如何作好（hǎo）VOCs治理工藝設（shè）計方案

華北電力大學環境（jìng）科學與工程係  李守信    

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

為什麽這樣說？我認為，案例隻相當於一個描紅的字帖，它就（jiù）像小學生（shēng）剛剛（gāng）學習書法時所用（yòng）的字帖，初學者（zhě）隻能一筆一筆地照（zhào）著字帖去描，至於為什麽這樣描？不清楚。描好了，最多也隻能達到字帖的水平。況且，在絕大多數情況下，你很（hěn）難達到字帖的水平，更不要說去（qù）超越它（tā）了！

對於一個VOCs治理工程，比描一個字帖的情況要複雜得多（duō），如果你光（guāng）依靠（kào）案例去搞一個（gè）治理方案，恐怕十（shí）有（yǒu）八九會出問題。因為一方（fāng）麵，你的治理項目的實（shí）際情（qíng）況（kuàng）與案例的實（shí）際情況往往（wǎng）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（àn）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（chóng）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（huì）使你的設（shè）計方案存在（zài）很大的隱患！

如（rú）何（hé）作（zuò）好（hǎo）VOCs治理工藝設計？我想講講我的方（fāng）法，供大家參考。

記得我（wǒ）在2015年12月由中華環保聯合會在上海舉辦的“第（dì）二期揮發性有機物（VOCs）汙染治理與監測技術培訓（xùn）班”上作過（guò）一個講座，題目是：“揮發性有機（jī）物處理工藝係統”。在講座中，我對處理工藝係統作了比較細（xì）致的介紹，可以作（zuò）為重要的參（cān）考。現在我想具體講一講對一個具體（tǐ）項目的處理工藝如何進行（háng）設計的問題。因為采用什麽樣的設備是由工藝決（jué）定的，為此，當我們（men）接到一個項目時，首先考慮（lǜ）的是處理工藝，而不是用什麽設備。這一點（diǎn）是我特別強調的。

一、VOCs治（zhì）理工藝（yì）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（shì）易燃易爆的氣體，因此，要求設計人員（yuán）必須具備（bèi）一定的化學化工基（jī）礎，對所處理的物質性質要有一定的了解，尤其是物質的爆炸極限、溶解性、飽和蒸汽壓、沸點（diǎn）等，一定要掌握。

2、必須掌握設備乃（nǎi）至整個係統的安全知識（shí）。由於治理的對象絕大多（duō）數都屬於易燃易爆

氣體（tǐ），所以在揮發性有機物治理工（gōng）程中，無（wú）一例外地強調安全第（dì）一！因此，要求設計人員首先必須樹立安全第一的（de）意識，在實設計中涉及到的（de）諸如阻火設施、電氣係（xì）統、氣體輸送係統的安全措施要認真熟悉並掌握。                                 

二、認真（zhēn）分析所處理物質的理化性質（zhì）

現在查明的對人類和環境造成危害（hài）的VOCs就有數百種，我們經常接觸到（dào）的（de）也有200多種。這（zhè）些物質，它（tā）們（men）的性質各異，又都是易燃易爆的。它們的（de）性質直接決定了你采取什（shí）麽樣的技術去處理它們？而采用這些技術（shù）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（jìng）、沸點等，直接（jiē）影響著它們的吸附特（tè）性；

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

物質的爆炸（zhà）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（shì）！！

物質的燃燒熱，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（yào）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（xiàng）。

三、處理工藝係統的組成

一個完整的VOCs處理（lǐ）係統是由以（yǐ）下部分組成：  

上圖所示為揮發（fā）性有機物處理係統的主線，設計時（shí）根據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（chù）理係統的風機一般安裝在主體裝置尾部，運行時可保持係統的微負壓狀態，

以防止（zhǐ）廢氣泄露；

排氣（qì）筒按照規範要求，要高於附近最高建築物15m以上。

四、進行汙染源調（diào）查

在進行工程設計前必須進行汙（wū）染源調查，掌握盡可能多的（de）汙（wū）染源數據，包括：

1、汙染源產生的源頭，即產生汙染物的主體生產工藝，工藝中（zhōng）產生（shēng）汙染物（wù）的具體反（fǎn）應，必要時可以了解整個（gè）生產工藝；

2、汙染（rǎn）物的種類和成分以及各成分的濃度；

3、廢氣排放方（fāng）式（連續還是間歇）及濃（nóng）度的變化；

4、廢氣排氣溫度及壓力；

5、廢氣排放點（大小、分（fèn）布情況）；

五（wǔ）、確定治理方案（àn）

1、治理（lǐ）方（fāng）案的確定（dìng）原則

   優先采用資源回收（shōu）技術，然後再考慮消除技術。判斷標（biāo）準可首先考慮廢氣（qì）成分和濃度，一般來說，若成分不太複雜、濃度比（bǐ）較高（gāo）（比（bǐ）如＞2000mg/m3）,回收後又可以分離的廢氣，一般可以考慮回收；但要考慮經濟上的可行性。如果以上兩個條件都不能滿足，那麽就隻（zhī）能考慮消除技術，但要（yào）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，再結合汙染源調查獲得的數據，就（jiù）可以初步（bù）確定治理（lǐ）方案。有（yǒu）了治理方案，就可以排出治理的工藝流程了。然後就可（kě）以進入項目的設計階段了。

六、項目設計

對於大型項目的設計（jì），一般需要經過初（chū）步設計-施（shī）工設（shè）計（jì）兩個階段（特大（dà）型項（xiàng）目（mù）還需（xū）經過擴大初步設計階段），但（dàn）是我們所接觸的VOCs治理項目，絕大多數都是比較小的（比如幾百（bǎi）萬，上千萬），就沒有必要分成幾（jǐ）段（duàn）設計了。

在進行項目設計（jì）時，一定要根據國家的和地方環保部門的相關政策、法（fǎ）規及技術規範（fàn）以及項目設計的整體的設計原則進行設計。我（wǒ）國在這方麵作（zuò）了大量的工作。可參考（kǎo）有關設計（jì）手冊。另（lìng）外，在細節上還要注意：

1、首先要樹立一（yī）個（gè）整體（tǐ）觀念，即應該整體考慮（lǜ）揮發性有機物的處理工藝（yì），這（zhè）是我多次強調過的。

應該把一個（gè）VOCs處理係統，作為一個係統工程來處理（lǐ）！不能單獨隻注（zhù）重主體處理裝置。

對於一個處理係（xì）統，它包括“廢氣（qì）的預處理（處理後的廢氣要達到進入主體裝置的條（tiáo）件，這（zhè）些條件在技術規範中都有詳細規定）—主體裝置（包括吸收、吸附、催化等等）—達（dá）標排放”，這些隻是一個主係統，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（xiē）都必須結合工程實際（jì）進行設計。

2、要（yào）了解設置阻（zǔ）火（huǒ）器的目的，主要是為了將處理（lǐ）係統與主生產係（xì）統實行（háng）嚴格的（de）隔離，當任何一方發生著火時不應影響另一方。同時強調，阻火器必須采用正規廠家按照國家（jiā）標（biāo）準生產的產品，切不可自己隨意（yì）製作。

3、安裝風機（jī）的目的一方麵（miàn）是為克服整個係統的阻力，另（lìng）一個問題是為了保證整個係統運行過程中呈現微負壓狀態，防止（zhǐ）廢氣泄漏。

4、風機風量的設（shè）計要有以廢氣濃度為依（yī）據，比如催化燃（rán）燒要求氣體濃度必須在爆炸極限（xiàn）下線25%，如果來（lái）氣濃度超過這個數據，則必須對它進行稀釋，那麽你（nǐ）處理的風量就是你（nǐ）稀釋後的實際風量。另外（wài），為適應係統風量的變（biàn）化（比如係統漏（lòu）氣、生產過程的波動等），設計風量還必須留有裕量，根據經驗，一般取120%的係（xì）數（shù）。這才是你設計的（de）風機風量。

5、風機壓頭的選擇必須對處理係統中各種氣體通道分別進行（háng）阻力（lì）計算，然後求出總阻（zǔ）力（lì），然（rán）後再乘以115%。這就是選擇風機壓頭的依據。

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（rú）顆粒（lì）物、水分（fèn）油滴的清除、溫度和濃度的調節等）；

另外（wài）還有：

設備材料的選擇；

換熱方式的選擇和（hé）換熱計算；

電氣、控（kòng）製係統的設計；

安全、事故應急（jí）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，希望大家能夠（gòu）結合自己的經驗與理（lǐ）論結合起來，盡可能地完善整個工程設計。

   總之，希望大家在進行工（gōng）藝設計時多問幾個為什麽？對於你采用的技術，要搞清楚（chǔ）它的原理，隻有這樣（yàng），你才（cái）能做到舉一反三，將來再遇到類似的問題（tí），你才能去（qù）獨立完成。這是（shì）一個（gè）積（jī）累的過程。

以上（shàng）我囉囉嗦嗦說了不少，錯誤在所難免。希望大家多（duō）提寶貴的批評意見。

必須明確：對於一個項目，確定（dìng）工藝流程是關鍵。過去在有機廢氣設計方麵，曾經出現過重設備、輕工藝的錯（cuò）誤認（rèn）識，認為，隻要有了設備就可以包打天（tiān）下，這種想（xiǎng）法，實（shí）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。

於VOCs的種類多（duō）(最常見的（de）有200多種),涉（shè）及的行業和企業數量多,排放條件複雜（zá）,監管非常困難（nán），治理難（nán）度（dù）也非（fēi）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部門對具體的（de）汙（wū）染源治（zhì）理工作都沒（méi）有相關的經驗可以參（cān）考，在進行技術和工藝（yì）選擇時感到無從下手，所以往往由於技術選（xuǎn）擇不當（dāng），無法滿足環保設施治（zhì）理效率（lǜ）和穩定運行水平，難以實（shí）現達標排放，造成重複治理的現象較（jiào）普遍。

   企業在進行技術選擇（zé）時（shí）沒有針（zhēn）對（duì）性，造成技術不當，治理設施難以達標排放。從2018年環保督查的反饋結果來看（kàn），這個問題最（zuì）為突（tū）出。據業界權威報告表示，大部分企業普遍采用的低溫（wēn）等離子體、光氧化以（yǐ）及一次性活性炭（tàn）吸附技術（shù）占了大多數，在京津冀地區約占治理（lǐ）企（qǐ）業的80%以上，其中大部分企業(約占80%以上)都不能達標排放。近期生態環（huán）境部通報《2018-2019年藍天保衛戰重點區域強化監督情況（kuàng）》中VOCs整（zhěng）治不到位問題，有不少企業安裝了（le）“單一”治理工藝措施，設施難達標直排VOCs被生（shēng）態環境部通報曝光。

由於部分（fèn）企業使用活性炭、等離子、光氧催化工藝等低端應付的方式進行治理，導致處（chù）理效率隻（zhī）有10%-30%。

廊（láng）坊執法檢查出的突出共性問題

一是部分企業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（xìng）炭按（àn）照（zhào）危險廢物轉（zhuǎn）移聯單處理，致使廢氣通過不具備吸附（fù）能力的（de）活性炭處理（lǐ）排放。

二是治理去除效（xiào）果不明顯。在（zài）專項巡查工作中發現部分行業、企業采（cǎi）取等離（lí）子、光氧催化工藝進行處理，經手持快速檢測儀測試，據廢氣處理前後汙染物濃度測算，處理效率隻有10%-30%。

從監（jiān）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、佛山、山西、河北、江（jiāng）蘇、山東等10多個省（shěng）市的生態環境部門出台了紅頭文（wén）件對（duì）當地企業（yè）提出明確要求："不建（jiàn）議"或"淘（táo）汰"或“不鼓（gǔ）勵”單一（yī）活性炭吸附、光氧催化、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的名單。

從技（jì）術（shù）角度出發，技術（shù）本身並無“好壞”之（zhī）分,找到適合自己的才是關鍵，在哪兒用（yòng）、如（rú）何運用才是關鍵。換言之，VOCs治理方法本身（shēn）沒有好壞之分,任何VOCs處理技術都有其（qí）優缺點和適用範圍；隻有針對（duì）不同（tóng）VOCs廢氣的特點,確定最合（hé）適的（de）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（yòng）來處理（lǐ）低濃度有（yǒu）機廢氣或惡（è）臭氣體（tǐ）在工程設計合（hé）理的前期下還是有較好的適用性；采用活性炭吸附技（jì）術（shù），應配備脫（tuō）附（fù）工藝，或定期更換（huàn）活性炭並建立台（tái）賬（zhàng）。目前（qián）不少省（市）管理部（bù）門的（de）文件對此也（yě）給出（chū）了明確的技術（shù）引導。

江蘇省發布《打贏藍天保衛（wèi）戰三年（nián）行動計劃實施方案》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（zhì）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（shī）的企業進行抽查，依法依規（guī）查處違法排汙企業（yè），公（gōng）布治理效果不達（dá）標、造假等（děng）第三方治理單位，禁止其在省內開展相關業務。

同時，國家層麵正（zhèng）在（zài）緊鑼密鼓地製訂《重點行業VOCs汙染控製技術指南》和RTO、等離（lí）子體等不同治理工藝的技術指南和工程規範，為業主單位和管理部門提供技術指導。

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

1、2018年11月1日，長沙市環（huán）保局發布“關於印（yìn）發（fā）《長沙市包裝印刷行業揮發性有機物整治規範》”，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（fù）工藝”、“在汙染總量規模不大且濃度低、周邊環境不明剛的前提下，采用UV光催化法與（yǔ）吸收技術配套聯合處（chù）理”

2、2018年，蘇州市環保局要求（qiú）：建議不使（shǐ）用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治理（lǐ）技術，鼓勵采用預處理後吸附脫附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高（gāo）效處理技術，並確保VOCs去除率達到相關（guān）文件要求。

3、2018年2月，佛山（shān）市環境保護委員會發布“佛（fó）山市家具製造行業大氣汙染深化整治工作方案”，工作任務第（dì）（五）條描述：.....第三方治理技術建議不（bú）使用等離子、單純活性炭吸附、光（guāng）催化氧化（huà）等單級治理技術，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方案》。對一次性投（tóu）入低（dī）、但（dàn）因運行維護成（chéng）本過高，不具備（bèi）環境（jìng）經濟效益的治理工藝，處理效率較低，無（wú）法保證處理設施能夠（gòu）連續穩定高效處理VOCs的處（chù）理工藝，一（yī）律納（nà）入（rù）夏秋季錯峰名單。治理工藝包括：單一（yī）活性（xìng）炭吸附（fù）處理工藝、光氧催化（huà）處理工藝（yì）、處理易燃易（yì）爆VOCs使用的低溫等離子處理工藝。