污染治理中低碳环保技术的应用分析

徐锦梅

（江苏国瑞检测技术有限公司，江苏 苏州 215600）

进入新时代后，我国确立了生态文明思想，在该思想指导下经过近几年的实践，已经产生了有目共睹的治理成就。目前，根据“十四五”节能减排总体要求与2030年前碳达峰总体要求看，各行业企业需要遵循总体部置、系统推进、双轮驱动的原则，做好“能耗双控”，有序推进“碳达峰十大行动”，并结合《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作意见》，认真分析全面绿色转型的相关内容，从“需求导向”出发，有效推行“绿岛项目”、碳排放管理，推进低碳环保技术的应用。

1 低碳环保技术的特点

低碳环保技术由低碳技术和环保技术共同组成，低碳技术包括减碳技术、无碳技术和去碳技术，而环保技术包括环保工程技术和环保岗位技术，其中环保工程技术主要有废水处理、脱硫、脱硝、隔音、固废处置等技术，环保岗位技术又分为环境监测、环境编制技术等（如图1）。

图1 低碳环保技术示意图

低碳环保技术的特点集中表现为科学性、综合性及可追溯性。以科学性为例，低碳环保技术均是以科学理论作为基本规范，要求技术人员在研发设计每项技术时要严格遵循物理、化学及生物学原理等。例如，在应用生物学原理时，通常会用到湿地技术、生物沉淀床技术、基因工程技术、生物之间的竞争关系等。以综合性为例，低碳环保技术除了对上述科学理论与自然原理的应用，还包括对数学、气象学、地理学等学科的应用，涉及到交叉学科、边缘科学，整体上呈现出综合性应用的特点［1］。以可追溯性为例，目前使用的低碳环保技术，增加了对各类数字化设备的联合应用，包括传感器、收集装置、测定仪器、数据处理平台等。

2 污染治理中应用低碳环保技术的必要性

2.1 从“双碳”目标角度分析

我国于2020年9月正式提出了“双碳”目标，预计在2035年、2060年分别实现“碳达峰”“碳中和”目标。根据现行《关于完整准确全面贯彻新发展理念 做好碳达峰碳中和工作的意见》要求看，前一个目标的实践中要求将碳排放量增速从2020年之前的每年3.6%减少至3.0%左右，而将增速减量控制在0.5%的水平［2］。从当前的实践经验看，需要将源头控制、排放过程控制、碳排放后的污染治理统筹起来，才能真正起到全面控制碳排放量增速并将增速减量控制到标准要求范围以内的作用。例如，在源头控制方面，当前的重点是围绕着新能源开发与利用展开，包括太阳能、风能、地热能、清洁燃烧能源等，此时就需要借助低碳技术中的无碳技术，根据不同行业的综合条件选择适配性的新能源。再如，在过程控制方面，目前电力、化工、能源行业中使用的碳捕获和封存技术（CCS）已经得到了局部应用，能够将此类企业中排放的二氧化碳进行净化、压缩、燃烧、捕获，然后将通过化学封存、海洋封存、地质封存的方式使其得到有效控制，这样既可以减少碳排放后的污染，也可以避免“温室效应”的加剧［3］。至于已经排放到大气环境中的二氧化碳，除了可以应用CCS技术进行捕获外，还可以将其制作成各类工艺品。如北京某科技公司通过对二氧化碳的捕获与运用，将其制成了各类工艺产品，不仅拓展了企业的可营利空间，还使该企业走上了低碳经济之路。由于碳排放的来源众多、排放渠道较多、存储形式不一，因而，在治理土壤、水体和大气中的二氧化碳污染时，需要选择具有综合性特点的低碳环保技术。

2.2 从二次污染治理角度分析

可挥发性有机物、污水废水、固体废弃物可以通过分解、反应、挥发等多种途径产生各类污染物，从而对环境造成二次污染。二次污染具有一定的隐蔽性（如水体中的生物降解、污水治理时产生的挥发性气体等），而且二次污染的治理难度较大（如废旧电池的放射性污染、白色污染物中的塑料制品污染、工业固体废渣排放后的污染等）。在这种情况下，为了减少二次污染的危害，需要对产生二次污染的物质进行彻底处理。例如，某地区的工业园区搬迁后，拟将原来的场地建成城市绿地公园。为了预防工业固体废渣的污染，不排除重金属污染、放射性元素等会对该区域的水体、土壤、大气环境造成二次污染，投资方聘请了第三方专业检测机构，按照环境采样与环境监测标准流程，进行了收集、现场踏勘、第一次样品随机采集，经初步分析后，设计了环境采样方案，设置了若干监测点实施样品采集、保存、运输、制备后，开展了实验室测定，并为该项目提供了详细的分析报告。然后，配套应用低碳环保技术，较好地处理了该建设区域的污染物，规避了二次污染，保障了城市绿地公园建设的安全。

2.3 从企业治理效益角度分析

宏观上，企业必须根据《中华人民共和国环境法》，以及地方政府出台的相关规范，认真开展项目竣工环保验收工作。企业还需要结合产业政策中的转型升级要求，根据上游、中游、下游全产链的集约型发展现状，合理推进污染治理，保障自身的分工地位。微观上，当前环境管理部门、第三方机构及企业均是统一大市场监管模式中的参与主体，在法律法规、行政管理政策、污染治理技术等各项要素配置齐全的情况下，企业既要按部就班地完成环境工程建设，落实环境管理，真正满足所在地区及工业区的环保要求，也要在治理的环保效益基础上，开发与挖掘低碳经济、环境经济发展的可能性，并通过这种新的探索，使企业创造出更大的社会效益和经济效益，促进其自身的转型［4］。因而，企业需要在治理污染中加强对低碳环保技术的应用。

3 低碳环保技术在污染治理中的应用分析

3.1 系统性应用

低碳环保技术在污染治理中应用时，首先需要进行系统性应用，包括污染治理对象的确认、治理内容的分析、治理目标的定位以及治理方案的研发设计。从当前的实践经验看，企业在开展自主治理时，主要按照“设计方案→采购物料→实施方案→跟踪监测→治理优化”的流程进行操作。此类企业与第三方机构进行合作开展污染治理时，通常根据“环保咨询→实地踏勘→初步环评→签订合同→复核监测点→正式采集样品→实验室测定→设计方案→会议讨论→实施方案→跟踪监测→出具环评报告”等流程实施环保监测。除此之外，还有部分企业与第三方机构开展联合治理等［5］。虽然模式存在差异，但无论是哪一种治理模式，均要求遵循此类技术的特点、作用及适用范围等，并对其进行有效地应用。

3.2 专项化应用

系统性应用低碳环保技术，旨在实现对污染问题的全面治理。然而，在实际应用时，牵涉到对污水、废气、固体废弃物、噪音、辐射等不同污染对象的处理。此时，企业与第三方机构无论采用哪一种模式，必须要在总体方案中，针对此类治理对象选择合适的技术。实验经验表明，在具体污染对象的治理过程中，既要保障专项技术的独立应用，也应使不同技术之间的联合应用产生较大的协同效应。例如，在污水治理过程中，环保工程师需要对低碳环保技术进行分类解析，并根据治理对象的实际情况，选择合理的减碳、无碳、低碳技术，开发研究适用于污水治理的“AAO工艺+膜工艺”联合方案。在完成技术方案编制后，再根据施工方案设计合理地指导现场施工与设备调试，认真分析试运行过程中产生的数据，优化各项参数，确保治理系统的有效运行等。

4 低碳环保技术在污染治理中的具体应用

4.1 项目概况

以某化工企业VOCs污染治理为例，在产品中间体的生产制造过程中会产生大量的有机废气，包括有组织废气与无组织废气。从该企业自主环评中的监测结果看，这些废气的成分比较复杂，除常见的VOCs废气外，还存在着具有酸性特征的氯化氢废气，而且总排放量为2.5万m³/h，该企业拟通过低碳环保技术对其开展有效治理。

4.2 问题分析

首先，该企业有机废气的来源主要包括真空泵、离心机、转料间、料釜、储罐和烘干房。此类设备主要应用于1、2、3号车间。其次，该企业在项目建设初期，已经通过向第三方机构进行环保咨询，开展了市场化合作，在每个车间都安装了1套净化装置。其中，1、2号车间的净化装置主要采用“冷凝+NaOH碱液喷淋”工艺，3号车间在该工艺基础上增加了活性碳吸附技术，创建了“冷凝+NaOH碱液喷淋+活性碳吸附”净化方案。第三，该企业现用的烟气监测系统（Continuous Emission Monitoring System，CEMS），通过完全抽取法进行有机废气采样、通过自带数据采集与处理模块进行数据分析后，发现在有机废气排气筒中，非甲烷总烃的浓度范围在1 000～1 200 mg/m³以上，超出了《制药工业大气污染物排放标准》要求的100 mg/m³。第四，该企业的有机废气排放具有点多面广的特点，只有通过设计联合方案才能达到有效治理的目标。因而，经过治理小组讨论后，划分了高浓度废气、含有氯化氢的废气，确认设计专项治理方案后，开始编制设计方案。

4.3 治理方案

4.3.1 准备阶段

在准备阶段，治理人员首先对治理有机废气的低碳环保技术进行了分析，按照分层法梳理出了有机废气治理所需要的技术种类，具体如下：低碳环保技术→环保技术→环保工程技术/环境监测技术→吸收法、吸附法、冷凝法、再生热氧化分解法、催化燃烧法。

4.3.2 实施阶段

首先，根据问题分析确定系统性应用路径后，按照专项性应用设计出联合治理方案。系统性应用路径如下：（1）对高浓度废气采用冷凝装置进行预处理，配套应用吸收法中的吸收溶液进行污染物回收；（2）针对含氯化氢废气，先使用碱液喷淋将其中和，再将碱液喷淋塔出来的废气与预处理环节后排放的废气进行汇合，最后排放到蓄热式焚烧炉进行二次利用，从而形成以“有机废气→冷凝法预处理→吸收溶液回收→NaOH碱液喷淋中和→蓄热式焚烧炉焚烧→急冷塔降温→排气筒安全排放”的工艺流程。其次，根据专项性应用编制治理方案，具体如下：（1）在该企业的1、2号车间，以原来的冷凝设备为基础，增加1台吸收设备，并根据废气种类选择匹配的吸收溶剂。然后，在喷淋塔后安装1台蓄热式焚烧炉，对汇总后的各类有机废气实施焚烧处理。（2）3号车间按照1、2号车间的方式安装1台吸收设备、1台蓄热式焚烧炉后，使用活性碳吸附技术进行吸附。（3）针对含有氯化氢的废气治理，一是通过活性碳进行吸附，二是通过碱液喷淋进行中和，从整体上减少其含量。然后，将其送入加装的蓄热式焚烧炉中进行高温焚烧。其中，温度控制在820 ℃以上，燃烧室停留时间大于2 s。进入降温阶段后，将急冷塔中的停留时间设置为1 s以上。按照专项治理方案，当温度低于200 ℃时，将不再合成二噁英，因而能够实现环保技术的应用目标。

4.3.3 配套措施

首先，该企业在编制好有机废气污染治理的联合治理方案后，严格按照国家标准、地方标准、行业标准的规范要求，采用了TVOC、NMHC对治理项目中3个车间排放的有机废气排放情况进行了表征和监测［6］。同时，根据同行业现阶段的技术应用情况，同步引进了先进的EHS管理体系，并严格按照其中的标准、指南，优化了现有的管理体系，包括对制度规范条例的细化、对监测流程的优化、对运行机制中的各项指标进行查缺补漏等。其次，该企业结合自主环评经验与前期项目建设中第三方机构提供的环境评价方案，决定根据“十四五”建设时期高质量环境管理的要求，对项目进行智能化升级。一是加装了能够对各类有机废气进行监测的传感装置与监测仪表，二是结合电气自动化技术对现用设备进行了集成化改造，由此将在线监测模块、数据采集模块、清洗消毒模块、高密闭与隔离模块进行了通讯连接，升级了现用的生产管理系统，形成了生产设备在线监测→传感器自动采集数据→数据传输→数据存储→数据分析与处理→生成数据报告→利用数据报告优化生产的基本流程。最后，该企业结合低碳环保技术的系统性应用、专项化应用，对有机废气排放量产生的各个环节进行了全面分析，并根据低碳经济、环保经济的发展趋势，设立了清洁生产工艺研发小组，预期结合现阶段的治理效果，进一步将各环节的控制延伸到源头治理层面。同时，加强了对冷凝剂、吸收溶剂、吸附剂的研究，预期借助技术研发、产品创新等手段，逐渐走出适用于企业自身发展，能够推动整个行业发展的新路子。

4.3.4 治理效果

该企业采用工艺改造的方式，完成了对有机废气的有效治理。根据该方案运行后的效果看，1、2号车间的“冷凝+吸收+NaOH碱液喷淋+焚烧”工艺与3号车间的“冷凝+吸收+NaOH碱液喷淋+三孔树脂+焚烧”工艺联合应用后，实现了对高浓度废气、含氯化氢废气的有效治理，同时根据CEMS系统的监测数据看，达到了排放筒对非甲烷总烃的控制。例如，进入数据为427 mg/m³，出口数据仅为5.642 7 mg/m³，远远小于100 mg/m³的标准要求。同时，对两者的浓度比值进行计算发现，废气中污染物的去除率能够达到98.6%，符合地方同类废气的排放标准要求。由于二噁英的合成控制难度较大，经过高温焚烧后对其出口浓度进行监测发现，其浓度能够被控制在2～10 ngTEQ/m³。

5 结语

总之，污染治理是一项“功在当下，利在千秋”的工作，在新时期高质量污染治理实践中，相关部门或企业需要持续加强对低碳环保技术的应用，构建低碳经济发展模式［7］。结合上述分析可以看出，低碳环保技术的特点鲜明，作用巨大。在“双碳”背景下应用此类技术开展污染治理工作，既有利于推动“碳达峰”目标的实现，又能够减少二次污染，使企业的治理效益从原来的环保效益扩展到社会效益与经济效益层面。由于当前实践过程中对于此类技术的运用包括了系统性应用与针对性应用两种方式，因而实践主体应做好深度、广度、精度层面的全面分析，梳理出具有理性特征的应用程序，并在具体的治理项目中使其得到有效落实。