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环保行业发展环境
来源: | 作者:宝中宝 | 发布时间: 878天前 | 2707 次浏览 | 分享到:


    从2010年国务院发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》通知,将VOCs与颗粒物、SO2和NOx一起列为需重点进行防控的大气污染物,把开展VOCs防治作为大气污染联防联控工作的重要组成部分。众所周知,我国VOCs的污染防治工作起步较晚,与VOCs的污染防治工作有关的政策法规和管理制度体系不健全,严重制约了VOCs污染治理产业的发展。国家政策、文件的出台和发布,为我国有机废气治理行业的发展打开了契机,引发了VOCs治理行业的快速发展。 

    挥发性有机物排放的污染具有复杂性、复合型和区域性等特点,涉及到城市区域和行业污染源。VOCs高排放量的地区主要集中在长江三角洲、珠江三角洲、京津地区和东南沿海等发达地区。工业源VOCs排放涉及的行业众多,主要包括石化类、有机化工、医药化工、表面涂装类、溶剂使用类和储运类,污染减排与治理市场的潜力巨大。挥发性有机污染物(VOCs)具有种类繁多、排放行业众多、排放源小而分散等特点,除了个别行业以外,单个污染源的治理规模一般较小,产值很低(从几十万到几百万不等,大的也有超过几千万的,但数量较少);此外,VOCs的治理技术体系复杂,涉及到十几种工程技术,一般一个治理企业只能掌握一种技术到几种技术。因此,和从事除尘、脱硫脱硝的治理工程企业相比,从事VOCs治理的企业一般规模比较小。

  挥发性有机化合物(VOCs)是指在常温常压下能够挥发到空气中所有有机化合物的总称。工业固定源有机废气的排放所涉及的行业众多,污染物种类繁多,组成复杂。一般的化合物种类有烃类(烷烃、烯烃和芳烃)、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈(氰)类等。与SOx、NOx和颗粒物相比,VOCs的组成复杂,治理技术体系复杂,涉及十多种技术及组合技术。在大多数情况下,由于生产工艺尾气中同时含有多种污染物,需要采用组合技术进行综合治理。

  目前应用范围最广的治理技术主要包括吸附回收技术、吸附浓缩技术、催化燃烧技术和高温焚烧技术等,此外,低温等离子体技术和生物治理技术也得到了快速发展。

  总体技术发展情况主要表现在以下几个方面:

  1.1新的吸附(再生)工艺不断发展和完善

  (1)吸附回收技术

  在VOCs治理领域,溶剂的回收往往具有很好的经济效益。因此吸附回收技术研究的最多,目前也最为成熟。从目前的治理情况来看,很多行业的VOCs治理涉及到溶剂的吸附回收技术。如油气回收、包装印刷、集装箱喷涂、石油化工、化学化工、原料药制造等行业。从吸附工艺来讲,低压水蒸气脱附再生技术依然是主流技术,工艺得到了不断地完善;近年来发展了氮气保护再生新工艺,避免了水蒸气的使用,减轻了回收溶剂提纯费用,并提高了设备安全性,得到了大量的应用,特别是在包装印刷行业的应用最为广泛。吸附材料主要包括颗粒活性炭和活性炭纤维,近年来也发展了采用蜂窝状活性炭和分子筛转轮吸附浓缩后再进行冷凝回收的技术途径。

  (2)吸附浓缩技术

  在大部分的工业尾气中VOCs是以低浓度、大风量的形式排放的,为了降低治理费用,通常是利用吸附材料首先对低浓度废气进行吸附浓缩,然后再进行冷凝回收、催化燃烧或高温焚烧处理。吸附浓缩技术的应用近年来发展迅速,主要包括固定床吸附浓缩技术(通常采用蜂窝状活性炭为吸附剂)和沸石转轮吸附浓缩技术(采用多种类型的硅铝分子筛作为吸附剂)。其中沸石转轮吸附浓缩技术最早从日本企业开始的,并在全世界范围内得到了应用。该技术净化效率高,尾气排放浓度稳定,采用高温热气流再生时安全性好,被视为诸如汽车制造等喷涂行业的最佳可行治理技术,国外特别是一些日本的治理工程公司近年来开始在我国大规模地推广该技术,发展迅速。国内的黑马环保科技公司近年来自身开发并掌握了该技术,技术上逐步走向成熟,并也得到了良好的应用。

  (3)活性炭吸附集中再生技术

  在诸如喷涂(如4S店喷涂)、印刷(包装印刷和书刊印刷)等行业,存在大量分散的小型企业,VOCs的排放量小、排放浓度低,但不能达到目前逐步趋严的排放标准要求,这些企业的治理是目前VOCs减排与控制工作中的一个难题。活性炭吸附技术是简单易行、低成本的治理技术,是这些企业首选的治理技术。但对单个企业进行治理,建立相应的活性炭再生系统费用高,小企业往往难以承担治理费用。因此目前大量的企业只是安装了活性炭吸附装置,而没有安装活性炭再生装置,需定期更换活性炭。由于更换活性炭的成本较高,更换下来的活性炭作为危废处理又增加了部分成本,因此在实际运行中缺乏监管的情况下吸附装置实际上成为摆设。各地环保管理部门已经逐步认识到了这个问题,为了减轻单个企业的治理费用,采用集中收集吸附后的活性炭,建立统一的活性炭异地再生装置,是目前最为可行且成本低的一种模式,目前在很多地区已经建立了统一的活性炭再生系统,取得了良好的效果。

 1.2蓄热式(催化)燃烧技术逐步替代传统的(催化)燃烧技术

  催化燃烧技术和高温焚烧技术是最为普遍的燃烧VOCs治理技术,也是目前VOCs治理最为有效彻底的治理技术。针对不需要对废气中的有机物进行回收利用时,通常采用燃烧法进行治理。无论是热力焚烧法还是催化燃烧法都需要将废气加热到相应的燃烧温度。如果废气中有机物的浓度较高,废气燃烧后所产生的热量可以维持有机物分解所需要的反应温度,采用燃烧法是一种经济可行的方法。传统的催化燃烧技术和高温焚烧技术由于换热效率低,当废气中有机物浓度较低时,采用需要大量能耗,治理设备运行费用高。为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。蓄热系统是使用具有高热容量的陶瓷蓄热体,采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄积在蓄热体中,高温蓄热体直接加热待处理废气,换热效率可达到90%以上,而传统的间接换热器的换热效率一般在50-70%。蓄热式(催化)燃烧技术的发展大大拓宽了催化燃烧技术和高温焚烧技术的应用范围,可以在较低浓度下使用,近年来得到了广泛地应用,并逐步替代了传统的(催化)燃烧技术(特别是在低浓度范围的VOCs废气治理)。

  1.3低温等离子体技术异军突起、乱象纷呈

  低温等离子体净化技术是近年来发展起来的废气治理新技术。等离子体被称为物质的第4种形态,由电子、离子、自由基和中性粒子组成。低温等离子体有机气体净化就是利用介质放电所产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,去激活、电离、裂解废气中的各种成份,通过氧化等一系列复杂的化学反应,打开污染物分子内部的化学键,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质(如二氧化碳和水),或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质。

  低温等离子体通常是通过前沿陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,其中的高能电子、离子和自由基等活性粒子可与各种污染物如CO、HC、NOx、SOx、H2S、RSH等发生作用,转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质,从而使废气得到净化。它可促使一些在通常条件下不易进行的化学反应得以进行,甚至在极短时间内完成。

  实际上,要将不同的化学键打开,需要的能量不同,如C-H、C-O、C-N、C-S、O-H、S-H等等。当功率较低,放电所产生的活性粒子能量不足时,一些大分子物质只是被击碎,形成一些小分子化合物,并没有被彻底氧化。特别是对于混合气体的净化,有些分子容易被破坏并被彻底氧化,而有些分子则不易被破坏或者只是降解而未被彻底氧化。因此低温等离子体技术通常净化效率较低,一般只有30-70%(采用多级等离子体可提高净化效率)。对于某些化合物,如芳香类污染物物,由于等离子体产生的能量有限,其净化效率较低。

  由于低温等离子体技术具有反应器阻力低(系统的动力消耗非常低),装置简单,易于操作,占地面积小,使用方便等优点,受到了用户的青睐,近年来得到了迅速的发展。目前国内从事该技术的治理企业迅速发展到20-30家。但在实际应用中也存在很多问题,一是作为一项新技术,目前人们对于其作用机理的研究还不够充分,针对不同污染物如何有针对性地进行等离子体发生器的设计,目前还没有形成规律性地认识;二是目前很多企业只是在模仿该技术,对技术特点理解不够,甚至很多企业使用的是静电除尘技术,称之谓低温等离子体技术,实际上没有达到等离子体的能量级别。造成目前该技术的应用鱼龙混杂,乱象丛生,今后应该尽快地对该技术的应用进行规范。

  1.4生物技术的发展不断深入,适用范围逐渐拓宽

  生物法最早应用于废气脱臭。近年来随着对有机污染物治理技术研究的不断深入,生物法逐步被应用于有机污染物的治理领域。生物法具有设备简单,投资及运行费用低,无二次污染等优点,但由于生物法对有机污染物的降解速率较低,只是在处理低浓度有机废气时才具经济性。此外,由于生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性,只是适合于易生物降解的有机物才可使用生物法进行净化,一般生物菌剂生物法处理有机废气的普适性较差。

  由于具有绿色环保和处理费用较低等优点,近年来,生物法处理有机废气的研究工作进展很快,各种生物菌剂和填料的开发不断地取得突破,除了在除臭领域的应用外,近年来逐步拓展到酮类、醛类、脂类等多种类型的有机物的净化(在低浓度情况下使用),生物法在今后将会成为有机废气(特别是恶臭气体)治理的主要技术之一。

  1.5除臭市场需求巨大,除臭技术发展迅速

  异味扰民问题已经成为影响现阶段我国经济发展和社会稳定的一个主要问题之一。异味污染物包括臭味、香味、甜味、酸味、辣味及苦味等异于一般空气的气味(足以引起人们厌恶或其他不良情绪反应的气味),在这些“异味污染物”中,大部分为挥发性有机化合物,部分属于无机污染物(硫化氢、氨、二硫化碳)。我国在《恶臭污染物排放标准GB14554-93》中规定的恶臭污染物只有8种化合物:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醇、二硫化碳和苯乙烯。实际上能够对人的嗅觉引起不良反应的化合物还有很多,在GB14554-93中一并以“臭味”表示。各种有机物,特别是各类含有硫、氮、氧的杂原子有机物,如酚、醇、醛、酮、有机酸等等实际上都会对人的嗅觉产生影响。

  异味的产生源包括工业源和生活源。工业源包括炼油、塑料、橡胶、合成纤维、精细化工、日用化工、化学制药、生物制药、农药、化肥、纺织印染、工业污水处理、食品加工、肉产品加工、海产品加工、饲料加工等众多行业;生活源包括垃圾储存与转运、垃圾填埋与焚烧处理、生活污水处理、堆肥、餐饮油烟等等。异味污染物排放浓度低,一般在几十ppm以下,有的甚至在ppb级,治理困难。异味治理涉及到民生问题,影响社会安定,因此近年来各地环保部门明显加大了对异味的治理力度。由于涉及的行业众多,加之之前对异味的治理不重视,目前异味治理的市场巨大。

  异味的治理技术涉及到吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术、光氧化及光催化技术等,各种治理技术均有所应用,其中以吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术为主,光氧化及光催化技术近年来也部分得到了应用,但具体的、长期的治理效果有待进一步考察与评估。此外,采用植物液掩蔽法去除异味在诸如垃圾转运站等场合也得到了大量的应用。从目前的实际治理情况来看,治理企业普遍缺乏针对不同来源废气排放特征的认识,废气的成分分析非常困难,在技术选择上存在很大的盲目性,致使很大一部分的治理项目效果不佳,导致重复进行治理的情况频发。

  1.6不同技术交互融合,组合技术发展迅速

  VOCs治理的难点在于成分极其复杂,不同类型的化合物性质各异,在大多数行业中所产生的VOCs又是以混合物的形式排放。因此采用单一的治理技术往往难以达到治理效果,在经济上也不合理,通常情况下需要采用多种治理技术的组合治理工艺。因此近年来各种组合治理工艺发展迅速,如吸附浓缩+催化燃烧技术、吸附浓缩+高温焚烧技术、吸附浓缩+吸收技术、低温等离子体+吸收技术、低温等离子体+催化技术等,即使是吸附技术,有时也会采用不同吸附剂工艺的组合工艺,如活性炭吸附回收+沸石转轮吸附浓缩技术+冷凝回收技术。采用组合治理技术,从净化效果上考虑是为了实现污染物的达标排放,是从成本上考虑可以降低治理费用,以最低的代价实现治理效果。