國內外VOCs控制技術面面觀

張偉霞++陳柄旭

霧霾等重污染天氣多發，如何消減揮發性有機物（VOCs）成為社會廣泛關注的問題。汽車涂裝、印刷包裝、石油化工等行業被國家列為VOCs重點削減行業。目前，北京、上海等多省市已對這些VOCs重點排放行業企業征收排污費。

如今，擺在VOCs排放企業面前的問題，就是如何做好自身VOCs排放的控制。對此，本專欄邀請了多位行業專家對國內外VOCs排放控制技術做了系統梳理，并對國內外的相關技術及設備進行比較分析。

重點行業的VOCs控制技術

汽車涂裝行業

汽車涂裝行業的VOCs廢氣主要來自于噴涂、干燥過程的漆霧和有機溶劑。漆霧來源于空氣噴涂作業中溶劑型涂料飛散。有機溶劑來自于涂料使用過程中的溶劑、稀釋劑，絕大部分屬揮發性排放，其主要的污染物為二甲苯、苯、甲苯等。

噴涂環節，主要通過采用水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等環保型涂料以降低VOCs排放量。當前，歐美國家所有新建涂裝線底涂均采用了電泳底漆或粉末涂料，中涂采用水性涂料或粉末涂料，面涂采用水性底色加高固體分清漆。日本也在積極開發和推廣水性涂料、高固體分及超高固體分罩光漆。

汽車烘干廢氣控制技術以蓄熱式直接燃燒系統（RTO）為主，另外，回收式熱力燃燒系統（TAR）、蓄熱式催化燃燒系統（RCO）在部分企業得到使用，催化燃燒技術有少量企業使用。在國外回收式熱力燃燒系統（TAR）應用較多。

包裝印刷業

包裝印刷行業VOCs排放主要來源于油墨調配、印制、烘干過程中油墨溶劑的揮發，以及稀釋劑、潤版液、清洗劑等的使用。此行業產生的VOCs濃度高，濃度變化大，對回收與銷毀技術的要求較高。

源頭控制旨在推行低VOCs或無VOCs的環保油墨、膠黏劑以及清洗劑等原輔材料使用，即從工藝的開端減少原輔材料的VOCs含量。過程中推廣干燥裝置優化控制系統是控制該行業VOCs排放量行之有效的技術。

末端控制目前使用的治理技術主要包括兩類：一是采用吸附的方法對烘干機產生的高濃度部分廢氣進行回收。吸附劑有活性炭纖維和顆粒活性炭兩種。二是采用吸附濃縮催化焚燒的方法對車間排出的低濃度廢氣進行凈化。吸附劑有蜂窩活性炭和顆粒活性炭，凈化效率一般在90%以上。有部分企業采用了國外的沸石轉輪吸附濃縮裝置，效果良好。國內目前在吸附材料沸石的改性方面還沒有很好的解決方法。

石油化工行業

石油化工行業的生產裝置復雜，因此，排放的污染物眾多，成分復雜，濃度變化大。石化行業的污染物排放分為無組織排放和有組織連續排放。

石化行業VOCs的有組織排放主要為生產工藝過程中的人為排放。工藝過程產生的有機廢氣無法徹底回收利用，盡管采用了焚燒、吸附、冷凝等方式處理，但仍有部分有機尾氣排放到大氣中。主要包括催化裂化催化劑再生煙氣、酸性氣回收裝置尾氣、有機廢氣收集處理裝置排氣等三類。

無組織排放是石化行業VOCs排放的重要方式。主要有三個來源：①生產、儲運過程中存在不同程度的泄漏和人為排放問題。②在廢水集輸及處理系統的開放空間中，暫溶于廢水的VOCs會重新逸散，揮發到大氣中對環境產生二次影響。③輕質油品及揮發性化學藥劑和溶劑貯存過程中的逸散也會產生VOCs。

根據石油化工行業的典型特點，控制VOCs首先應注重無組織排放的收集。一般使用多級技術串聯，集成冷凝、膜和吸附的回收工藝可以實現毫克級的技術標準。

目前大氣污染源中，有組織的排放在末端處理中基本可以得到處置，而無組織排放的污染則很難控制，末端治理有難以克服的弊病，比如風向的改變也會影響VOCs的控制。所以VOCs的控制重點還是從源頭抓起，從生產工藝開始入手。

國內外VOCs控制技術比較

就VOCs的控制技術而言，我國的主流技術包括吸附回收、催化氧化、蓄熱燃燒等方法。這些技術也是國際上的主流VOCs治理技術。

不過，由于我國VOCs的研究起步較晚，特別是基于長期觀測的結果還不夠，盡管治理技術已與國際接軌，但VOCs治理投入不夠，國內裝備的發展跟不上技術的需求，所使用的治理材料和裝備過分追求低成本，普遍效率低;而國外則選擇高效合理的先進材料和裝備。與國外VOCs治理相比，我國的差距主要體現在以下幾個方面：

第一，用于監測VOCs的儀器設備多數采用國外產品，價格昂貴，核心監測設備還沒有達到國產化。雖然國內的一些科研院所和企業在傅里葉光譜技術、在線色譜以及在線質譜方面做了一些研究，也進行了一些應用，但是總體來講，還沒有形成系統的VOCs在線監測技術，沒有成套的應用示范，VOCs在線監測技術穩定運行和準確測試的可靠性方面還需要更多的驗證。另外，VOCs監測過程控制方面的應用幾乎沒有。

第二，VOCs的種類繁多，所涉及到的污染行業、工藝過程眾多，污染氣體的排放情況差異很大，以上性質決定了單一的治理技術不可能滿足所有廢氣的治理要求。國外普遍采用多級串聯的組合式深度技術，如吸附濃縮—催化（蓄熱催化）、氧化集成技術、吸附濃縮—冷凝回收集成技術、吸附濃縮—吸收集成技術等。相比之下，國內的治理技術就沒有這么豐富，單獨活性炭吸附法應用比例大。

第三，單從某種技術的應用上看，比如吸附技術，由于活性炭成本較低，國內廣泛使用，而國外早已使用分子篩轉輪濃縮轉輪吸附，與蜂窩活性炭固定床裝置相比具有材料壽命長、運行穩定性高、吸附效率高、維護費用低、安全可靠等優點。在燃燒法處理VOCs方面，無論是蓄熱式熱力燃燒還是蓄熱式催化燃燒，國外使用的普遍為三床式RTO/RCO，而國內主要還是兩床式的。三床蓄熱式燃燒裝置處理效率大于98%，而兩床式的處理效率為90%～95%。

除了技術層面，國內外的材料和裝備的使用也存在差距。比如，國內所使用的吸收劑普遍為水，而國外選用的則是高效率、低揮發的有針對性的吸收劑。國外治理材料和裝備從品種、規格和大小都做到了精細化、專一化，相比之下，國內應用治理裝備時存在缺乏針對性的濫用現象。目前，國家層面和業界已經對這些問題高度重視，相信隨著VOCs治理要求的提高、治理投入的加大，我國將迎來VOCs治理領域的裝備升級和技術升級。