如何作（zuò）好VOCs治理工藝設計方案

華北電力大學（xué）環境科學與工（gōng）程係  李守信    

在實際工作中經常會有人向（xiàng）我提出：老師，你給講（jiǎng）幾個（gè）案例吧！這時候我會回答：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，它就像小學生剛剛（gāng）學習書法時所用（yòng）的字帖，初學者隻能一筆一筆地照著字帖去描，至於為（wéi）什麽這樣描？不清楚。描好了，最多也隻能（néng）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，更不要說去超越它了！

對於一個VOCs治理工程，比描一個字帖（tiē）的情況要複雜得多，如果你光依靠（kào）案例去（qù）搞一個（gè）治理（lǐ）方案，恐怕十（shí）有八九會出問題。因為一方麵，你的治理（lǐ）項目的實際情況與案例的實際情況（kuàng）往往差別較（jiào）大；另外，你對案例中（zhōng）提出的工藝原理不一（yī）定完全明（míng）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（jiàn）得都熟悉；更重要的是，你處理的VOCs種類是否（fǒu）與案例中完全相同等等。這些因素，恐怕往往（wǎng）會使你的設（shè）計方案（àn）存在很大的隱患！

如何作好VOCs治理工藝設計？我想講講我的方法，供（gòng）大家參考。

記得我在2015年12月由中華環保聯合（hé）會在上海舉辦的“第二期揮發性有（yǒu）機物（VOCs）汙染治理與監（jiān）測技術培訓班”上作過一個（gè）講座，題目是：“揮發性有機物（wù）處（chù）理工藝係統”。在講座中，我對處理（lǐ）工藝係（xì）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藝如（rú）何進行設計的問（wèn）題。因為采用什麽樣的設備是由工藝決定的，為此，當我們接到一個項目時，首（shǒu）先考慮的是處理工藝，而不是用什麽設（shè）備。這一點是我特別強調的。

一、VOCs治理工藝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處理所涉及的都是易燃易爆的氣體，因此，要求設計人員必須具備一定的化學化工基礎，對所處理的物（wù）質性（xìng）質要有一定的（de）了解，尤其是物質的爆炸極限、溶解性、飽和蒸汽壓、沸點等，一定要掌握。

2、必須掌握設備乃至整個係統的安全知（zhī）識（shí）。由於治（zhì）理的對象絕（jué）大多數都屬（shǔ）於易燃易爆

氣體，所以在揮發性有機物治理（lǐ）工程中，無一（yī）例外地強調安全（quán）第一！因（yīn）此，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）諸如阻火設（shè）施、電（diàn）氣（qì）係統、氣體輸送係統的（de）安全措施要認真熟悉並掌握。                                 

二、認真分析所處理物質的理化性（xìng）質

現在查明（míng）的對人類和環境造成危害的VOCs就有數百種，我們經常（cháng）接（jiē）觸到的也有200多種。這些物（wù）質，它們的性（xìng）質（zhì）各異（yì），又（yòu）都是（shì）易燃易爆（bào）的。它（tā）們的性質直接決定了你采取什麽樣的技術（shù）去處理它們？而采用這些技術的細節等。比如（rú）：

物質分（fèn）子的分子量及其極性、分（fèn）子動力學直徑、沸點（diǎn）等，直接影響著它（tā）們（men）的（de）吸附特性；

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

物質的爆炸極限（xiàn），直接影響著設（shè）備運行的（de）安（ān）全性——這一點特別要（yào）引起（qǐ）重視！！

物（wù）質的燃燒熱（rè），直接影（yǐng）響（xiǎng）著燃燒工藝的選擇與應用；

等等......

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

三、處理工藝係統的組（zǔ）成（chéng）

一（yī）個完整的VOCs處理係統是由以下部分組（zǔ）成：  

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

阻火器（qì）必須選擇符合國家標（biāo）準的設備，千萬不能兒戲；

廢氣處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，

以防止廢氣泄露；

排氣筒按照規範要（yào）求，要高於附近最高建築物15m以上。

四、進行汙染源（yuán）調查

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

1、汙染（rǎn）源產生的源頭，即（jí）產生汙染物的主體（tǐ）生產（chǎn）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（gōng）藝；

2、汙染物的種類和成分以及各成分的（de）濃度；

3、廢（fèi）氣排放方式（連續還是間歇）及濃度的變化；

4、廢氣排氣溫度及壓力（lì）；

5、廢氣排放點（大小、分布情況）；

五、確定治理（lǐ）方案（àn）

1、治理方案的確（què）定原則（zé）

   優（yōu）先采用資源回收技術，然後再考慮消除技術。判斷標準可首先考慮廢氣成分和（hé）濃度，一般來說，若成分不太複雜、濃度比較高（比如＞2000mg/m3）,回收後又可以分離（lí）的廢氣（qì），一（yī）般可以考慮回收；但要考（kǎo）慮經（jīng）濟上的（de）可行性。如果以上兩個條件都不（bú）能滿足，那麽就隻能考慮（lǜ）消除技術，但要盡可能地回收熱量（liàng）。

2、治理方（fāng）案的確（què）定

   根（gēn）據治理（lǐ）方案的確定原則，再（zài）結合汙染源調查獲得的數據，就可以（yǐ）初（chū）步確定治理方案。有了治（zhì）理方案，就可以排出（chū）治理的（de）工（gōng）藝流程了。然後就可以進入項目的設計階段了。

六、項目設（shè）計

對於大型項目的設計，一般需要（yào）經過（guò）初步設計-施（shī）工設計兩個階段（特（tè）大（dà）型項目還需經過擴大初步設計階段（duàn）），但是我們所接觸的VOCs治理項目，絕大多數都是比較小的（比如幾百萬，上千萬），就沒（méi）有必要分成（chéng）幾段設計了。

在進行項目設（shè）計時，一定要根據國家的（de）和地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計原則進行設計。我（wǒ）國在這方麵作了大量的工作。可參考有關設計手（shǒu）冊。另（lìng）外，在細節上還要注意：

1、首先要樹立一個整體（tǐ）觀念，即應（yīng）該整體考慮揮發性有（yǒu）機物的處理工藝（yì），這是我多次（cì）強調過的。

應該把一個VOCs處理（lǐ）係統，作為一個（gè）係統（tǒng）工程來處理！不能單獨（dú）隻注重主體處理裝置。

對於一個處理係統，它包（bāo）括“廢氣的預處理（處理後（hòu）的廢氣要達到（dào）進入主體裝置的條件，這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（wèi）置以及排氣筒（tǒng）等等，這些都必須結合工程實際進行設計。

2、要（yào）了解設（shè）置阻火器的目的，主要是為了將處理係統與主（zhǔ）生產係統實行嚴格的隔離，當任何一方發生著火時不應影響（xiǎng）另一（yī）方。同時強調，阻（zǔ）火器必須采用正規廠家（jiā）按（àn）照國家標準生產的產品（pǐn），切不可自己隨意製作。

3、安裝風機的目的一（yī）方麵是為克服整個係統的阻力，另一個（gè）問題是為了保證整個（gè）係統運行過程中呈現微負壓狀態，防止廢氣泄漏。

4、風機風量的設計要（yào）有以廢氣濃度為依據，比如（rú）催化燃燒要求氣體濃度必須在爆炸極限下線25%，如果來氣濃度（dù）超過這個數據，則必須對（duì）它進行稀釋，那麽你處理的風量就是你稀釋後的實際風量。另外，為適應（yīng）係統風量的變化（比如係統漏氣、生產過程的波動等），設計（jì）風量還必須留有裕量，根（gēn）據經驗，一般取120%的係數。這才是你設計的風機風量。

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

6、其它（tā）還有（yǒu）更細致的東西，如（rú）：氣（qì）體的（de）收集、管道的布置、預處理的方法（比如顆粒物、水分（fèn）油滴的清（qīng）除、溫度和濃度的（de）調節等）；

另外還有：

設備材料的（de）選擇；

換熱方式的選擇和換熱計算；

電氣（qì）、控製係（xì）統的設計；

安全、事故應急係統保（bǎo）障；

等等.......

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

   總之，希望（wàng）大家在進行工藝設計時多問幾個為什麽？對於你采用（yòng）的技術，要搞清楚它的原（yuán）理，隻有這樣，你才能做到舉一反三，將來再遇到（dào）類似的問題，你才能去獨立完成。這是（shì）一個積累的過程。

以上我囉囉嗦嗦（suō）說了不少，錯誤在所難（nán）免。希望大家多提寶貴的批（pī）評意見。

必須明確：對於一個項目，確定（dìng）工藝流程是關（guān）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）誤認識，認為，隻要有了設備就可以包打天下，這種想（xiǎng）法，實踐證明，是非常錯誤的（de）！因此（cǐ），一個項目要（yào）想成功，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（hé）企業數量多,排放條件複雜,監管非常困難，治理難度也非常大。

從VOCs治理技術（shù）來看，由於VOCs治理技術的體係複雜（zá），無論（lùn）是業主單位還是管理部門對具體（tǐ）的汙染源（yuán）治理工作都沒有相關的經驗可（kě）以參考，在進行技術和工藝（yì）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（zú）環保設施治理（lǐ）效率和穩定運行水平，難以實現達標排放，造成（chéng）重複治理的現象較普遍。

   企（qǐ）業（yè）在進行技術選擇時沒有針對性，造（zào）成技術（shù）不當，治理設施難以（yǐ）達標（biāo）排（pái）放。從2018年環保督查的反饋結果來看，這個問題最為突出。據（jù）業界權威報告表示，大部分企業普（pǔ）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數，在京津（jīn）冀地區約占治理企業的80%以上，其中大（dà）部分企業(約占80%以上)都不能（néng）達標排（pái）放。近期生（shēng）態環境部通報《2018-2019年藍天（tiān）保（bǎo）衛戰重點區域強化監督情況》中（zhōng）VOCs整治不到位問（wèn）題，有不少企業安（ān）裝了“單一”治理（lǐ）工藝措施，設施難達標直排VOCs被生態環境部通報曝光。

由於部分（fèn）企業（yè）使用活性炭、等離（lí）子、光氧催（cuī）化工藝等低端應付的方式進行（háng）治理，導致處理效率隻有10%-30%。

廊坊執法檢查（chá）出的突出共性問題

一是部分企業使（shǐ）用活性炭進行（háng）治理，實際情況為長（zhǎng）期不更換（huàn）活性炭或未將廢活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（néng）力的活性炭處理排放。

二是（shì）治理去除效果（guǒ）不（bú）明顯。在專項巡查（chá）工作中發現部分行業、企業采取等離子、光氧催化工藝進行處理，經（jīng）手持（chí）快速檢測儀測試，據廢氣處（chù）理前後汙染物濃度測算，處理（lǐ）效（xiào）率隻有10%-30%。

從監管（guǎn）的角度出發，據不完全統計截至目前全（quán）國已經有廊坊、蘇（sū）州（zhōu）、佛山、山西、河北、江蘇、山東等10多個省市的（de）生態（tài）環境部門出台了紅頭文件對當地企業提出明確要求："不建（jiàn）議"或"淘汰"或“不鼓勵”單一活性炭吸附、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（dān）一治理措施處理VOCs廢（fèi）氣的企（qǐ）業將列入為重點監管或優先納（nà）入錯峰停產的名單。

從技術角度出（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（zhì）理方法本身沒有好壞之分（fèn）,任何VOCs處理技術都（dōu）有其優缺（quē）點和適用（yòng）範圍（wéi）；隻有針對不同VOCs廢氣的特點,確定最合適的方法,才（cái）能取得好的（de）處理效果。鼓勵企業采用多種技術（shù）組合工藝，提高VOCs治（zhì）理效率。

低溫等離子、光催化等（děng）技術也不能一棒子打死、用來處理低濃度有機廢氣或惡臭氣體在工程設計合理（lǐ）的前期（qī）下還（hái）是有較好（hǎo）的適用性（xìng）；采用活性炭吸附技術，應配備脫附（fù）工藝，或定期（qī）更換活性炭並建立台賬。目前不（bú）少省（市）管理部門的文件對此也給出了明確的技術引導。

江蘇省發布《打（dǎ）贏藍天保衛戰三年行動計劃（huá）實（shí）施方案》中明確提出開（kāi）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（bǎo）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（lín）、光催化、吸收等治理措施的企業進（jìn）行抽查，依法依規查處違法排汙企業，公布治理效果不達標、造（zào）假等第三方治理單位，禁止其在省內開展相關業務。

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

多地環保單位對活性炭、光氧（yǎng）及等離子技術（shù）處理VOCs廢氣的要求和建議

1、2018年11月1日，長沙（shā）市環保局發布“關於印發《長沙（shā）市包裝印刷行業揮發（fā）性有（yǒu）機物整治（zhì）規範》”，指（zhǐ）出（chū）“廢氣處（chù）理（lǐ）采用用高效治理措施，不宜采用單一活性炭吸附工藝”、“在汙（wū）染總量規模不大且濃度低、周邊環境（jìng）不明剛的前提下，采用（yòng）UV光（guāng）催（cuī）化（huà）法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（děng）離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治（zhì）理技術，鼓勵采（cǎi）用預處理後吸附脫（tuō）附、催化燃燒、蓄熱燃燒等高效處理（lǐ）技（jì）術，並確保VOCs去除率達到相關文件（jiàn）要求。

3、2018年2月，佛山市（shì）環境保護委員（yuán）會（huì）發布“佛山（shān）市家具製造行業大氣汙染深化整治工作方案”，工作任務第（五）條描述：.....第三方治理技術（shù）建議不使用等離子、單純活性炭吸附、光催化氧化等單級治理技術，鼓勵采用前處理（lǐ）後吸附脫附、催化燃燒、燃（rán）燒等汙染物（wù）去除效率較高的技術。

4、2018年3月，河北廊（láng）坊大氣辦發布《廊坊市涉揮發性有機物（VOCs）企業深度治（zhì）理專項工作方案》。對一次性投入低、但因運（yùn）行維護成（chéng）本過高，不具備環境經（jīng）濟效益的治理工藝，處理效率較低，無法保證處理設施能夠連續穩定高效處理VOCs的處理（lǐ）工藝，一律納入夏秋季錯峰名單。治理工藝包括：單一活性炭（tàn）吸附處理（lǐ）工（gōng）藝、光氧催化處理工藝、處理易燃易爆VOCs使用的低溫等離子處理工（gōng）藝。