē）占治理企業的80%以上，其中大部分企業(約占80%以（yǐ）上)都不能達標排放。近期生態環境部通報《2018-2019年藍天保衛戰重點（diǎn）區域強化監督情況》中VOCs整治不到位問題，有不少企業安裝了“單一”治理工藝措施（shī），設施難達（dá）標（biāo）直排VOCs被生（shēng）態環境部通報曝光。

由於部分企業使用（yòng）活性炭、等離子、光氧催（cuī）化工藝等低端應付的方式（shì）進行治理，導致處理效率隻有10%-30%。

廊坊（fāng）執法檢（jiǎn）查出的突出共性問題

一是部分企業使用活性（xìng）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移聯單處（chù）理，致使廢氣通過（guò）不具備吸附能（néng）力的（de）活性炭處理排放。

二是治理去除效果不（bú）明顯。在專項巡查（chá）工作中發（fā）現部分行業、企業采取等離子（zǐ）、光氧催化工藝進行處理，經手持快速檢測儀（yí）測試，據廢氣處理前（qián）後汙染物濃度測算，處（chù）理效（xiào）率隻有10%-30%。

從監管的角度出發，據不完全統（tǒng）計截至目前全國已經有廊坊、蘇州（zhōu）、佛山、山西、河北、江蘇、山東等10多個省市的生態環境部門出台了紅頭文件對當地企業提出（chū）明確要求："不建議"或"淘汰"或“不鼓勵”單一活性炭吸附、光（guāng）氧催化、低溫等離子處理工藝，對於因各種因素已經安裝單一治理措施處理VOCs廢氣的企業將列入為重點監管或優先納入錯峰停產（chǎn）的名單。

從（cóng）技術角度出（chū）發，技術本（běn）身並無“好壞”之分,找到適合自己的（de）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（huài）之分,任何VOCs處理技術都有其優缺點和（hé）適用範圍；隻有針對不同（tóng）VOCs廢氣的特點,確定最合適的方法,才能取得好的處理效果。鼓勵企業采用多種技術組合工（gōng）藝，提高（gāo）VOCs治理效率。

低溫等離（lí）子、光催化等技（jì）術也不能（néng）一棒子打（dǎ）死、用來處理低濃度有機廢氣或惡臭氣體在工程設計合（hé）理的前期下還是有較（jiào）好的適用性；采用活性炭吸附技術，應（yīng）配備脫附工（gōng）藝（yì），或定期更（gèng）換活性炭並建立台賬。目前不少省（市（shì））管理部門（mén）的文件對此也給出（chū）了明確的技術引導。

江蘇省發布《打贏藍（lán）天保衛戰三年行動計劃（huá）實施方案》中明確提出開展VOCs整治專項執法行動，對負有連帶責任的環境服務第三方治理單位應依法追責。2019年6月底前，地方環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進行抽查，依法依規查處違法排汙企業，公布治理效果不（bú）達標、造假等第三方（fāng）治理單位，禁止其在（zài）省內開展相關業務。

同（tóng）時，國家層麵正在緊鑼密鼓地製訂（dìng）《重點行業VOCs汙染控（kòng）製（zhì）技術指南》和RTO、等離子體等不同治理工藝的技（jì）術指南（nán）和（hé）工程規範，為業主單位和管理部門提供技術指導。

多地環（huán）保單位對（duì）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，長沙市環保局發布“關於印發《長沙市包裝印刷行業揮發性有機物整治規範》”，指出“廢氣（qì）處理（lǐ）采用用高效治理措施，不宜采（cǎi）用單一活性炭吸附（fù）工藝”、“在汙（wū）染總量規模不大且濃度低、周（zhōu）邊環境不（bú）明剛的前（qián）提下，采用UV光催化法與（yǔ）吸收技術配（pèi）套聯合（hé）處理”

2、2018年，蘇州（zhōu）市環保局要求：建議不使用等（děng）離子（zǐ）、單純活性炭吸（xī）附、光催化氧化（huà）等單級治理技術，鼓（gǔ）勵采（cǎi）用預處理後吸附脫附、催化燃（rán）燒、蓄熱燃燒等高效處理技術（shù），並確保VOCs去除率達（dá）到相關（guān）文件要求。

3、2018年2月，佛山市環境保護（hù）委員會發布“佛山市家具製造行業大氣汙染深化整治工作方案”，工作（zuò）任務第（五）條描述：.....第三方治理技（jì）術建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等（děng）單級治理技術，鼓勵（lì）采用前處理後（hòu）吸附脫附、催化（huà）燃燒、燃燒等汙染物去除效率（lǜ）較高的技術。

4、2018年3月，河北廊坊大氣辦發布《廊坊市涉揮發性有機物（VOCs）企業深度治理專項工作（zuò）方案》。對一（yī）次性投入低、但因運行維（wéi）護成本過高，不（bú）具備環（huán）境經（jīng）濟（jì）效益的治理工藝，處理效率較低，無法保證處理設施能夠（gòu）連續穩定高效處理VOCs的處理（lǐ）工藝，一律納入夏秋季錯峰名（míng）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（rán）易爆VOCs使（shǐ）用的低溫等離子處理（lǐ）工藝。