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谈谈VOCs的单一治理与联合治理技术

近期从生态环境部通报2018-2019年蓝天保卫战重点区域强化监督情况了解到,不少地区在治理VOCs的工作中,存在着使用等离子、单纯活性炭吸附、光催化氧化等单级治理技术,因而造成处理结果不达标。为此,多地环保部门提出对处理效率较低,无法保证处理设施能够连续稳定高效处理VOCs的处理工艺,一律不许采用。同时提出,鼓励采用前处理后吸附脱附、催化燃烧、燃烧等污染物去除效率较高的联合治理技术。

近期从生态环境部通报2018-2019年蓝天保卫战重点区域强化监督情况了解到,不少地区在治理VOCs的工作中,存在着使用等离子、单纯活性炭吸附、光催化氧化等单级治理技术,因而造成处理结果不达标。为此,多地环保部门提出对处理效率较低,无法保证处理设施能够连续稳定高效处理VOCs的处理工艺,一律不许采用,这些工艺包括:单一活性炭吸附处理工艺、光氧催化处理工艺、处理易燃易爆VOCs使用的低温等离子处理工艺。同时提出,鼓励采用前处理后吸附脱附、催化燃烧、燃烧等污染物去除效率较高的联合治理技术。

在这里,我想谈谈我的看法,供大家参考。

一、关于VOCs的单一治理技术

首先肯定一点:无论单独采用哪一种治理技术,只要选择得当、设计合理、运行管理到位,都可以收到理想的处理效果,也就是说,都可以作到达标排放。

先说说活性炭吸附工艺。在所有采用吸附法治理VOCs的方法中,采用活性炭作吸附剂的吸附工艺是最理想的工艺。因为与其它吸附法如采用沸石分子筛、硅胶、活性氧化铝作吸附剂的吸附工艺相比,从对甲苯的吸附上看,活性炭的吸附容量是其它吸附剂的4-8倍(见表一)。

表一    活性炭、沸石分子筛、硅胶对甲苯吸附性能比较

①.黏胶基活性炭纤维

②.吸附VOCs常用分子筛

③.疏水改性硅胶

从表一可以看出,活性炭对甲苯的吸附容量远远高于沸石分子筛。活性炭纤维则显示出更高的吸附容量。

因而采用活性炭吸附工艺,只要吸附剂选择得当、设计合理(主要是运行程序),运行管理到位,它完全可以单独采用。

所谓吸附剂选择得当,是指根据吸附质的分子动力学直径去选择合适的吸附剂。

所说的设计合理,除对装置的要求外,主要是吸附程序的设计。从理论上讲,吸附法可以处理痕量物质,也就是说,采用吸附法几乎可以实现“零”排放。要实现这一目标,必须从吸附程序上做文章。大家知道,任何一种吸附剂都有一个吸附容量的指标。而当吸附剂床层被穿透时,我们认为吸附就达到了饱和。

如果一个吸附床层,它的保护作用时间(即达到吸附饱和的时间)为30分钟,那么,为了做到达标排放,你可以在吸附进行到25分钟、甚至20分钟就进行脱附,而切换到另一个吸附床,你还会有不达标的风险吗?在就是设计吸附程序的问题。这也是转轮浓缩能够作到达标排放的原因。

再说一下低温等离子体处理技术,由于它的能量较小,所以一般只能用来处理VOCs浓度小于150mg/m3的气体。如果浓度过高,则需要采取其它方法,所以一般情况下,低温等离子技术只能作为其它技术的辅助方法。另外由于VOCs大都属于易燃易爆的气体,所以在装置的设计上要特别注意。

说到光氧化、光催化等也都只能用于处理浓度低于150mg/m3的气体。

再说说燃烧法(包括直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧、RTO、RCO)。这些处理方法都属于消除法(也称破坏法)。按理说,对于VOCs的处理,燃烧法是最彻底的处理方法,所以,目前凡是采用燃烧法(包括转轮浓缩-催化燃烧)都得到了广大用户的青睐。

从理论上讲,如果不算经济账,燃烧法可以处理任何浓度的气体。但是,当你处理的气体浓度过低时,要想直接燃烧,你就得加辅助燃料,这就是要采用热力燃烧。究竟要采用何种方式燃烧,需要对物质的燃烧热进行计算,如果燃烧放出的热量能够维持燃烧的继续进行,那就可以采用直接燃烧的方式,否则就需要选择其他的燃烧方式,如热力燃烧或催化燃烧,这里还有一个选择催化剂的问题。至于RTO、RCO工艺,只是在蓄热体的选择上要做些文章罢了。

但是,大家必须明白:不是什么样的VOCs都可以烧的,比如含氯的VOCs,如二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等,它们在燃烧时,特别是催化燃烧时,很容易生成毒性更强的光气或二

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