化工園區(qū)企業(yè)VOCs排放治理技術(shù)的評(píng)價(jià)分析

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在室溫下蒸汽壓大于133.32Pa、且在大氣環(huán)境中沸點(diǎn)在50~250℃的易揮發(fā)有機(jī)化合物。VOCs種類繁多，成分復(fù)雜，有研究表明，VOCs是臭氧和二次有機(jī)顆粒物的重要前體物。
目前工業(yè)源排放的VOCs已經(jīng)成為我國(guó)VOCs主要來源。石油化工行業(yè)作為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，工藝過程容易產(chǎn)生大量VOCs，排放量大且排放點(diǎn)分散。而化工園區(qū)則是以石化化工產(chǎn)業(yè)為紐帶形成的加工體系匹配、產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)聚集地?；@區(qū)內(nèi)企業(yè)大多屬于石油化工、生物化工、精細(xì)化工行業(yè)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，排放的VOCs種類多、成分復(fù)雜，VOCs污染十分嚴(yán)重。
隨著我國(guó)化工園區(qū)數(shù)目的迅速增加，化工園區(qū)內(nèi)企業(yè)排放VOCs引起的環(huán)境問題越來越受人們的關(guān)注。而我國(guó)對(duì)化工園區(qū)各類VOCs治理技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)行情況缺乏系統(tǒng)調(diào)查。如何評(píng)價(jià)并選擇合適的排放治理技術(shù)也是亟待解決的問題。因此，本研究選取浙江省杭州灣沿岸的某典型化工園區(qū)，對(duì)化工園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)的VOCs排放特征和治理技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)VOCs排放治理技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
一、評(píng)價(jià)對(duì)象及方法
1.1評(píng)價(jià)對(duì)象
化工行業(yè)是浙江省支柱產(chǎn)業(yè)之一，經(jīng)國(guó)家認(rèn)定的化工園區(qū)多達(dá)十幾家。本文選取浙江省杭州灣南岸某化工園區(qū)作為評(píng)價(jià)對(duì)象，該化工園區(qū)以精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)為主。
1.2評(píng)價(jià)方法
首先對(duì)化工園區(qū)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，調(diào)查信息包括生產(chǎn)工藝、VOCs排放情況和VOCs治理技術(shù)與運(yùn)行情況等，最后對(duì)匯總的信息進(jìn)行分析整合。
化工園區(qū)企業(yè)VOCs排放治理技術(shù)的評(píng)價(jià)包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面。在技術(shù)方面，從企業(yè)實(shí)際應(yīng)用情況闡明技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，分析技術(shù)在應(yīng)用過程的問題。在經(jīng)濟(jì)方面，計(jì)算企業(yè)在安裝和運(yùn)行處理技術(shù)的投資費(fèi)用和運(yùn)行成本。
二、評(píng)價(jià)結(jié)果
2.1行業(yè)概述
本次研究調(diào)研了化工園區(qū)77家化工企業(yè)，分為專用化學(xué)產(chǎn)品制造、涂料、油墨、顏料及類似產(chǎn)品制造、農(nóng)藥制造、化學(xué)藥品原料藥制造、日用化學(xué)產(chǎn)品制造、化學(xué)藥品制劑制造、生物藥品制造和其他八大類。

2.2化工園區(qū)VOCs排放特征
（1）排放點(diǎn)多，排放量大，無組織排放嚴(yán)重。園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)通常有多套生產(chǎn)設(shè)備，每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備都分布幾十個(gè)VOCs排放點(diǎn)，且VOCs大多低空無組織排放，廠界廢氣濃度較高。
（2）間歇性排放多。精細(xì)化工的反應(yīng)過程基本為間歇反應(yīng)，VOCs排放也呈間歇性排放。
（3）VOCs排放組分不穩(wěn)定。生產(chǎn)的原輔料成分復(fù)雜，排放的VOCs組分和濃度變化大，同一套裝置在不同時(shí)期排放的污染物組分不一致。
（4）VOCs廢氣影響范圍廣?；て髽I(yè)排放的VOCs大多具有惡臭異味，嗅閾值低、易擴(kuò)散、影響范圍廣，因此化工園區(qū)經(jīng)常收到周邊居民關(guān)于惡臭異味的信訪投訴。
（5）“跑冒滴漏”等現(xiàn)象產(chǎn)生VOCs排放。由于生產(chǎn)的易燃、易爆物質(zhì)多，反應(yīng)過程激烈，加上生產(chǎn)裝備水平和工藝技術(shù)水平較低及管理不善，“跑冒滴漏”等現(xiàn)象導(dǎo)致VOCs排放。
2.3化工園區(qū)VOCs排放治理技術(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果
園區(qū)內(nèi)安裝有處理設(shè)施的企業(yè)比例為85%。不同VOCs處理技術(shù)的使用比例如圖2所示。堿吸收法為使用率最高的處理技術(shù)，其次為水吸收+堿吸收、氧化吸收+堿吸收、酸堿吸收。由此可知，吸收法為該化工園區(qū)的主流處理技術(shù)。
對(duì)園區(qū)內(nèi)VOCs治理技術(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。吸附法和吸收法的技術(shù)成熟度最高，投資成本和運(yùn)行成本較低，但VOCs的去除率差別大，效果不穩(wěn)定。等離子體法技術(shù)成熟度不高，電暈放電形式的等離子體法投資和運(yùn)行成本較低，其他放電形式的等離子體法投資和運(yùn)行成本較高，但在目前的應(yīng)用案例中總體去除效果不理想。燃燒法包括直接燃燒法和蓄熱式熱力焚燒法（RTO），VOCs去除率高，適合大部分中高濃度、低含氯的VOCs廢氣，但投資成本和運(yùn)行成本高于其他處理方法。

在投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用中，+的多少代表費(fèi)用的高低
（1）吸收法。吸收法是利用VOCs組分在吸收劑中的溶解性差異對(duì)不同VOCs吸收分離的技術(shù)。吸收法在化工園區(qū)內(nèi)使用率最高，主要原因是技術(shù)成熟、工藝流程簡(jiǎn)單、投資運(yùn)行費(fèi)用低?；て髽I(yè)排放的VOCs廢氣中水溶性組分，采用水噴淋吸收法具有較好的處理效果；酸性、堿性組分則可利用酸堿中和原理，分別采用堿性、酸性的噴淋液吸收。

表2列舉了典型企業(yè)吸收法的相關(guān)指標(biāo)。由于化工企業(yè)排放VOCs種類復(fù)雜，當(dāng)單級(jí)吸收處理效率有限時(shí)，可采用多級(jí)吸收方式。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，吸收法使用時(shí)存在吸收液更換不及時(shí)等問題，會(huì)導(dǎo)致處理效率嚴(yán)重下降。因此，化工企業(yè)需要及時(shí)更換并妥善處理吸收液，如有回用價(jià)值，可對(duì)吸收液進(jìn)行精餾處理。
（2）吸附法。吸附法是利用固體表面的不平衡的化學(xué)鍵力或分子引力，使VOCs其中的一種或多種組分濃縮于固體表面上，以達(dá)到分離的目的。吸附法是目前處理VOCs最常見的方法，特別適用于處理中、低濃度、總排放量較少的VOCs，技術(shù)成熟度高。吸附法設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小、操作方便，但廢吸附劑需要作為固廢單獨(dú)處理。高宗江等人實(shí)測(cè)了吸附法的處理效率不超過80%，并且保證吸附劑及時(shí)更換。

表3列舉了典型企業(yè)吸附法的相關(guān)指標(biāo)。吸附法的投資成本和運(yùn)行成本較吸收法有所增加。企業(yè)E和企業(yè)F的運(yùn)行成本集中在購(gòu)買吸附劑的費(fèi)用。有些企業(yè)安裝了脫附再生裝置則可以降低運(yùn)行成本（如企業(yè)G）。目前吸附法應(yīng)用存在的問題是吸附劑更換不及時(shí)。如果沒有適時(shí)更換或再生，吸附劑飽和后處理效率甚至可以降至零。
（3）燃燒法。燃燒法是目前應(yīng)用較為廣泛的VOCs治理技術(shù)之一。本次調(diào)研中涉及的燃燒法為直接燃燒和RTO?；て髽I(yè)排放的廢氣往往溫度較高，采用燃燒法可以利用這部分熱量。直接燃燒法工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟度高，但能耗高、運(yùn)行成本高，且不適于處理含氯有機(jī)廢氣，否則易產(chǎn)生Cl2、COCl2、NOX、多氯二苯呋喃等有毒副產(chǎn)物。RTO則通過蓄熱材料回收熱量，可以達(dá)到90%~95%的熱回收率，運(yùn)行費(fèi)用降低。園區(qū)內(nèi)采用燃燒法的企業(yè)VOCs排放組分復(fù)雜，包含甲苯、二氯甲烷、二甲基亞砜、甲醇等十幾種，基本來自生產(chǎn)工藝（如精餾、反應(yīng)釜等）排放的廢氣。燃燒法的處理效率一般認(rèn)為可達(dá)到95%以上。

表4列舉了燃燒法的相關(guān)指標(biāo)。直接燃燒法的投資成本低于RTO法，但運(yùn)行成本高于RTO法。目前應(yīng)用的主要問題是燃燒法投資成本和運(yùn)行成本均較高，且存在二噁英污染隱患。
（4）等離子體法。低溫等離子體法利用高壓脈沖放電獲得高能電子、離子和自由基等活性粒子可與VOCs發(fā)生作用，將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無害或低害物質(zhì)，從而使廢氣得到凈化。有研究表明，等離子體容易打開C—S和S—H，對(duì)于臭味和苯系物的凈化均具有良好的效果。等離子體法適宜處理低濃度、大風(fēng)量的廢氣，但是實(shí)際應(yīng)用的處理效果一般不超過70%。表5列舉了等離子體法處理的相關(guān)指標(biāo)。

等離子體處理設(shè)施對(duì)惡臭指標(biāo)有一定的處理效果，但對(duì)VOCs凈化效率不高。目前等離子體處理在化工園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用存在的問題是企業(yè)對(duì)于其作用機(jī)理研究不夠充分，還沒有形成規(guī)律性認(rèn)識(shí)，很多企業(yè)只是在模仿這項(xiàng)技術(shù)，并沒有真正掌握核心機(jī)理。
三、總結(jié)
園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)以溶劑消耗型企業(yè)為主，VOCs廢氣排放量大且濃度較高。廢氣成分復(fù)雜、種類繁多，廢氣排放與化工企業(yè)生產(chǎn)情況息息相關(guān)，并伴有惡臭異味等，導(dǎo)致化工企業(yè)VOCs處理難度大。
園區(qū)內(nèi)VOCs排放治理技術(shù)覆蓋率為85%，以吸收法及其組合工藝為主，部分企業(yè)采用活性炭吸附、燃燒法、等離子體等技術(shù)。鑒于園區(qū)內(nèi)VOCs排放特征復(fù)雜，部分企業(yè)采用的治理技術(shù)去除效果一般。園區(qū)內(nèi)正推廣燃燒法等高效治理技術(shù)，以提高VOCs處理效率。
園區(qū)內(nèi)VOCs排放治理技術(shù)在長(zhǎng)期的應(yīng)用過程中存在不同程度的問題，主要有治理設(shè)施監(jiān)管不力、吸附劑或吸收液更換不及時(shí)等。因此園區(qū)內(nèi)企業(yè)應(yīng)提高處理設(shè)施運(yùn)行管理水平，保證處理設(shè)施的正常運(yùn)行。
來源：環(huán)保