?文章導(dǎo)讀 目前,全國(guó)掀起了生態(tài)環(huán)境保護(hù)的熱潮。生產(chǎn)企業(yè)加大VOCs達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保設(shè)施建設(shè)。但目前VOCs處理的現(xiàn)狀卻仍亂象叢生,這就造成了企業(yè)花錢買“手銬”的悲慘后果。 在我國(guó)工業(yè)與制造業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中,日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題廣泛受到社會(huì)的關(guān)注,為堅(jiān)決執(zhí)行“堅(jiān)持人與自然和諧共生,建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”的發(fā)展戰(zhàn)略。各級(jí)政府也把環(huán)境治理和污染控制列為政府的工作**之一,全國(guó)掀起了生態(tài)環(huán)境保護(hù)的熱潮。治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣(簡(jiǎn)稱:VOCs)的排放亦成為環(huán)保的一項(xiàng)重大實(shí)施工作,為此,有關(guān)部門不惜關(guān)停一些涉污生產(chǎn)企業(yè)。促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)加大了VOCs達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保設(shè)施建設(shè)。但目前VOCs達(dá)標(biāo)排放處理(簡(jiǎn)稱:VOCs處理)的現(xiàn)狀卻仍亂象叢生,這就造成了企業(yè)花錢買“手銬”的悲慘后果。
主要原因是部份VOCs處理在缺乏量化分析、無(wú)針對(duì)污染物處理方案的前提下,采取天下文章一大抄之法,買幾個(gè)設(shè)備組裝一下就完成了VOCs處理,可想而知,其結(jié)果就是非但沒(méi)有將有害物質(zhì)進(jìn)行有效處理,還向大氣中排放了新增的污染物。如廣東VOCs治理普及率較高的某市,在空氣污染(臭氧)檢測(cè)中竟然多次超標(biāo),追溯其主要原因是許多生產(chǎn)企業(yè)的VOCs處理設(shè)備非但未能將污染物消除,卻產(chǎn)生了新的污染物,如“地上魔鬼”的臭氧。
VOCs主要包括碳烴化合物、苯及苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類、氰類等有機(jī)化合物。源于電子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂裝、家具、皮革等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。
VOCs是大氣污染源之一;是引發(fā)灰霾、光化學(xué)煙霧等大氣環(huán)境污染問(wèn)題的元兇之一;是以PM2.5為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染物的元兇之一。VOCs通過(guò)呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后,可能給人的呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時(shí)性和永久性病變,尤其是苯并芘類多環(huán)芳烴能使人體直接致癌,VOCs對(duì)人體健康危害極大。
現(xiàn)就部分生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用的VOCs處理技術(shù)及其效果進(jìn)行相關(guān)的分析:
一、活性炭吸附法
1 處污原理
活性炭吸附法由于前期投資較低,是目前應(yīng)用*多的VOCs處理辦法,是通過(guò)活性炭的自然吸附能力吸附VOCs,當(dāng)吸附飽和后,活性炭脫附再生或交給**危廢公司處理。
2 實(shí)際應(yīng)用情況
運(yùn)用活性炭吸附法進(jìn)行VOCs處理的環(huán)保公司對(duì)其設(shè)備的除污參數(shù),基本上都會(huì)提到此類設(shè)備的除污效率達(dá)到90%以上,但在實(shí)際除污應(yīng)用過(guò)程中,除污效率達(dá)到90%以上只是理論值。而且在不同的工作環(huán)境下,其除污效率遠(yuǎn)比這個(gè)理論數(shù)值低。主要原因包括溫度、工作環(huán)境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等。例如我國(guó)南方全年濕度較大,氣溫較高,其活性炭實(shí)際吸附量不足實(shí)驗(yàn)室的50%。
3 主要問(wèn)題
使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實(shí)際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的,同時(shí)自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響,不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理,難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且**飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大,該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移,如對(duì)飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過(guò)程無(wú)嚴(yán)格把關(guān)跟蹤,則極易造成二次污染。但因前期投資少,企業(yè)自然選用較多,現(xiàn)雖監(jiān)管難(炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭,活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭,活性炭選用與實(shí)際設(shè)計(jì)不符,使用量過(guò)少等),但環(huán)保部門終會(huì)有所行動(dòng)的,存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。(如:炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭,活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭,活性炭實(shí)際工程與設(shè)計(jì)不符,使用量過(guò)少等。)
二、低溫等離子體技術(shù)
1 處污原理
低溫等離子廢氣處理設(shè)備里的介質(zhì)阻擋放電過(guò)程中,等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含**化學(xué)活性的粒子,如電子、離子、臭氧和激發(fā)態(tài)分子等。理論上有機(jī)廢氣與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),部分會(huì)被裂解,*終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等物質(zhì),從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
2 實(shí)際應(yīng)用情況
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)的治污設(shè)備,制造的環(huán)保公司對(duì)設(shè)備的除污參數(shù),基本上都會(huì)提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到80%以上。**可用于VOCs處理的低能量等離子體設(shè)備僅可用于治理油煙污染,在實(shí)際處理工業(yè)VOCs過(guò)程中,這種低溫等離子體技術(shù)設(shè)備對(duì)有機(jī)廢氣的降解基本無(wú)效和會(huì)生成污染副產(chǎn)物,其降解效率較低,而VOCs的易燃性令其安全性備受關(guān)注。
3 主要問(wèn)題
現(xiàn)**使用的小功率低溫等離子體是過(guò)去餐廚行業(yè)用于油煙處理的,其不適合VOCs處理,且生成副產(chǎn)物和**的臭氧,會(huì)拉弧引燃VOCs等問(wèn)題。
因?yàn)榈入x子體技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)包括芳香類化合物的有機(jī)廢氣處理效率是很低的,主要是生成中間產(chǎn)物。如采用大功率等離子體在穩(wěn)定的有機(jī)廢氣中,也要在一定的時(shí)間內(nèi)才有處理效果。而對(duì)于工產(chǎn)源源不斷高速排出的VOCs廢氣,其處理效率很低并會(huì)次生很多中間副產(chǎn)物,導(dǎo)致VOCs成分更復(fù)雜(這些副產(chǎn)物的危害性可能更大)、同時(shí)設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生**無(wú)用臭氧。且有機(jī)廢氣絕大部分是易燃、易爆的化合物。等離子體運(yùn)行時(shí)的拉弧極易引爆VOCs,天津爆炸事件已令社會(huì)對(duì)其的安全性質(zhì)疑,故該技術(shù)在各地被禁用已日逐增加。
三、光催化氧化
1 處污原理
光催化廢氣處理設(shè)備的技術(shù)是利用特種紫外線波段,在催化劑的作用下,將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負(fù)氧離子,再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。
2 實(shí)際應(yīng)用情況
大部份應(yīng)用于VOCs處理的UV光催化處理設(shè)備是引用過(guò)去除臭殺菌的技術(shù)原理,通常采用雙波長(zhǎng)紫外光管,將能量主要用于轉(zhuǎn)換臭氧,用普通二氧化鈦材料作為催化劑,雖除污效率號(hào)稱達(dá)到80%以上。實(shí)際現(xiàn)在使用的UV光催化處理VOCs設(shè)備的效率均較低,在無(wú)計(jì)算技術(shù)的控制下,會(huì)**生成臭氧和中間副產(chǎn)物。
3 主要問(wèn)題
在UV光催化氧化技術(shù)應(yīng)用中,包括UV管的波長(zhǎng)、光催化材料、反應(yīng)時(shí)間、相對(duì)濕度、灰塵顆粒物等都是處理VOCs成敗的瓶頸要素。目前普遍認(rèn)為光催化氧化法能夠?qū)OCs完全降解生成無(wú)毒無(wú)害的CO2和H2O等,但是在使用中由于反應(yīng)時(shí)間太短,揮發(fā)性有機(jī)物在光催化氧化反應(yīng)會(huì)生成酮、醛等更惡毒的中間產(chǎn)物和**的臭氧。
近年來(lái)工業(yè)城鎮(zhèn)造成臭氧超標(biāo)的其中因素就是濫用等離子體和產(chǎn)臭氧的UV光催化氧化設(shè)備。由于這兩類設(shè)備都是試圖通過(guò)將空氣中的氧轉(zhuǎn)變成臭氧后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)消解工業(yè)廢氣的技術(shù),但因反應(yīng)條件的制約,使產(chǎn)生的臭氧轉(zhuǎn)換成自由基和負(fù)氧離子的效率極低,同時(shí)因反應(yīng)時(shí)間過(guò)短,導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生的大部分臭氧未能實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs處理而直接排放。
四、生物處理法
1 處污原理
利用微生物對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行消化代謝,實(shí)質(zhì)上是一種生化分解過(guò)程,它通過(guò)附著在介質(zhì)上的活性微生物來(lái)吸收有機(jī)廢氣,將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水、二氧化碳及其它無(wú)機(jī)鹽類。
2 實(shí)際應(yīng)用情況
以污染物為微生物的食物來(lái)源,生物處理法包括:碳?xì)溲踅M成的各類有機(jī)物、簡(jiǎn)單有機(jī)硫化物、有機(jī)氮化物、硫化氫及氨氣等無(wú)機(jī)類。要求小氣量、低濃度、排氣連續(xù)、廢氣處理容器大,雖處理過(guò)程比較環(huán)保, 但運(yùn)維復(fù)雜、生物補(bǔ)養(yǎng)繁瑣等原因,使生物處理法形同虛設(shè),因其監(jiān)管難,故仍比比皆是。
3 主要問(wèn)題
適用性較差:僅適用于特定的污染物,且生物細(xì)菌易死亡,對(duì)易溶物和易降解污染物進(jìn)行處理時(shí),會(huì)受到一定的限制;生物因新陳代謝易堵塞;生物法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應(yīng)器的生物量以及整個(gè)填充床的壓降及填充床是否易堵塞問(wèn)題;難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;難以提高對(duì)各運(yùn)行參數(shù)的控制能力,維護(hù)費(fèi)用高和難管控故障;菌種培育困難:難篩選出**降解各種VOCs氣體的優(yōu)勢(shì)菌種;反應(yīng)場(chǎng)地約束:反應(yīng)裝置占地面積大、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。故生物法在應(yīng)用中不乏擺設(shè)的情況。
五、燃燒法
1 處污原理
燃燒法分為蓄熱式燃燒技術(shù)(RTO)和催化燃燒技術(shù)(RCO)。其原理是通過(guò)直接燃燒或者添加催化劑進(jìn)行低溫燃燒,利用“燒”將有機(jī)廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
2 實(shí)際應(yīng)用
燃燒法作為目前處理效率和效果相對(duì)理想的工藝,雖然它的價(jià)格相對(duì)昂貴且運(yùn)行費(fèi)用不低,但已被大部分**和部分地市環(huán)境主管部門認(rèn)可,甚至制定為主要治理工藝。
3 存在的主要問(wèn)題
因蓄熱燃燒(RTO)方式的燃燒室內(nèi)溫度一般不低于750度,甚至高達(dá)1000度,因此,會(huì)產(chǎn)生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機(jī)理的不同分為三類:熱力型、快速型和燃料型,其中燃料型占60%_95%。在生成燃料型NOx過(guò)程中,首先是含有氮的有機(jī)化合物或空氣中的氮?dú)饨?jīng)過(guò)熱裂解產(chǎn)生N,CN,HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán),然后再氧化成NOx。經(jīng)粗算,一套20萬(wàn)m3/h處理量的蓄熱燃燒設(shè)備,其氮氧化物排放量約等于一臺(tái)35t/h的燃煤流化床鍋爐。
在有機(jī)廢氣的催化燃燒(RCO)工藝中,由于采用自來(lái)水作為水噴淋進(jìn)行預(yù)處理,水中的氯離子及有機(jī)物質(zhì)自帶的氯離子在催化燃燒室內(nèi)(200~500度)極易生成二噁英。而VOCs處理設(shè)備上均無(wú)高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解,因此,氣體在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英將直接排放至到大氣。
為什么VOCs的處理會(huì)難以達(dá)標(biāo)呢?
主要是人才緊缺!因?yàn)槲覈?guó)有機(jī)化學(xué)的分支學(xué)科發(fā)展不平衡,特別是有機(jī)化學(xué)與其他學(xué)科的交叉和滲透不夠,并且我國(guó)有機(jī)化學(xué)的研究隊(duì)伍規(guī)模普遍較小,且相關(guān)的分支學(xué)科沒(méi)有很好的發(fā)展,因而對(duì)整個(gè)學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了影響,并有萎縮的趨勢(shì)。在缺乏政策導(dǎo)向、缺乏評(píng)價(jià)體系下,造成了有機(jī)化學(xué)的研究工作沒(méi)人去做,也不愿意去做。有機(jī)化學(xué)本身相對(duì)“枯燥”,就業(yè)艱難,導(dǎo)致很多本、碩、博學(xué)生都不愿意選擇這個(gè)學(xué)科,特別是一些非熱門的領(lǐng)域:如有機(jī)光化學(xué)、自由基化學(xué)、元素有機(jī)化學(xué)等。其次,是過(guò)于急功逐利,對(duì)VOCs的治理缺乏科學(xué)的研究、機(jī)理分析,只想找個(gè)什么設(shè)備就實(shí)現(xiàn),其結(jié)果可想而知。VOCs處理的創(chuàng)新成敗已上升到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境共存的問(wèn)題, 同時(shí)也將關(guān)聯(lián)著我國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的安全。
難道VOCs的處理真的“無(wú)計(jì)可施”嗎?
其實(shí)不然,國(guó)內(nèi)已有前衛(wèi)的環(huán)保企業(yè)正聯(lián)合國(guó)內(nèi)外**學(xué)者將有機(jī)化學(xué)研究的理論應(yīng)用到可持續(xù)的綠色發(fā)展中,其中成果就有把有機(jī)化學(xué)與環(huán)??茖W(xué)進(jìn)行交叉滲透,在全社會(huì)關(guān)注的有機(jī)廢氣處理中通過(guò)“小分子活化惰性化學(xué)鍵的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理”、“有機(jī)化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)性的**率、高選擇性合成方法學(xué)中的不對(duì)稱催化反應(yīng)機(jī)理”、“有機(jī)化學(xué)的自由基化學(xué)