中國(guó)VOCs治理現狀(zhuàng)
摘要:介紹了揮發性有(yǒu)機物(VOCs)汙染的來亚洲国产成人精品久久久国产成人一区二区三区综合区精品久久久中文字幕一区治理情況並分析了其存(cún)在的問題。
揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指常(cháng)溫下飽和蒸汽壓大於133.32 Pa、常壓下沸點在50~260℃以下的有(yǒu)機化合(hé)物,或在常溫常壓下能(néng)揮發的有機固體或(huò)液體。VOCs是石(shí)油化工、製藥、印刷、製鞋和噴漆等行業排放(fàng)的最常(cháng)見的汙染物。這些物質主要有硫化氫、硫醇類、氨、胺(àn)類、硝基化合物、烴類、脂肪酸類、醇類、酚類、酯類以及有機鹵(lǔ)係衍生物等。這些有機物大多具有毒性,部分已被列為致癌物,如氯乙烯、苯、多(duō)環芳烴等。多數VOCs 易燃易爆,對生產企業的安全造成威脅;部分VOCs 對臭氧層具有(yǒu)破壞(huài)作用,如氯氟烴(CFCs)和含氫氯(lǜ)氟(fú)烴(HCFCls)。VOCs 是產生臭氧(yǎng)汙染和光化學汙染的主(zhǔ)要(yào)汙染源,環(huán)保部已將其列為細顆粒物之外(wài)最大的空氣汙染元凶,它(tā)也是導致灰霾天氣的重要前體物之一。
1 VOCs汙染物的種類(lèi)及來源
1.1 VOCs汙染物的種類
大多數VOCs具有(yǒu)經濟價值,還可進行(háng)回收處(chù)理;但也有一部分VOCs 因為會造成二次汙染或無法消除,難以達到排放要求,需要吸附後回(huí)收(shōu)處理,如鹵(lǔ)族化合物氯乙烯和CFCs等。常見的VOCs大致可分脂肪類、芳香類、氯化碳氫化(huà)合物。
1.2 產生VOCs 汙染物的來源
VOCs 汙染物的來源主要有工業固定排放源、機動車尾氣排放亚洲国产成人精品久久久国产成人一区二区三区综合区精品久久久中文字幕一区日常生(shēng)活排放源等3個方麵。工業固定源是主要排放源,不同行業VOCs排放的環境、排放的物質特征(zhēng)以及治理技術都不盡相同。
1.2.1 石油煉製是VOCs汙染最大來源
在石油裂解過程中(zhōng),會生產出烴類、醇類、醛(quán)類和酸類等物質(zhì),而繁瑣的煉(liàn)油工藝,在(zài)生產過程中不可避免產生大量廢(fèi)氣。例如(rú),在鍋爐、加熱爐和焚燒爐等設備的加熱過程(chéng)中會產(chǎn)生大量(liàng)的燃燒煙(yān)霧廢氣;在物質進行催化和裂化時,會產生SO2、CO2 以及CO等廢氣;在對瀝青進行氧化時,會(huì)產生氧化瀝青廢氣(qì);在(zài)回收尾氣時,對含硫尾氣汽提以及氣體脫硫(liú)和加(jiā)氫精製的過程中,都會產生廢氣。
1.2.2 化工行業產生的汙(wū)染(rǎn)
化工行業排放VOCs在生產過程、燃(rán)料油和機溶劑輸配儲存過(guò)程中,主要是苯係物、有機鹵化物氟利昂係列(liè)、胺等。化工生產中,在使用鍋爐、加熱爐、裂(liè)解爐和焚燒爐燃燒煙氣時,會產生大量含有CO、CO2 的煙霧類汙染物。此外,甲醛、乙醛、聚乙(yǐ)烯和硝基氯苯等原材料和甲醛裝置、對(duì)苯(běn)二甲酸裝置、環(huán)氧氯丙烷裝置等特殊裝置運行時,都會產生含有烷烴、烯烴、環烷烴和芳香烴等汙染物的工業廢氣。
1.2.3 來源(yuán)於(yú)生活中(zhōng)的汙染
生活源中(zhōng)的汙染主要有汽車、新居塗(tú)料裝潢、秸稈燃燒和廚(chú)房(fáng)油煙無(wú)組織排放等。特(tè)別是汽油機動車(chē)排放(fàng)的VOCs中含有苯、甲苯和二甲苯等(děng)苯係物,柴油機動(dòng)車尾氣富含丙酮、丙烯和丙烷等(děng)短鏈碳(tàn)氫化合物;新居塗(tú)料裝潢產生的VOCs在短時間內濃度(dù)高(gāo),成分(fèn)複雜,不易擴散,對人(rén)體健康危害很大;秸稈燃燒,產生為煙塵中VOCs的主要成(chéng)份是(shì)芳香烴和醛類化合物;廚房油煙VOCs中(zhōng)主(zhǔ)要汙染物為乙醇和(hé)丙烷。
2 VOCs汙染物的治理
VOCs治理包括:源頭(tóu)減量、中間控製和末(mò)端治理。目前,中國仍以末端治理為主。VOCs末端治理技術可分為2類:一類是(shì)具有(yǒu)破壞性的方法,如焚燒法、催化燃燒法。另一類是非破壞(huài)性方法,如吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法等。
2.1 破壞法
2.1.1 焚燒法
直接焚燒法是將VOCs直接連接到焚燒鍋爐中(zhōng),當接入VOCs 濃度高時,即可在爐內充分燃燒,然後生成CO2 和H2O;若接(jiē)入鍋爐中VOCs濃度較低,則需加入輔助(zhù)燃料,使VOCs充分燃燒,最終生成CO2 和H2O。這種方(fāng)法成本低,運用範圍廣,技術路線也比較成熟。
目前焚燒法的主要形式有火炬、焚燒爐及2種係統的(de)綜合係統。其中,火炬係統(tǒng)是用來處理石油化工廠、煉油廠(chǎng)、煤化工及其他裝置(zhì)無法回收(shōu)和再加工的低氧有機氣(qì)體的特殊燃燒設施。火炬廢氣(qì)處理技術已大規模應用於國內外各大項目中;對於處理VOCS 以及有機物濃度低的不含(hán)氧裝置廢氣,一般用焚燒爐進行。
2.1.2 催化燃燒法
催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加(jiā)入某種催(cuī)化(huà)劑,降低VOCs 的燃點,使VOCs 能夠(gòu)充分燃燒,最終生成CO2和H2O,實現直排。目前常用催化劑種類有貴金(jīn)屬(如Pt、Pd) 與非貴金屬(如Ti、Fe、Cu等)兩大類。
2.2 非破壞法
2.2.1 吸附法
吸附法是利(lì)用具有微孔結構的吸附劑,將揮發性(xìng)有害氣體的有毒(dú)物質吸附(fù)在吸附劑表麵上,使有機物從主體分離。吸附法又分(fèn)化學吸附和物理吸附兩種。化學吸附劑多用於治理水相汙(wū)染物,因接觸時間(jiān)問題,在現實中該法(fǎ)治理(lǐ)有機廢氣非常少。而物理吸附材料在處理有機廢氣方麵(miàn)則更有效,例如(rú)活性炭和沸石等(děng)較常用(yòng),特別是改良(liáng)後的纖維吸附(fù)材料相比顆粒狀和蜂窩狀的吸附材料,吸收速率更高,效果更好。目前,吸(xī)附法常用於較低濃度廢氣的淨(jìng)化。
2.2.2 吸收法
吸收(shōu)法是讓吸收劑和有機廢氣充分接觸,對廢氣中的有害物質(zhì)進行吸收,然後將吸收劑進(jìn)一步處理,再循環使用。噴淋裝置就是對有機廢氣進行處理的裝置。吸收劑可分物理吸收劑(jì)和化學吸收劑兩種,物理吸收(shōu)劑根據相似相容的特性。企業常用水吸收易溶於(yú)水的汙染氣體(tǐ),比如醇、丙酮、甲醚等;化學吸收方法主要利用有機廢氣與吸收劑發生化學反應(yīng),達到吸收廢氣的(de)目的。例如,化工行業可以采用液(yè)體石油、表麵活(huó)性劑和水的混合試劑來處理(lǐ)廢氣,這種方法可以對H2S、NOx、SO2 等廢氣進行快速處理(lǐ)。
吸收法有直接回收(shōu)、壓縮冷凝回收、濃(nóng)縮冷凝回收,根(gēn)據(jù)不(bú)同的廢氣種類選擇(zé)不同(tóng)的處理工藝。目前直接(jiē)回收和壓縮冷凝回收(shōu)在國內技術成熟,而濃縮冷凝設(shè)備幾乎全部為進口設備,費(fèi)用(yòng)高昂。
2.2.3 膜分離法
膜隔離技術在(zài)VOCs處理中已有所應用,其原理(lǐ)是利用有機分(fèn)子粒徑的大小差異來進行分離,然後再收集回收和再利用。使用中需在進料側施加壓力,形成穩定壓力差,使滲(shèn)透得到足夠(gòu)動力。該膜類似於半透膜,過濾後產物純度較高,應用範圍廣。缺點是膜容易發生堵塞,膜價格較高,運營成本高。
2.2.4 生物法
生(shēng)物(wù)法是通過生物過濾法處理VOCs,主要處理工業生產、市政汙水、汙泥處理等。它可處理較低濃度的VOCs,通過(guò)核心(xīn)生物濾床的(de)處理作用,VOCs通過生物濾床中的生物膜填料,然後被反應,VOCs在濾床裏被生物膜(mó)上的生(shēng)物經過吸附作用反應生成CO2 和H2O,最後實現放空(kōng)。
生(shēng)物處理法是VOCs處(chù)理技術領域關(guān)注的重點。生物處理法(fǎ)最大優點是(shì)利用(yòng)了菌群(qún)對(duì)有(yǒu)機物進行分解,厭氧菌和好氧菌都可以對有機廢氣進行降解,降低(dī)廢氣對環(huán)境的汙染。當前,生物處(chù)理的主要方式和(hé)設備包括有生物濾池、生物滴濾塔(tǎ)、生物洗滌器等,這(zhè)種(zhǒng)方式目前(qián)可以處理簡單的廢氣。其綠(lǜ)色環保優勢,應用優勢潛力巨(jù)大。
2.3 VOCs治理新技術發展(zhǎn)
(1)光催化(huà)氧化技術。是將WO3、CdS、ZnO、TiO2等光敏半導體材料在光照(zhào)下將光(guāng)能轉化成化學(xué)能(néng),產生的粒子(zǐ)與水及氧氣反應後,產生具有強氧化能力的自由(yóu)基,有非常強大的廢氣氧(yǎng)化處理能力。該方法(fǎ)的優點是(shì)反應速率(lǜ)高,處理效果強,處理後的產物方便回收,反應過程與處理有機廢氣的溶液關係不大。目(mù)前已被業界關注。
(2)紫外光催化技術。是(shì)利用高能紫外(wài)光照射有機廢氣,使廢氣中(zhōng)的部分汙染物裂解,降解成(chéng)水和二氧化碳等(děng)低(dī)分子的化合(hé)物,或者將廢氣(qì)中的細菌核酸破壞,殺滅廢氣中的大部分細菌。
(3)微波催化氧化技術。是目前(qián)科(kē)技含量較高的處理技術,這是一種集合了傳統的填料吸(xī)附技術,使治理效果大大的提高。微波催化氧(yǎng)化技(jì)術能夠縮短廢氣的解吸與吸附時間,降低VOCs的治理成本。目前這種吸附(fù)技術已(yǐ)經能夠連續(xù)使用幾(jǐ)十次,並且多次使用後的效果一樣能夠達到標準。
(4)活性(xìng)炭纖(xiān)維治理技術。主(zhǔ)要是通過活性碳
纖維的加入,利用活性炭(tàn)的(de)內外表麵分布的大量碳原子組成超(chāo)強能力的吸(xī)附性結構(gòu)。其吸附速度快、吸附的容量增大、表麵積大、微孔豐富等優點,將在VOCs治理的過程(chéng)中起到很大的作用。
2.4 組合淨化技術
在實際應(yīng)用中,企業多(duō)采用多種組合(hé)技術來(lái)治理VOCs。如吸附濃縮+催化燃燒技術、吸附濃縮(suō)+高溫焚(fén)燒(shāo)技術、吸附濃縮+吸收技術(shù)、低溫等離子體+吸收技術、低溫等離子體+催化技術等。目前,大(dà)多行業都是采用組合技術,或者采用兩(liǎng)種或兩種以上的(de)組合技術,最終達到最佳(jiā)治理效果。
2.5 各種治理技術經濟(jì)性分析
在以上方法中(zhōng),吸附、生物、催化燃燒是當今最常用的VOCs治理技術(shù),其次是熱力燃燒和等離子體技(jì)術。在化(huà)工(gōng)行業中,催化氧化技(jì)術更適合處理中高濃度(2000~8000mg/m3)有機廢氣(qì)毒物質的治(zhì)理,廢氣中不含催化劑中毒物質,單位處理能力投(tóu)資在(zài)8~10萬/1000 m3/h,運行費用約0.4 萬~1萬元/1 000m3;吸附(fù)-蒸汽—脫附-回收技術更適合處理中等濃度,廢氣成分較為(wéi)單一(yī)的廢氣(qì),單位處理(lǐ)能力投資在42 萬/1 000 m3/h 左右,運行費用約4萬~8萬(wàn)元;生物過濾(lǜ)技術適合中低濃度(<2000 mg/m3)、含可生生(shēng)物降解VOCs廢(fèi)氣,單位處理能(néng)力投資在1萬~4萬/1000m3/h,運行費用約(yuē)0.6萬~1.2萬元;熱力燃燒適合中高濃度(2000~8000mg/m3) 廢氣的治理,濃度不可太低,否則不可維持燃燒,氣量不穩定,單位處理(lǐ)能力投資在10 萬/1000 m3/h,運行費(fèi)用約0.4萬~0.8萬元。
3 行業VOCs治(zhì)理中存(cún)在的問題
化工行業作為產生VOCs的第二大(dà)行業,工業生產過程中所排放(fàng)的VOCs種(zhǒng)類多,性質差異大,實際生產中需要根據汙(wū)染物的性質和排放(fàng)特點進行選擇,建設經濟、高效的VOCs 治(zhì)理都會增加(jiā)企業(yè)的運(yùn)營成本(běn);化工企業為配合VOCs治理,對生產工藝進行改進(jìn)的同時,使生產負荷增加,但治理裝置性(xìng)能卻無法同步優化,最(zuì)終造成治理效果欠佳;VOCs治理設備(bèi)需(xū)要在線設備測(cè)量,然後進行同步處置。但因目前設備在使用中存在(zài)老化情況,測量精度無法達(dá)標;目(mù)前中國VOCs處理設(shè)備的重要部件更換仍依靠國外,特別(bié)是在維修中若涉及知識產權問題,維修周期(qī)增加,設備運行效率降低;中國對工業(yè)廢氣排放標準有了明確的要求(qiú),但是在具體的落實過程中還存在一定的問題,不良企業仍末進行標(biāo)準化處理再排放。
4 化工行業VOCs治理(lǐ)成為(wéi)必然
2017年是《大氣汙染防治行動計劃》(簡稱“大氣十條”)的第一階段收官考核之(zhī)年,經過5年的努力,“大氣十條”第一階段目標已全麵實現,揮發性有機(jī)汙染物(VOCs)減排(pái)與控製工作取得了重要的進展。各地VOCs 的汙染防治工作得(dé)到了全麵加強,VOCs的汙染防治已經成為中國大氣汙染防治的重點工作之一。
4.1 政策法規的頒布為化工VOCs治理指(zhǐ)明(míng)了方向
以2013年“大氣十條”的(de)發布為起點,2015新的《大氣(qì)汙染防治法》中,明確(què)提出了對VOCs減排與控製要求;2016年工信部等部委(wěi)聯合印發了《重(chóng)點行業揮發性有機物削減行動計劃》,指出到(dào)2018年,工(gōng)業行業(yè)VOCs 排放量比2015年削減330萬t以上;2016年國務院發布《“十三五”節能減排(pái)綜合工作(zuò)方案》,提出推進工業汙染物減排,以削減揮發性有機物、持久性有機物、重金屬等汙染物為重點,實施重點行業、重點(diǎn)領域工業特(tè)征汙染物削減計劃;大力推(tuī)進石化、化工、印刷、工業塗裝等行業揮發性有(yǒu)機物綜合治理;實施石化、化工等重點行業揮發性有機物治理工程,到2020年石化企業基本完成揮(huī)發性有機物治理。2017年(nián)9月,國家又發布《“十三五”揮發性有機物汙染防治工作方案》。方案以改善(shàn)環境空氣質量為核心,以重點行業和重點汙染物(wù)為(wéi)主(zhǔ)要控製對象,推進VOCs與NOx協同減排,明確提出到2020 年,建立VOCs汙染防治管(guǎn)理體係,實施重點地區、重點行業VOCs汙染減排,排放總量減少10%以上。
4.2 國家排放標(biāo)準逐步完善化工行業(yè)VOCs治理有據可依
《國家(jiā)環境保護標準“十三五”發展規劃》中強調要(yào)積極推進揮發性有機物汙染控製。2017年,製(zhì)藥(yào)工業、塗料油墨膠黏劑工業、農藥行業的大氣汙染物排放標準報批陸續進行(háng),《VOCs無組織逸散控製標準》、《惡臭汙染物排放標準(zhǔn)》和《飲食業油煙(yān)排放標準》的修訂工作也在進行(háng)中。截至2017 年底涉及VOCs的大氣固定(dìng)源汙染(rǎn)物(wù)排放國家(jiā)標準有15項,其中石油煉製、石油化學(xué)、合(hé)成樹脂(zhī)等工業汙染物排放標準在2015年製定(dìng)完成(chéng),同時北(běi)京、上海、重慶、廣(guǎng)東、浙江、江蘇、山(shān)東、湖南、天津、河北、陝西和四川等地均在不同領(lǐng)域製定了地方排(pái)放標準。
4.3 新技術的推(tuī)行,為化(huà)工行業帶(dài)來了希(xī)望
在化工生產、儲存和運輸(shū)的過程中,VOCs無組織排放約占企業總排放量的1/3,中國從美國和(hé)歐盟引(yǐn)進的LDAR(泄漏檢測與修複)技術,可以(yǐ)大幅降低VOCs的無(wú)組織排放。2014年12月(yuè),國家發布實施《石化行業揮發性有機物綜(zōng)合整治方(fāng)案》,明確要求全國石化行業應將VOCs的治理(lǐ)與(yǔ)監(jiān)控納入日(rì)
常生產管理體係,建立“泄漏檢測與修複(fù)”等方麵(miàn)的管理製(zhì)度(dù)。目前,上(shàng)海(hǎi)、廣東、浙江、江蘇和新(xīn)疆等地紛紛製定了LDAR實施技術(shù)要求。到(dào)2017年,全國石化行業(yè)基本完成第一輪的VOCs綜合整治工作,初步建成監測監控體係,VOCs排放總量較2014 年削減了30%以(yǐ)上。
4.4 環保督(dū)察巡視,打響藍天保衛戰
環(huán)境保護督察是落實中央生態(tài)文明建設的重要抓手,中央環保督察多批次、多層次的全覆(fù)蓋巡視,以及督察(chá)“回(huí)頭看(kàn)”工作都在有條不紊,緊鑼密鼓的進行著。環境保護部對京津冀及周邊“2+26”城市開展的大氣汙染(rǎn)防治強化督查。督察(chá)內容包括對相關行業及部門落實大氣(qì)汙染防治情況,固定汙染源環保設施運行及達標排放情況,自動監測設施的聯網及運行情(qíng)況(kuàng),限產執行情況等。通(tōng)過督查,各項任務得到了全麵(miàn)落實,藍天(tiān)的背後,是各行業(yè)打響“藍天保(bǎo)衛戰”的堅決態度和辛勤付出。
5 結語
隨著中(zhōng)國經濟的發展,更有效地利用能源,減少環境汙染,降低安全(quán)生產事故,確(què)保生命安全的重要(yào)性日益凸顯(xiǎn)。應該加強在化工行業有機廢氣的處理方法的研究,不僅要(yào)對排放的(de)廢氣進行處理(lǐ),還要對源頭進行有效監控,切實減少汙染物的產生,而且在行業排放標準方麵也可以借鑒(jiàn)美國和歐盟等先進國家的控製措施,從而達到對環境的有效保護。
來源:《中國氯堿》
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