如何作好VOCs治理工藝設計方（fāng）案（àn）

華北電力大學環境科學與工程係  李守信    

在（zài）實際工作中經常會有（yǒu）人向我提出：老（lǎo）師，你給講幾個案（àn）例吧！這時候我（wǒ）會回答：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）像小學生剛剛學習書法（fǎ）時所用的字（zì）帖，初學（xué）者隻能一筆（bǐ）一筆地照著字帖去描，至於為什麽這樣描（miáo）？不清（qīng）楚。描好了（le），最多也隻能達到字帖的水平。況且，在絕大多數情況下，你很難（nán）達到字帖的水平，更不要說去超越它了！

對於一個VOCs治理工程，比描一個字帖的（de）情況要複雜得多，如果你光依靠案例去搞一個治理方案（àn），恐怕十有八九會出問題。因為一方麵（miàn），你的治理項目的實際情況與案例的實際情（qíng）況（kuàng）往往差別較大（dà）；另外，你對案例中（zhōng）提出的工藝原理不一定完全明白；還有，你對案例中所采取（qǔ）的處理工藝都需要滿（mǎn）足（zú）那些條件不見得都熟（shú）悉；更重要的是（shì），你處理的VOCs種類（lèi）是否與案例中（zhōng）完全相同等等。這些因素，恐怕往往會使你的設計（jì）方案存在很大的隱患（huàn）！

如何（hé）作好VOCs治理工藝設計？我（wǒ）想講講我的方法，供大家參考。

記得我（wǒ）在2015年12月由中華環保（bǎo）聯合會在上海舉辦的“第二期揮（huī）發（fā）性有機物（VOCs）汙染治理與監測技術（shù）培訓班”上作過一個講座，題目（mù）是：“揮發性有機物處理工（gōng）藝係統”。在講座中，我對處理工藝係統作了比較細致的介紹，可以作為重要的參考。現在我想具體講一講對一個具體項目的處理工（gōng）藝如何進行設計的問（wèn）題。因（yīn）為采用什麽樣的設備是由工藝決定的，為此，當我（wǒ）們接到一個項目時，首先（xiān）考慮的是處（chù）理工藝，而不是用什麽設備。這一點是我特別強調的。

一、VOCs治理工（gōng）藝的設（shè）計應具備的基礎條件（jiàn）

1、必須有一定的化學化工基礎。因（yīn）為（wéi）VOCs處理所涉及的都是易燃（rán）易爆的氣體（tǐ），因此，要求（qiú）設計人員必須具備一定的化學化工基礎，對所處理的物質性質要有一定的了解，尤其是物（wù）質的爆炸極（jí）限、溶解性、飽（bǎo）和蒸汽（qì）壓、沸點等，一定（dìng）要掌握。

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

氣體，所以在揮發性（xìng）有機物治理工程中，無一例外（wài）地強調（diào）安全第一（yī）！因此（cǐ），要求設計人員首先必須樹立安全第一的意識，在實設計中涉及到的（de）諸如阻火（huǒ）設施、電氣係統、氣體輸送係統的安全措施要認真熟悉並掌握。                                 

二、認真分析所處理（lǐ）物質的理（lǐ）化性（xìng）質

現在（zài）查明的對人類和環境造成危害的（de）VOCs就有（yǒu）數百種，芭乐视频APP污經常（cháng）接觸到的也有200多種。這（zhè）些（xiē）物質，它們的性質各異，又都（dōu）是易燃（rán）易爆的。它們的性質（zhì）直接決定了你（nǐ）采取什麽（me）樣的技術去處理它們（men）？而（ér）采用這些技術的細節等。比如：

物質分子的分子量及其（qí）極性（xìng）、分子動力學直徑、沸點（diǎn）等，直接影響著它們（men）的吸附特性；

物質的飽和蒸汽壓直接影響（xiǎng）著它們的脫附（fù）性能，進而（ér）影響到吸附劑的選擇；

物質的爆（bào）炸（zhà）極限，直接影響著設備（bèi）運（yùn）行的安全性——這（zhè）一點特別要引起重視！！

物質的燃燒熱，直接（jiē）影響（xiǎng）著燃燒工藝的選擇（zé）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，經過認真分析，才能大致（zhì）決定治理技術的選擇方向。

三、處理工藝係統的組成

一個完（wán）整的（de）VOCs處理係統是由以下部分組成：  

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

阻（zǔ）火器必（bì）須選擇符合國（guó）家標準的設備（bèi），千萬不能兒戲；

廢氣處理係統的風機一般安（ān）裝在主體裝置尾（wěi）部，運行時可保持係統的（de）微負壓狀態，

以防止廢氣泄露；

排氣筒按照規範要求，要（yào）高於附近最高建築物（wù）15m以上。

四、進行汙染源調查

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

1、汙染（rǎn）源產生的源頭，即產（chǎn）生汙染物（wù）的主體生產工藝，工藝中產生汙染物的具體反應，必要時可以了解整個生產工藝；

2、汙染物（wù）的種類和成分以及各成分的濃度；

3、廢氣排放方式（連續還是（shì）間歇）及濃度的（de）變化；

4、廢氣（qì）排氣溫度及壓力；

5、廢氣排放點（大小、分布情況）；

五、確定治理方（fāng）案

1、治理方案的確定原則

   優先采（cǎi）用資源回收技術，然後再考慮消除（chú）技術。判斷標準可首（shǒu）先考慮（lǜ）廢氣成分和濃（nóng）度，一般來說，若成分不太複（fù）雜、濃度比較高（比如＞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（lǜ）經濟上的可行性。如果（guǒ）以上兩個條件都不能滿足，那麽就隻能考慮消除技術（shù），但要盡可能地回收熱量。

2、治理方案的確定

   根據治理方案的（de）確定原則，再結合汙染源調查獲得的數據，就可以初步確定治理方案（àn）。有了治（zhì）理方案（àn），就可（kě）以排（pái）出治理的工藝流程了。然後就可（kě）以進入項目的設計階段（duàn）了（le）。

六、項目（mù）設計

對於大型項目的設計，一般（bān）需要經過初步設計-施工（gōng）設計兩個階（jiē）段（特大型（xíng）項目還需（xū）經過擴大初步設計階段），但是芭乐视频APP污所接觸的VOCs治理（lǐ）項目，絕大多數都是（shì）比較小的（比如（rú）幾百萬，上千萬），就沒有（yǒu）必要（yào）分成幾段設計了（le）。

在進行項目設計時，一定要根據國家（jiā）的（de）和地方環保部（bù）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（háng）設計。我國在這方麵作了大量的工（gōng）作。可參考（kǎo）有（yǒu）關設計手冊。另（lìng）外（wài），在細節上還要注意：

1、首（shǒu）先要樹（shù）立一個整體觀念，即應該整體（tǐ）考慮揮發性（xìng）有機物的處理工藝，這是我多（duō）次強調過的。

應該把一個VOCs處理係統，作（zuò）為一個（gè）係（xì）統工程來處（chù）理！不能單獨隻注重主體處理（lǐ）裝（zhuāng）置。

對於一個處理係統，它包括“廢（fèi）氣的預（yù）處理（處理後的廢氣要達到進（jìn）入（rù）主體裝置的條件，這些條（tiáo）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（huà）等等）—達標排（pái）放”，這些隻是一個主係統（tǒng），其它還應該包括：阻火器、風機的選型（xíng）及（jí）安裝位置以及排氣筒等等，這些都必須結合工程實際進行設計。

2、要了解（jiě）設置阻火器的目的，主要是為了將處理係統（tǒng）與（yǔ）主（zhǔ）生產係統實行嚴格的隔離（lí），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標準生產的產品，切不可自（zì）己隨意製作。

3、安裝風機的目的一方（fāng）麵是（shì）為克服整個係統的阻力，另一個問題（tí）是為了保證（zhèng）整個係統運行（háng）過程中呈現微負壓狀態，防止廢氣泄漏（lòu）。

4、風（fēng）機（jī）風量的設計要（yào）有以廢氣濃度為依據，比如（rú）催化燃燒要求氣體濃（nóng）度必須在爆炸極限下線25%，如（rú）果來氣（qì）濃度超過這個數（shù）據，則必須對它（tā）進行稀釋，那麽（me）你處理的風量就是你稀釋後的實際風量。另外，為適應係統風量的變化（比如係統（tǒng）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。這才是你設計的風機風量。

5、風機壓（yā）頭（tóu）的選擇必須對處理係統中各種氣體通道分別進（jìn）行阻力計算，然後求出總阻力，然後再（zài）乘以115%。這就是選擇風機（jī）壓頭的依據。

6、其它還有更細致的東西，如：氣體（tǐ）的收集、管道的布置、預處理的方法（比如顆粒物、水分油滴的清除、溫度和濃度的調（diào）節（jiē）等）；

另外（wài）還有：

設備材料的選擇；

換熱方（fāng）式的選擇和換熱計（jì）算；

電氣、控製係統（tǒng）的設計；

安全、事故應急係統保障；

等等.......

   這些內容有關技術（shù）資料和書籍上都有詳細介紹，希望大家能（néng）夠結合自（zì）己（jǐ）的經驗與理論結合（hé）起來，盡可能地完善整個工程設計。

   總之，希望大家在進行工藝設（shè）計時多問幾個為（wéi）什麽？對於（yú）你采用的技術，要搞清楚它的原（yuán）理，隻有這樣（yàng），你才能做到舉一反三，將來再遇到類似的問題（tí），你才能去獨立完成（chéng）。這是一個積累的過程。

以上我囉囉嗦嗦說了不（bú）少，錯誤在所難免（miǎn）。希（xī）望大（dà）家多提寶貴的批評意見。

必須（xū）明確：對於一（yī）個項目（mù），確定工藝流（liú）程是關鍵。過去在有（yǒu）機廢（fèi）氣設計方麵，曾經出現過重設備、輕工藝的錯誤認識，認為，隻要有了設備就可以包打天下，這種想法，實踐證明，是非常錯（cuò）誤的！因此，一個（gè）項目要想（xiǎng）成功，必須進行精準的工藝設計。

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

從VOCs治理技（jì）術來看，由於（yú）VOCs治理技術的體係複雜，無論是業主單位還是（shì）管理部（bù）門（mén）對具體的汙染源治理工（gōng）作都沒有相關的經（jīng）驗可以參考，在進行技術和工藝選擇（zé）時感到無從（cóng）下（xià）手，所以往往由於技術選擇不當，無法滿足環（huán）保設施治理效率和穩定運行水平，難以實現達標排放，造成重複治理的現象較普（pǔ）遍。

   企業（yè）在進行技術選擇時沒有針對性，造成技術（shù）不當，治理設施難（nán）以達標排放。從2018年環保督查的反饋結果來看，這個問題最為突出。據業界權威報（bào）告表示，大部分企業普遍采用的低溫（wēn）等離子體（tǐ）、光氧化以及一（yī）次性活性炭吸附技術占了大多數，在京（jīng）津冀地區約占治理企業的80%以上，其中大部分企業(約占80%以上)都不能達標排放。近期生態環境部通報《2018-2019年藍天保衛戰重點區域強化監督情況》中VOCs整（zhěng）治不到位問題，有不（bú）少（shǎo）企業安裝（zhuāng）了“單一”治理工藝措施，設施難達（dá）標直排VOCs被生態環（huán）境部通報曝光。

由於部分企（qǐ）業使用活性炭、等離子、光（guāng）氧催化工藝等低端應付的方式進（jìn）行治（zhì）理，導（dǎo）致處理效率（lǜ）隻有10%-30%。

廊坊執法檢查出的突出共性問題

一（yī）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（xìng）炭（tàn）或未將廢活（huó）性炭按照危險廢物轉移聯單處理，致使廢氣通過不具備吸附能力的活性炭處理排放（fàng）。

二是治理去除效果不明顯。在專項巡查工作中發現部分行業、企業采取等離子（zǐ）、光氧（yǎng）催化工藝進（jìn）行處（chù）理，經手持快速檢測（cè）儀測試，據廢氣處理前後汙染物濃（nóng）度測算，處理效率隻有（yǒu）10%-30%。

從監管（guǎn）的角度出發，據不完全統計截至目前全國已經有廊坊、蘇州、佛（fó）山、山西、河北、江蘇、山東等10多個省市的生態環境（jìng）部門出台了紅（hóng）頭文（wén）件對當地（dì）企業提出明確要（yào）求："不建（jiàn）議"或"淘汰"或“不鼓勵”單一活（huó）性炭吸附、光氧催化、低溫等離（lí）子處理工（gōng）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（yè）將列入為重點（diǎn）監管或優先（xiān）納入錯峰停產的名單。

從技術（shù）角度出發，技（jì）術本身並無“好壞（huài）”之分,找到適合自己的才（cái）是關（guān）鍵，在（zài）哪兒（ér）用、如何運用才是關鍵。換言之，VOCs治理方法本身（shēn）沒有好壞之（zhī）分,任何VOCs處理技術都有其優缺點和適用範（fàn）圍（wéi）；隻有針對（duì）不同（tóng）VOCs廢氣的特點,確定最（zuì）合適的方法,才能取得好的處理效果。鼓（gǔ）勵（lì）企業采用多種技術組合（hé）工藝，提高VOCs治理效（xiào）率。

低溫等離子、光催化等技術也不能一棒子打死、用來處（chù）理低濃度有機廢氣或惡臭氣體在工程設計合理的前期（qī）下（xià）還是有較好的（de）適用性；采用活性炭吸附技術，應配備脫（tuō）附工藝，或定期（qī）更換活性炭並建立台賬。目前不少省（市）管理部門（mén）的文（wén）件對此也給出了明確的技術引（yǐn）導。

江蘇省（shěng）發布《打（dǎ）贏藍天保衛戰三年行動計劃實施方案》中明確提出開展VOCs整治專項（xiàng）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（dǐ）前，地方環保部門或委托的第三方（fāng）治理單位對采取單一活性（xìng）炭吸附（fù）、噴淋、光催（cuī）化、吸收等（děng）治理措施的企業進行抽查，依法依規查處違法排汙企業，公布治理效果不達（dá）標、造假等第三（sān）方治理單位，禁止其在省內開展相（xiàng）關業務。

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

多地（dì）環保單位對活性炭、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（bāo）裝印刷行（háng）業揮發性有機物整（zhěng）治規範》”，指出“廢氣處理（lǐ）采用（yòng）用高（gāo）效治理（lǐ）措施，不宜采用單一活性炭吸附工（gōng）藝”、“在汙染總量規（guī）模不大（dà）且濃（nóng）度低、周邊環（huán）境不明剛的前提下，采用UV光催化法（fǎ）與吸收技術配套聯合處理”

2、2018年，蘇州市環保局要求：建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧（yǎng）化等單級治理技術，鼓勵（lì）采用（yòng）預處理後吸附（fù）脫附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高效處理技術，並確保VOCs去除率達到相（xiàng）關文件要求。

3、2018年2月（yuè），佛山市環境保（bǎo）護委員會發布“佛山市家具製（zhì）造行業（yè）大氣汙染深化整治工作方案”，工作任務第（五）條描述：.....第三方治理技（jì）術建議（yì）不使用等離（lí）子、單純活性炭吸附、光催化氧（yǎng）化（huà）等單級治理技術，鼓勵采用前處理後吸附脫（tuō）附、催化燃燒、燃燒等汙染（rǎn）物去除效率較高的（de）技術。

4、2018年3月，河北廊坊大氣辦發布（bù）《廊坊市涉揮發（fā）性有機物（VOCs）企（qǐ）業深度治理專項工作（zuò）方案》。對（duì）一次性投入低、但因運（yùn）行維護成本過高，不具備環境經濟效益的（de）治理工藝（yì），處理效率較低，無法保證處理設施能夠連續（xù）穩定高效處理VOCs的處（chù）理工藝（yì），一律納入夏秋季錯峰名單（dān）。治理工藝包括：單一活（huó）性炭吸附處理工藝、光氧（yǎng）催化處理工藝、處理易燃易爆（bào）VOCs使（shǐ）用的低溫等離子處理工（gōng）藝。