天津市挥发性有机物治理情况分析

随着我国国民经济的迅速发展，特别是制造业的发展，工业挥发性有机物（VOCs）的排放量快速增加，已经成为我国重点城市（群）和重点区域大气复合污染的重要前体物之一[1，2]，国家综合部署了VOCs污染防治工作[3-5]。天津市承担到2017年总量VOCs总量削减18%的任务，在《大气污染防治行动计划》中安排了72项VOC治理工程。

工业VOCs的污染控制可从源头控制、过程控制和末端治理多种途径实现。可持续发展的方法是通过清洁生产的途径减少VOCs的使用和排放，但一些工艺过程和生产不可避免的会有大量VOCs排放，对所产生的VOCs气体进行收集处理仍是不必可少的一种手段。

本研究系统总结国内外常用的VOCs治理技术，分析国内工业VOCs污染治理工程投资实例，以期国内同行及企业在VOCs治理措施选择方面有所借鉴。

1工业VOCs常用治理技术

1.1 VOCs治理技术发展及应用现状

国内外现有的VOCs治理技术可分为回收技术和销毁技术[2]。回收技术是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法，包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术等。销毁技术通过化学或生化反应，采用热、光、催化剂或微生物等将有机污染物转变为CO2和H2O等无害小分子化合物，包括热力焚烧、催化燃烧、生物氧化、等离子体和光催化氧化技术等。

吸附技术、催化燃烧、热力焚烧和生物技术是传统的有机废气治理技术，也是目前应用最为广泛的治理技术。国内外VOCs治理技术的市场占有情况具有一定的差异：国内吸附技术38%、催化燃烧22%、生物处理15%、等离子体8%、热力焚烧6%，国外生物处理29%、催化燃烧29%、吸附技术12%、热力焚烧12%、等离子体9%[6]。

各种常见VOCs治理技术对比分析详见表1。

1.2 不同治理技术的适用范围[2，6]

1.2.1 不同治理技术适用的VOCs浓度

冷凝法与吸附法等其他方法组合适宜处理有回收价值的高浓度（体积浓度大于1%）与中等浓度（数千ppm）的VOCs废气，燃烧法适宜处理无回收价值的高浓度与中等浓度的VOCs废气。RCO和RTO技术也适用于较低浓度的VOCs废气。吸附法、生物法、低温等离子体以及吸收法等适宜处理低浓度（小于1000ppm）VOCs废气。

1.2.2 不同治理技术适用的气体流量

吸附法适宜小气体流量（小于102m3/h）废气的处理，冷凝回收、吸附回收、生物降解、等离子体等气体流量（102m3/h-104m3/h）应用范围较广，燃烧法和吸附浓缩法适宜大气体流量（103m3/h-105m3/h）的废气处理。以上废气流量为单套设备目前的最大处理能力和较为经济的流量范围，多套设备分开处理的方法使得不同治理技术适用的气体流量范围增大。

1.2.3 不同治理技术适用的温度等

燃烧法适用于高温废气，焚烧法小于700℃，催化燃烧法小于500℃。吸附法、吸收法、冷凝法、生物法等需对较高温度的废气进行降温预处理。

2 VOCs治理技术在天津的应用情况分析

2.1 数据来源

2012年调研天津市滨海新区56家企业89套VOCs治理设施，这些设施是基于非甲烷总烃的控制而建立。

《大气污染防治行动计划》（简称国十条）发布后要求天津市重点企业实施VOC治理，调研了天津市实施VOCs污染治理中的30家企业65套VOCs治理设施。

2.2 VOCs治理技术在天津的应用情况分析

2.2.1 选择VOCs治理技术的影响因素

工业VOCs废气性质多样造成了多种治理技术共存的情况。各种VOCs治理技术具有不同的特点，其有效适用范围受其去除性能、投资运行费用等方面的影响。选择VOCs治理技术需要从技术上和经济上进行综合考虑以选择适宜的治理技术。

从技术角度分析，选择VOCs治理技术时应考虑以下几方面的因素：首先是废气排放特点，包括废气中VOCs的浓度高低、VOCs组分，废气的气体流量、温度等；其次为废气处理要求，即环境标准及环境管理要求达到的排放水平和去除效率；再者为生产及安全的要求，主要考虑治理设施运行安全，水电等必要的附属设施，以及与生产工艺、排污工艺的协同性等；经济因素的影响，在经济上主要考虑VOCs治理工程投资费用和运行费用。

2.2.2 不同行业的应用情况

97家企业165套VOCs治理设施的行业应用分布显示，不存在某种治理技术在某行业应用占绝对优势的情况。实际工程案例中，企业VOCs废气性质复杂多样，而不同的治理技术具有各自的优缺点和适用范围，企业所选择VOCs治理技术是综合考虑了废气性质、排放管理要求和不同治理技术特点等综合因素的结果。

2.2.3 各种治理技术的成本分析

调研发现，各种VOCs治理设施的费用数十万至千万元不等，吸附法、吸收法、生物处理及低温等离子体等方法的一次性设备投资费用较低，燃烧法一次性设备投资费用较高，吸附法、燃烧法、冷凝法的运行成本较高。同一种治理技术，其一次性设备投资费用与废气处理规模密切相关，国外设备费用显著高于国内设备，国外燃烧法技术费用较国内技术费用高1倍以上。

2.2.4 各种治理技术的应用及运行维护情况

在调研的工程案例中，吸附法（包括吸附法与其他技术的组合技术）应用广泛，在154套治理设施中有83套采用了吸附治理技术，主要是受其建设成本低的吸引，部分企业没有实现吸附剂的及时更换或再生。调研的工程案例中有58套吸收法治理设施（包括吸收法与其他技术的组合技术），多应用于存在喷涂工艺的企业中，采用吸收法（水洗喷淋）对漆雾进行处理或预处理。生物处理方法多用于处理废水系统的VOCs废气。本次共调研了45套燃烧法治理设施（包括热力焚烧、催化燃烧、RTO、RCO及其与其他技术的组合技术），与吸附浓缩技术组合以及蓄热技术的发展使得燃烧法应用的行业范围较广。

通过2012年对天津市滨海新区企业VOCs治理调研情况发现，在89套治理设施中仅20套采用了组合治理技术，69套（77.5%）采用单一治理技术，在单一治理设施中企业多采用吸附法和吸收法（水喷淋）。配套VOCs治理设施较为完备的企业主要集中在国有大型企业和技术较为先进的外资和合资企业，主要是石油炼制与石油化工、汽车制造、电子工业等行业，但也存在部分工艺环节仅安装水吸收等简易的处理设施。部分中小型污染企业治理设施维护管理水平有待提高，大量中小型污染企业未进行VOCs废气治理。

2014年天津市大气污染防治重点实验室调研的30家企业65套VOCs治理设施则反映了在国十条与地方标准的推动下企业治理VOCs废气的发展趋势。在65套VOCs治理设施中，48套（73.8%）采用组合技术，17套采用单一治理技术，其中6套为燃烧法。两次调研结果显示，越来越多的企业采用组合技术以满足环境标准与环境管理要求的排放水平。

2.2.5 集中治理

在这些工程案例中，部分企业改造将厂区原有数十根排气筒连接至总排气管并引至新配套建设的挥发性有机物处理装置处理后由总排气筒排放，大大提高了污染治理效率，改变了以往多个排气筒无处理措施以及无组织排放大量存在的局面。

2.2.6 存在的问题

企业在选择治理技术时面临市场混乱的局面，由于VOCs治理在国内起步的时间不长，一些治理企业是从除尘脱硫企业转型而来，一些企业抓紧商机刚刚成立，还有一些企业依托国外的技术，总体来看治理企业规模小而数量多，又缺乏长期稳定运行的成功案例，针对VOCs复杂的特点，每家企业可提供的治理技术有限，而且每一家企业的废气都可能面对多个企业提供的不同治理方案，企业没有一个准绳以确定最终的治理方案。

目前国家发布的工程技术规范仅有2013年发布的催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范和吸附法工业有机废气治理工程技术规范两项，国家标准和技术的缺失导致技术供应市场混乱，同样的技术实施后的VOCs去除效果差异显著。

2.2.7 经验

第三方运营成为未来的发展趋势，由于多数VOCs治理设备专业性较强，企业缺乏具有专业技术的人才，为保证治理设施高效、稳定的运行实现污染物达标排放，第三方运行是可行的运行方式，在天津市的一些企业中已经具有不错的绩效。

3结论与建议

（1）工业VOCs废气的复杂性和单一治理技术的局限性决定了部分企业采用单一治理技术难以达到环境管理要求，利用不同治理技术的优势形成组合工艺得到迅速发展。选择VOCs治理技术应综合考虑VOCs废气浓度、废气量、废气温度等废气性质，环境标准等废气处理要求，工程投资费用和运行费用等经济因素。

（2）企业将全厂VOCs废气收集集中处理极大提高了治理效率，促使改变企业以往存在多个排气筒以及无组织排放大量存在的局面。环境管理部门应加强VOCs治理设施的监管，提高执法力度，保证各企业VOCs治理设施的运行效率和维护管理水平。

（3）对污染治理设置采用第三方运行，可以提高运行效果，降低企业超标排放的风险。

（4）国家和地方环保部门应加强制定各种治理技术的工程技术规范。

参考文献

[1]杨亚欣，郭斌.工业高浓度挥发性有机气体净化技术现状与进展[J].环境科学导报，2010，29（1）：64-67.

[2]栾志强，郝郑平，王喜芹.工业固定源VOCs治理技术分析评估[J].环境科学，2011，32（12）：3476-3486.

[3]环境保护部关于推进大气污染防治联防联控工作改善区域环境空气质量指导意见的通知[R].国办发〔2010〕33号.

[4]环境保护部关于印发《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的通知[R].环发〔2012〕130号.

[5]国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知[R].国发〔2013〕37号.

[6]席劲瑛，武俊良，胡洪营，等.工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析[J].中国环境科学，2012，32（11）：1955-1960.

[7]余成洲，张贤明，张春媚.可挥发性有机化合物废气治理技术及其新进展[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2009，26（1）：35-37.

[8]张云，李彦锋.环境中VOCs的污染现状及处理技术研究进展[J].环工环保，2009，29（5）：411-414.

[9]苏建华，李世英，荆效民，等.液体吸收-活性炭吸附净化苯乙烯废气[J].环境科学，1993，14（3）：36-38.

[10]郭玉芳，叶代启，陈克复.挥发性有机化合物（VOCs）的低温等离子体-催化协同净化[J].工业催化，2005，13（11）：1-5.

收稿日期：2016-05-15

基金项目：天津市科技计划项目：天津市重点企业园区大气污染排放监测治理技术研究（14ZCDGSF00029）

作者简介：姚立英（1975-），女，工作于天津市环境保护科学研究院，高级工程师，河北工业大学在职博士研究生，研究方向为环境管理.

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