挥发性有机废气治理方式的思考与分析

刘 鑫（上海建科环境技术有限公司， 上海 200032）

近年来，随着国家对环境空气中 PM2.5污染的重视，作为 PM2.5重要来源之一的 VOCs（挥发性有机物）愈发引起环境管理部门重视。国家多部门和各地出台多项措施，要求工业企业对产生的有机废气进行治理。在工业生产活动中挥发性有机物产生环节多样、成分复杂、产生源强不一，同时面对日益严格的排放标准和减排要求，对 VOCs 净化设施要求实现稳定高效的运行。本次研究结合对上海市某区排放量较大的 62 家典型企业进行研究，分析其有机废气治理措施工艺选择和存在问题。

根据上海市某区 2015 年排污申报数据，梳理出 62 家涉及挥发性有机物排放的典型企业。其中，涉及表面涂装企业最多，为 29 家，其次分别为印刷企业 10 家、石化企业 6家、制药企业 4 家、香精香料生产企业 4 家、集装箱清洗企业 3 家、橡胶及塑料制品企业 2 家、电子产品企业 2 家、印染 1 家、酿酒 1 家。

1 不同行业挥发性有机废气末端治理技术

基于对 62 家典型企业的调研发现，对于 VOCs 浓度较高的表面涂装工艺、橡胶制品主要采用“活性炭吸附+催化氧化”等具有再生装置的末端净化技术，而对于印刷、香精香料、电子产品清洗等 VOCs 浓度较低行业主要采用单纯活性炭吸附或结合光催化等装置，详见表 1。

表 1 上海市某区不同行业挥发性有机物末端治理技术情况

对 62 家典型企业所采取的 VOCs 末端治理技术进行分析，主要涉及吸附、燃烧、冷凝、光催化氧化、等离子氧化等治理技术，详见图 1。结合本次调查 62 家典型企业实际情况，将调查的 VOCs 末端治理技术分为无再生措施的活性炭吸附、可再生活性炭吸附、燃烧（沸石转轮+RTO、RTO、TO）和其他（洗涤、UV、低温等离子）。62 家典型企业主要通过无再生措施的活性炭吸附去除挥发性有机物。

图 1 典型企业所使用 VOCs 末端治理技术

2 各类挥发性有机物末端治理技术分析

（1）无再生措施的活性炭吸附。根据本次调研结果，可知，多数企业（32 家）采用了无再生措施的活性炭吸附措施，这类治理措施主要依靠活性炭吸附去除 VOCs。这类末端治理技术除了活性炭吸附装置外，多数处理系统会在安装活性炭吸附装置之前，增加 UV 光催化氧化、洗涤塔、低温等离子等处理装置。从去除效果来看， “UV/低温等离子+活性炭过滤”工艺对 VOCs 的去除主要依靠活性炭吸附，而该类型工艺中，活性炭一般不可原地脱附再生。在喷漆等 VOCs 进口浓度较高的工艺中，VOCs 产生量较多，需要较为频繁更换活性炭，一旦更换不及时，极易出现超标和去除效率低下的情况。在印刷等 VOCs 进口浓度较低的工艺中，虽可做到达标排放，但末端治理装置去除效率很低，甚至出现倒挂的情况。

（2）可再生活性炭吸附。在 62 家典型企业中，有 19家采用了可再生活性炭吸附的末端治理技术，主要再生方式有催化氧化和蒸汽冷凝回收 2 类。其中，采用催化氧化再生方式的有 16 家，采用冷凝回收方式的有 4 家，同时有些企业既有“活性炭吸附+催化氧化”设施又有“活性炭吸附+蒸汽冷凝回收”设施。多数“活性炭吸附+催化氧化”设施处理效果较好，但部分企业因设计选型原因，仍出现超标、效率低的情况。根据对某公司“活性炭吸附+蒸汽冷凝回收”设施的监测结果发现，处理效果较好，但蒸汽脱附冷凝后的液体进入废水处理站，而废水处理站目前缺少密闭收集效果较差。

（3）燃烧。在 62 家典型企业中，有 2 家企业采用了RTO 末端治理设施，3 家企业采用了“沸石转轮+RTO”的治理措施，1 家企业采用直接燃烧（TO）治理措施。从现有监测结果来看，采用燃烧方式去除 VOCs 效果普遍较好，普遍可达到 80% 以上，多数可达 90% 以上。

（4）其他。在 62 家典型企业中，有部分企业的 VOCs末端治理设施仅采用洗涤、光催化氧化（UV）或低温等离子技术。其中，2 家制药企业因废气中主要为乙醇，采用水吸收后进入废水处理系统。某电子产品企业废气中主要为擦拭用丙酮，采用水洗涤塔处理，根据实测结果，非甲烷总烃处理效率为 66.7%，而丙酮去除效率仅为 11.9%。

目前调查企业中，仅有 1 家企业采用“低温等离子+光催化氧化（UV）”技术处理油性漆表面涂装废气。根据监测结果其 2 套处理装置 1 套出现数据倒挂，1 套效率仅为17.8%，且均出现超标排放。

3 思考与建议

（1）无再生措施的活性炭吸附装置适用于 VOCs 产生量较小的工艺环节，但应重点关注活性炭装填量和更换情况。企业可在日常巡检中通过便携式检测设备对处理装置进出口进行检测，初步判定处理效果，发现异常及时更换活性炭。含颗粒物或含水率较高的废气应先经过预处理后方可进入活性炭吸附装置。如前道设置洗涤塔，应检查进入活性炭吸附装置前是否有除水雾装置。

（2）可再生活性炭吸附装置建议采用氮气或蒸汽脱附。采用空气脱附时，脱附温度较低，脱附不彻底，且容易发生火灾。企业应建立设备运行维护和监控档案。记录活性炭更换频率和数量，脱附时间、脱附温度，催化剂更换时间等工艺参数，更换的废活性炭、废催化剂属于危险废物，应纳入企业危险废物管理程序。

（3）采用燃烧的方式处理挥发性有机物效果较好，但对于低浓度有机废气处理过程需要额外燃料，使用成本较高。同时企业应建立设备运行维护和监控档案。记录运行时间、运行温度以及维护保养情况。

（4）不建议将水洗涤塔、低温等离子、光催化氧化（UV）技术作为 VOCs 去除的主要工艺，对于高浓度有机废气慎用低温等离子技术。水洗涤塔内洗涤液应定期更换，废水一般不能满足纳管标准要求，需要单独处理。光催化氧化（UV）灯管一般 8 个月更换一次，废弃灯管属于危险废物，应纳入企业危险废物管理系统。低温等离子设备在运行过程中易将废气中 VOCs 引燃发生燃爆事故。

4 结 语

根据对上海市某区挥发性有机物排放情况梳理，重点调查 62 家典型企业，对于 VOCs 产生浓度较高工艺采用具有再生装置的末端净化技术，并应注意再生过程的风险防控和运行台账记录。对 VOCs 浓度较低工序可采用无再生措施的活性炭吸附技术，但应做好巡查维护，防止吸附饱和。水洗涤塔、低温等离子、光催化氧化（UV）技术处理效率较低，不建议将其作为 VOCs 去除的主要工艺。