對(duì)長三角典型大城市213家重點(diǎn)領(lǐng)域企業(yè)398套廢氣處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行了基本調(diào)查,并對(duì)吸氣、消化、冷凝、光氧催化/催化氧化、超低溫等離子技術(shù)、點(diǎn)燃和生物處理技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了剖析,并對(duì)上解技術(shù)的不同成分工藝在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況及其具體的VOC清潔實(shí)際效果進(jìn)行了剖析。研究結(jié)果表明:吸咐是最常用的VOCs解決技術(shù),具有廣譜性,應(yīng)用占有率為47.49%,吸咐再造與點(diǎn)火、冷疑等尾端解決技術(shù)相融合后能達(dá)到90%的清潔效率,此外,廢吸收劑使用量減少超過90%,完成了VOCs廢氣處理的資源化再生及電力化;消化吸收、冷疑、光氧催化/催化氧化、超低溫等等離子技術(shù)及生物法等解決工藝具有一定的選擇性和可喜性。選擇有效的組合解決技術(shù),可以充分發(fā)揮不同解決技術(shù)的優(yōu)勢(shì),保證解決系統(tǒng)軟件的準(zhǔn)確性和可靠性。
長三角地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一,同時(shí)也是我國資源利用率高、VOCs大氣污染物排放相對(duì)密度大的地區(qū)之一,資源利用率高。VOCs和NO在太陽紫外線照射下會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)變化形成O3,雖然現(xiàn)階段NOx濃度有所下降,但現(xiàn)階段在我國VOCs治理上進(jìn)入瓶頸期,造成?O3環(huán)境污染較大。在長三角地區(qū)工業(yè)化生產(chǎn)的主題活動(dòng)中產(chǎn)生的VOCs是本地區(qū)大氣O形成的主要控制因素[10],現(xiàn)階段長三角地區(qū)自然環(huán)境空氣指數(shù)的改善,關(guān)鍵在于工業(yè)生產(chǎn)VOCs治理的成果。
常熟市是長三角地區(qū)重要的區(qū)域中心城市之一,擁有較多的中型規(guī)模以上企業(yè),具有較強(qiáng)的外向型經(jīng)濟(jì),生產(chǎn)率較高,具有長三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展的典型特征[11]。調(diào)查對(duì)象是常熟市一區(qū)的一家企業(yè),調(diào)查對(duì)象包括電子機(jī)械和器械生產(chǎn)制造(電子器件和半導(dǎo)體行業(yè)占主導(dǎo)地位)、通用/專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)制造和金屬制品制造(機(jī)械加工領(lǐng)域占主導(dǎo)地位)、汽車工業(yè)和制藥制造業(yè)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),這些行業(yè)發(fā)展迅速,代表了中國先進(jìn)水平。
《大氣十條》和《十三五》綠色生態(tài)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)總體規(guī)劃明確提出,今年各地VOCs排放總量要比2015年減少10%以上;各地紛紛出臺(tái)基于當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)布局和VOCs環(huán)境污染狀況的相應(yīng)措施和標(biāo)準(zhǔn)。2016年江蘇明確提出“兩減六治三提升”專項(xiàng)整治,要求今年全省VOCs排放總量控制在20%以上,重點(diǎn)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域VOCs排放總量控制在30%以上;常熟市對(duì)此進(jìn)行了調(diào)研,對(duì)全省VOCs排放總量控制工作進(jìn)行了全面部署,明確提出VOCs節(jié)能減排占22%。為了實(shí)現(xiàn)上述總體目標(biāo),本地區(qū)生態(tài)環(huán)境局分行業(yè)、分區(qū)域、分機(jī)構(gòu)、分權(quán)威專家對(duì)我區(qū)企業(yè)進(jìn)行VOCs有機(jī)廢氣檢查。本文對(duì)該地區(qū)266家涉及VOCs排放的企業(yè)進(jìn)行了調(diào)查研究,初步剖析了不同VOCs治理技術(shù)在該地區(qū)關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用情況及其解決實(shí)際問題的效果,為工業(yè)生產(chǎn)VOCs廢氣治理技術(shù)的選擇提供一定的參考。
第一,研究對(duì)象和方式。
1.1研究目標(biāo)
綜合考慮所調(diào)查行政區(qū)域內(nèi)各領(lǐng)域占有率、公司VOCs消耗情況以及我國行業(yè)規(guī)范和地方政府管理資料的實(shí)際規(guī)定,將制藥生產(chǎn)制造、包裝印刷、汽車工業(yè)、化工原料和化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)制造、硫化橡膠和塑料制品、電子機(jī)械和器械生產(chǎn)(以電子器件和半導(dǎo)體材料為主)、通用/專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)制造以及金屬制品業(yè)(以機(jī)械加工為主)作為調(diào)查對(duì)象,作為典型領(lǐng)域的VOCs成分,調(diào)查范圍內(nèi)的有機(jī)廢氣成分不包括HCl和NH3等無機(jī)物,有機(jī)廢氣或成分含量極低。
2.1采用VOCs廢氣處理技術(shù)的情況。
調(diào)查中,213家擁有廢氣處理設(shè)備的公司共有398套廢氣處理系統(tǒng)軟件(包括構(gòu)成過程處理系統(tǒng)軟件),如圖2所示,在這些軟件中,共有76套預(yù)處理系統(tǒng)軟件,占總比例為19.10%;含過程處理系統(tǒng)軟件占總比例為189套,占總比例為47.49%;含消化吸收過程處理系統(tǒng)軟件占總比例為89套,占總比例為22.36%;含冷疑、光氧催化/催化氧化、超低溫等離子技術(shù)、點(diǎn)燃法和生物法處理系統(tǒng)軟件占總比例為1.26%、4.52%、3.77%、9.05%和0.75%。
準(zhǔn)備處理系統(tǒng)軟件通常用于去除化學(xué)顆粒,如焊接煙塵,金屬化合物,煙塵等。處理法一般選用袋式除塵器、脈沖除塵、濾筒除塵、旋風(fēng)除塵或靜電除塵器,在重力或靜電場(chǎng)作用下,借助慣性力對(duì)固體顆?;蛞后w焊接煙塵進(jìn)行清潔,而對(duì)VOCs無實(shí)際清潔效果,一般用作各種VOCs廢氣處理系統(tǒng)軟件的外置預(yù)處理對(duì)策,確保事后清潔對(duì)策的順利運(yùn)行。調(diào)查企業(yè)中,僅設(shè)預(yù)處理系統(tǒng)軟件的工藝一般用于處理空氣污染物為細(xì)顆粒物的廢氣。
吸氣工藝是現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中處理VOCs廢氣最常用的工藝,采用比面積大的多孔材料吸氣裝置,使VOCs空氣污染物固定不動(dòng)。研究公司選擇的吸收劑重點(diǎn)是活性炭顆粒、蜂窩活性炭、化學(xué)纖維活性碳、沸石分子篩、凹凸棒和偏堿型吸收劑,在這些吸收劑中,選擇了活性炭過濾含顆粒的解決系統(tǒng)軟件有141套,40套含蜂窩活性炭,5套含沸石分子篩,5套含化學(xué)纖維活性碳、凹凸棒和偏堿型吸收劑。
目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的VOCs尾氣處理工藝是消化吸收法,消化吸收液一般為溶液、NaOH等堿性溶液、NaClO等還原性水溶液和綠色植物液等。對(duì)于水溶性較好或易于與消化吸收液相反應(yīng)的VOCs廢氣處理實(shí)際效果較好。
以涼水、冷凍食鹽水或液態(tài)氮為制冷劑,將VOCs組分從液體中提取出來,冷疑成液體,完成VOCs有機(jī)廢氣的凈化。
光-氧催化過程利用短光波長較高的紫外能量將VOCs分子結(jié)構(gòu)鏈切斷,或水解O2生成O3,利用O3的強(qiáng)氧化性清洗VOCs;催化氧化過程利用納米二氧化鈦在特定光波長的陽光下產(chǎn)生·OH等特定官能團(tuán),利用特定官能團(tuán)的強(qiáng)氧化性清洗VOCs。
超低溫等離子技術(shù)過程是在另一種靜電場(chǎng)作用下,引起許多高能量電子器件負(fù)電子VOCs分子結(jié)構(gòu),使其產(chǎn)生水解、分解和激發(fā),從而產(chǎn)生一系列繁雜的化學(xué)變化,使生物大分子VOCs變成像H2O和CO2這樣的小分子水化學(xué)物質(zhì)。等離子技術(shù)的超低溫充放電方式包括物質(zhì)阻隔式充放電、弧形放電、弧形放電、微波加熱式充放電和頻射式充放電。
它是利用VOCs本身的可燃特性,將VOCs轉(zhuǎn)化成無害的H2O、CO2等化學(xué)物質(zhì),根據(jù)反應(yīng)溫度分為立即加熱燃燒和催化燃燒兩種,立即加熱燃燒反應(yīng)溫度一般在750℃以上,催化燃燒反應(yīng)溫度一般在250℃上下。結(jié)合陶瓷儲(chǔ)熱技術(shù),可以進(jìn)一步降低能耗,提高?熱利用的高效率,發(fā)展成為一種儲(chǔ)熱式加熱點(diǎn)火和儲(chǔ)熱催化燃燒裝置工藝。
生物學(xué)方法是利用微生物對(duì)VOC組分進(jìn)行消化吸收代謝,將其轉(zhuǎn)化成無害的H2O、CO2及其碳酸鹽等化學(xué)物質(zhì),一般分為生物清洗和生物過激反應(yīng)。
2.2VOCs尾氣處理工藝組成情況。
一般工業(yè)生產(chǎn)的VOCs化學(xué)品有數(shù)百種,工業(yè)廢氣成分比較復(fù)雜,多見性化合物,性質(zhì)差異較大,單用一種凈化技術(shù)在凈化效果和運(yùn)行能耗方面一般不能考慮市場(chǎng)需求。所以在具體的工程項(xiàng)目中,根據(jù)有機(jī)廢氣的性質(zhì)及解決方法的規(guī)定,出現(xiàn)了對(duì)成分使用的多樣化解決技術(shù)。
調(diào)查了213家擁有廢氣處理設(shè)備的企業(yè),其技術(shù)構(gòu)成情況見圖3。前期去除微粒的處理方法無法合理清潔VOCs有機(jī)廢氣,故將僅設(shè)前期處理的系統(tǒng)軟件單獨(dú)列出,不作為合成工藝考慮。