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從最開始的工業(yè)消煙除塵，至“十二五”期間推進污染物總量控制，再到當下區(qū)域復(fù)合型深度減排，大氣污染防治攻堅戰(zhàn)每個階段各有重點。“十四五”以來，隨著臭氧污染問題日漸凸顯，揮發(fā)性有機物(VOCs)亦受到了前所未有的重視。據(jù)統(tǒng)計，我國VOCs年排放量達到3000萬噸以上，是大氣中PM2.5和O3的重要來源。
當前，同屬臭氧重要前體物的NOx，在其排放大戶機動車尾氣和電力行業(yè)得到有效控制后，也有明顯改善。而VOCs因“小散雜亂”、組分復(fù)雜等特征，仍存在較大治理難度。生態(tài)環(huán)境部相關(guān)負責人曾表示：“與我們傳統(tǒng)的二氧化硫、煙塵、氮氧化物等污染物相比，VOCs治理有它的特點，當前的工作基礎(chǔ)依然薄弱，已經(jīng)成為大氣環(huán)境治理領(lǐng)域最明顯的短板。”
為積極助力大氣污染防治高質(zhì)量發(fā)展，落實和解讀相關(guān)行業(yè)政策、進一步提高我國重點工業(yè)廢氣綜合治理水平，幫助業(yè)內(nèi)人士從政策、市場、技術(shù)等方面更好了解當前重點行業(yè)廢氣治理的現(xiàn)狀和趨勢，2023視環(huán)會-秋季展同期開展了“減污降碳 提質(zhì)增效丨重點行業(yè)VOCs污染治理線上論壇”，邀請多名專家學(xué)者出席。期間，青島理工大學(xué)教授張華偉帶來了題為《典型行業(yè)VOCs排放特征及控制技術(shù)》的演講。
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基于實際數(shù)據(jù)，張華偉指出了現(xiàn)階段VOCs污染的兩大主要特征：一是不同VOCs物種對臭氧的貢獻度有明顯不同；二是工業(yè)VOCs主要來自四個環(huán)節(jié)，即VOCs的生產(chǎn)、有機物的儲存和運輸、含VOCs產(chǎn)品使用與以VOCs為原料的工藝排放。他提到，在政策層面，從2015年VOCs首次被納入監(jiān)管范圍，到2019年《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》中已明確了減排重點及主要內(nèi)容，緊迫感日趨強烈。
而事實上，到了“十四五”中期，國家政策對于VOCs的關(guān)注度只增不減，“大氣十條3.0”《空氣質(zhì)量持續(xù)改善行動計劃》提出的36項措施中，有12項對VOCs治理作出了要求，明確要由“實施VOCs專項整治方案”向“大力推動VOCs減排”轉(zhuǎn)變，目標是“到2025年，全國地級以上城市VOCs排放總量比2020年下降10%以上”。另外，現(xiàn)行鋼鐵、石化、有機精細化工等重點行業(yè)排放標準中，均涉及到了VOCs。
按照不同濃度，張華偉認為目前VOCs典型治理技術(shù)可分為三大類，對低濃度VOCs可采用光催化、蓄熱氧化、活性炭吸附等工藝；中濃度VOCs部分具有回收價值的，可根據(jù)水溶性高低，分別選用濕式洗滌塔、活性炭吸附方案，不具回收價值的可通過蓄熱式焚燒爐觸媒焚化；同樣，高濃度VOCs中具有回收價值的可選用冷凝回收方案，其他則通過燃燒塔處理。他表示，“目前常用的VOCs控制技術(shù)各有優(yōu)劣，在實際應(yīng)用中往往會選擇多種方案進行復(fù)合處理”。
譬如其中典型的涂裝及制藥行業(yè)、高分子加工行業(yè)。
張華偉分析道，涂裝工藝過程VOCs來源包括電泳底漆、中涂和面漆的噴涂及烘干過程、塑料件加工的涂漆工序，風(fēng)量大、濃度低，且成分復(fù)雜，一般不具備回收價值。對比目前主流蜂窩活性炭吸附濃縮技術(shù)以及分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)，前者受到多重因素制約，蜂窩活性炭裝置總體凈化效率約68-87%，而分子篩轉(zhuǎn)輪效率均能達到90%以上，且與蓄熱氧化RTO組合、催化氧化CO進行組合，可根據(jù)工況進行設(shè)計，更為推薦。
案例如青島某集裝箱尾氣項目，處理內(nèi)容包括多種油性漆組分技水性漆組分，按照水性漆和油性漆同時兼顧進行選型，以峰值濃度1200mg/m³、滿足排放濃度≤50mg/m³設(shè)計，設(shè)備處理效率需達到90%以上。最終形成“VOCs收集系統(tǒng)-多級漆霧過濾系統(tǒng)-升溫調(diào)濕系統(tǒng)-沸石轉(zhuǎn)輪濃縮單元-蓄熱氧化爐單元”集成化解決方案，針對性處理了該項目VOCs減排難題。
“而制藥行業(yè)由于產(chǎn)品種類眾多，生產(chǎn)工藝、原料各不相同，因此測算行業(yè)總體的排放量和排放因子比較困難。”張華偉表示，制藥行業(yè)VOCs主要來自藥物合成與藥物發(fā)酵環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)方式更為復(fù)雜，貢獻烴類、含氧烴、含氮有機物等多種大氣污染物，不同藥物種類之間還有所區(qū)別，與涂裝等行業(yè)相比，治理難度大，相關(guān)設(shè)備目前仍處于市場開發(fā)的前期，技術(shù)路線選擇難以確定統(tǒng)一標準，往往需要多種技術(shù)組合，比如以冷凝、堿洗、酸洗等作為預(yù)處理，吸附回收/吸附濃縮或RTO作為主體工藝，進行針對設(shè)計。
由于與新能源產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，高分子加工行業(yè)廢氣治理在近兩年頗受關(guān)注，涵蓋注塑、橡膠、塑料生產(chǎn)、干法纖維/隔膜、濕法纖維/隔膜等。以濕法鋰離子電池隔膜行業(yè)為例，需利用二氯甲烷對隔膜內(nèi)的石蠟油進行萃取分離，過程中殘留的二氯甲烷會以氣體尾氣形式逸出，如不進行處理，既是極大的資源浪費，也會帶來嚴重的環(huán)境污染問題。《有毒有害大氣污染物名錄(2018年)》中，二氯甲烷與甲醛、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醛，氯代物等6種揮發(fā)性有機物被列為重點管控對象。
張華偉指出，鋰電池隔膜行業(yè)二氯甲烷回收技術(shù)中出現(xiàn)過吸附工藝、深冷工藝和吸收工藝等，但考慮回收溶劑的品質(zhì)、運行能耗、環(huán)保達標等因素，目前主流的技術(shù)為吸附回收技術(shù)，不過在實施中仍需考慮多重因素。與此同時，處理設(shè)備方面還應(yīng)解決防腐和密封兩方面的問題；工藝問題則多體現(xiàn)于工藝參數(shù)與吸附材料特性之間的匹配。
如青島某鋰電池隔膜尾氣回收項目，采用了全新的國產(chǎn)高性能ACF吸附回收工藝和設(shè)備設(shè)計理念，配備在線濃度監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)遠程監(jiān)控和調(diào)節(jié)等諸多實用性和安全性配置；目前該設(shè)備已經(jīng)穩(wěn)定運行3.5年，材料使用壽命、設(shè)備穩(wěn)定性、設(shè)備運維難度等諸多指標達到領(lǐng)先水平。
“總體來講，不論是對于那種行業(yè)，不論治理內(nèi)容如何復(fù)雜，我們均可以通過源頭替代、過程控制、末端治理來實現(xiàn)VOCs減排，助力打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。”張華偉總結(jié)道。
