污染治理中低碳環(huán)保技術的應用分析

徐錦梅

（江蘇國瑞檢測技術有限公司，江蘇 蘇州 215600）

進入新時代后，我國確立了生態(tài)文明思想，在該思想指導下經(jīng)過近幾年的實踐，已經(jīng)產(chǎn)生了有目共睹的治理成就。目前，根據(jù)“十四五”節(jié)能減排總體要求與2030年前碳達峰總體要求看，各行業(yè)企業(yè)需要遵循總體部置、系統(tǒng)推進、雙輪驅(qū)動的原則，做好“能耗雙控”，有序推進“碳達峰十大行動”，并結合《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作意見》，認真分析全面綠色轉型的相關內(nèi)容，從“需求導向”出發(fā)，有效推行“綠島項目”、碳排放管理，推進低碳環(huán)保技術的應用。

1 低碳環(huán)保技術的特點

低碳環(huán)保技術由低碳技術和環(huán)保技術共同組成，低碳技術包括減碳技術、無碳技術和去碳技術，而環(huán)保技術包括環(huán)保工程技術和環(huán)保崗位技術，其中環(huán)保工程技術主要有廢水處理、脫硫、脫硝、隔音、固廢處置等技術，環(huán)保崗位技術又分為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境編制技術等（如圖1）。

圖1 低碳環(huán)保技術示意圖

低碳環(huán)保技術的特點集中表現(xiàn)為科學性、綜合性及可追溯性。以科學性為例，低碳環(huán)保技術均是以科學理論作為基本規(guī)范，要求技術人員在研發(fā)設計每項技術時要嚴格遵循物理、化學及生物學原理等。例如，在應用生物學原理時，通常會用到濕地技術、生物沉淀床技術、基因工程技術、生物之間的競爭關系等。以綜合性為例，低碳環(huán)保技術除了對上述科學理論與自然原理的應用，還包括對數(shù)學、氣象學、地理學等學科的應用，涉及到交叉學科、邊緣科學，整體上呈現(xiàn)出綜合性應用的特點［1］。以可追溯性為例，目前使用的低碳環(huán)保技術，增加了對各類數(shù)字化設備的聯(lián)合應用，包括傳感器、收集裝置、測定儀器、數(shù)據(jù)處理平臺等。

2 污染治理中應用低碳環(huán)保技術的必要性

2.1 從“雙碳”目標角度分析

我國于2020年9月正式提出了“雙碳”目標，預計在2035年、2060年分別實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”目標。根據(jù)現(xiàn)行《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念 做好碳達峰碳中和工作的意見》要求看，前一個目標的實踐中要求將碳排放量增速從2020年之前的每年3.6%減少至3.0%左右，而將增速減量控制在0.5%的水平［2］。從當前的實踐經(jīng)驗看，需要將源頭控制、排放過程控制、碳排放后的污染治理統(tǒng)籌起來，才能真正起到全面控制碳排放量增速并將增速減量控制到標準要求范圍以內(nèi)的作用。例如，在源頭控制方面，當前的重點是圍繞著新能源開發(fā)與利用展開，包括太陽能、風能、地熱能、清潔燃燒能源等，此時就需要借助低碳技術中的無碳技術，根據(jù)不同行業(yè)的綜合條件選擇適配性的新能源。再如，在過程控制方面，目前電力、化工、能源行業(yè)中使用的碳捕獲和封存技術（CCS）已經(jīng)得到了局部應用，能夠?qū)⒋祟惼髽I(yè)中排放的二氧化碳進行凈化、壓縮、燃燒、捕獲，然后將通過化學封存、海洋封存、地質(zhì)封存的方式使其得到有效控制，這樣既可以減少碳排放后的污染，也可以避免“溫室效應”的加劇［3］。至于已經(jīng)排放到大氣環(huán)境中的二氧化碳，除了可以應用CCS技術進行捕獲外，還可以將其制作成各類工藝品。如北京某科技公司通過對二氧化碳的捕獲與運用，將其制成了各類工藝產(chǎn)品，不僅拓展了企業(yè)的可營利空間，還使該企業(yè)走上了低碳經(jīng)濟之路。由于碳排放的來源眾多、排放渠道較多、存儲形式不一，因而，在治理土壤、水體和大氣中的二氧化碳污染時，需要選擇具有綜合性特點的低碳環(huán)保技術。

2.2 從二次污染治理角度分析

可揮發(fā)性有機物、污水廢水、固體廢棄物可以通過分解、反應、揮發(fā)等多種途徑產(chǎn)生各類污染物，從而對環(huán)境造成二次污染。二次污染具有一定的隱蔽性（如水體中的生物降解、污水治理時產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體等），而且二次污染的治理難度較大（如廢舊電池的放射性污染、白色污染物中的塑料制品污染、工業(yè)固體廢渣排放后的污染等）。在這種情況下，為了減少二次污染的危害，需要對產(chǎn)生二次污染的物質(zhì)進行徹底處理。例如，某地區(qū)的工業(yè)園區(qū)搬遷后，擬將原來的場地建成城市綠地公園。為了預防工業(yè)固體廢渣的污染，不排除重金屬污染、放射性元素等會對該區(qū)域的水體、土壤、大氣環(huán)境造成二次污染，投資方聘請了第三方專業(yè)檢測機構，按照環(huán)境采樣與環(huán)境監(jiān)測標準流程，進行了收集、現(xiàn)場踏勘、第一次樣品隨機采集，經(jīng)初步分析后，設計了環(huán)境采樣方案，設置了若干監(jiān)測點實施樣品采集、保存、運輸、制備后，開展了實驗室測定，并為該項目提供了詳細的分析報告。然后，配套應用低碳環(huán)保技術，較好地處理了該建設區(qū)域的污染物，規(guī)避了二次污染，保障了城市綠地公園建設的安全。

2.3 從企業(yè)治理效益角度分析

宏觀上，企業(yè)必須根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境法》，以及地方政府出臺的相關規(guī)范，認真開展項目竣工環(huán)保驗收工作。企業(yè)還需要結合產(chǎn)業(yè)政策中的轉型升級要求，根據(jù)上游、中游、下游全產(chǎn)鏈的集約型發(fā)展現(xiàn)狀，合理推進污染治理，保障自身的分工地位。微觀上，當前環(huán)境管理部門、第三方機構及企業(yè)均是統(tǒng)一大市場監(jiān)管模式中的參與主體，在法律法規(guī)、行政管理政策、污染治理技術等各項要素配置齊全的情況下，企業(yè)既要按部就班地完成環(huán)境工程建設，落實環(huán)境管理，真正滿足所在地區(qū)及工業(yè)區(qū)的環(huán)保要求，也要在治理的環(huán)保效益基礎上，開發(fā)與挖掘低碳經(jīng)濟、環(huán)境經(jīng)濟發(fā)展的可能性，并通過這種新的探索，使企業(yè)創(chuàng)造出更大的社會效益和經(jīng)濟效益，促進其自身的轉型［4］。因而，企業(yè)需要在治理污染中加強對低碳環(huán)保技術的應用。

3 低碳環(huán)保技術在污染治理中的應用分析

3.1 系統(tǒng)性應用

低碳環(huán)保技術在污染治理中應用時，首先需要進行系統(tǒng)性應用，包括污染治理對象的確認、治理內(nèi)容的分析、治理目標的定位以及治理方案的研發(fā)設計。從當前的實踐經(jīng)驗看，企業(yè)在開展自主治理時，主要按照“設計方案→采購物料→實施方案→跟蹤監(jiān)測→治理優(yōu)化”的流程進行操作。此類企業(yè)與第三方機構進行合作開展污染治理時，通常根據(jù)“環(huán)保咨詢→實地踏勘→初步環(huán)評→簽訂合同→復核監(jiān)測點→正式采集樣品→實驗室測定→設計方案→會議討論→實施方案→跟蹤監(jiān)測→出具環(huán)評報告”等流程實施環(huán)保監(jiān)測。除此之外，還有部分企業(yè)與第三方機構開展聯(lián)合治理等［5］。雖然模式存在差異，但無論是哪一種治理模式，均要求遵循此類技術的特點、作用及適用范圍等，并對其進行有效地應用。

3.2 專項化應用

系統(tǒng)性應用低碳環(huán)保技術，旨在實現(xiàn)對污染問題的全面治理。然而，在實際應用時，牽涉到對污水、廢氣、固體廢棄物、噪音、輻射等不同污染對象的處理。此時，企業(yè)與第三方機構無論采用哪一種模式，必須要在總體方案中，針對此類治理對象選擇合適的技術。實驗經(jīng)驗表明，在具體污染對象的治理過程中，既要保障專項技術的獨立應用，也應使不同技術之間的聯(lián)合應用產(chǎn)生較大的協(xié)同效應。例如，在污水治理過程中，環(huán)保工程師需要對低碳環(huán)保技術進行分類解析，并根據(jù)治理對象的實際情況，選擇合理的減碳、無碳、低碳技術，開發(fā)研究適用于污水治理的“AAO工藝+膜工藝”聯(lián)合方案。在完成技術方案編制后，再根據(jù)施工方案設計合理地指導現(xiàn)場施工與設備調(diào)試，認真分析試運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，優(yōu)化各項參數(shù)，確保治理系統(tǒng)的有效運行等。

4 低碳環(huán)保技術在污染治理中的具體應用

4.1 項目概況

以某化工企業(yè)VOCs污染治理為例，在產(chǎn)品中間體的生產(chǎn)制造過程中會產(chǎn)生大量的有機廢氣，包括有組織廢氣與無組織廢氣。從該企業(yè)自主環(huán)評中的監(jiān)測結果看，這些廢氣的成分比較復雜，除常見的VOCs廢氣外，還存在著具有酸性特征的氯化氫廢氣，而且總排放量為2.5萬m3/h，該企業(yè)擬通過低碳環(huán)保技術對其開展有效治理。

4.2 問題分析

首先，該企業(yè)有機廢氣的來源主要包括真空泵、離心機、轉料間、料釜、儲罐和烘干房。此類設備主要應用于1、2、3號車間。其次，該企業(yè)在項目建設初期，已經(jīng)通過向第三方機構進行環(huán)保咨詢，開展了市場化合作，在每個車間都安裝了1套凈化裝置。其中，1、2號車間的凈化裝置主要采用“冷凝+NaOH堿液噴淋”工藝，3號車間在該工藝基礎上增加了活性碳吸附技術，創(chuàng)建了“冷凝+NaOH堿液噴淋+活性碳吸附”凈化方案。第三，該企業(yè)現(xiàn)用的煙氣監(jiān)測系統(tǒng)（Continuous Emission Monitoring System，CEMS），通過完全抽取法進行有機廢氣采樣、通過自帶數(shù)據(jù)采集與處理模塊進行數(shù)據(jù)分析后，發(fā)現(xiàn)在有機廢氣排氣筒中，非甲烷總烴的濃度范圍在1 000～1 200 mg/m3以上，超出了《制藥工業(yè)大氣污染物排放標準》要求的100 mg/m3。第四，該企業(yè)的有機廢氣排放具有點多面廣的特點，只有通過設計聯(lián)合方案才能達到有效治理的目標。因而，經(jīng)過治理小組討論后，劃分了高濃度廢氣、含有氯化氫的廢氣，確認設計專項治理方案后，開始編制設計方案。

4.3 治理方案

4.3.1 準備階段

在準備階段，治理人員首先對治理有機廢氣的低碳環(huán)保技術進行了分析，按照分層法梳理出了有機廢氣治理所需要的技術種類，具體如下：低碳環(huán)保技術→環(huán)保技術→環(huán)保工程技術/環(huán)境監(jiān)測技術→吸收法、吸附法、冷凝法、再生熱氧化分解法、催化燃燒法。

4.3.2 實施階段

首先，根據(jù)問題分析確定系統(tǒng)性應用路徑后，按照專項性應用設計出聯(lián)合治理方案。系統(tǒng)性應用路徑如下：（1）對高濃度廢氣采用冷凝裝置進行預處理，配套應用吸收法中的吸收溶液進行污染物回收；（2）針對含氯化氫廢氣，先使用堿液噴淋將其中和，再將堿液噴淋塔出來的廢氣與預處理環(huán)節(jié)后排放的廢氣進行匯合，最后排放到蓄熱式焚燒爐進行二次利用，從而形成以“有機廢氣→冷凝法預處理→吸收溶液回收→NaOH堿液噴淋中和→蓄熱式焚燒爐焚燒→急冷塔降溫→排氣筒安全排放”的工藝流程。其次，根據(jù)專項性應用編制治理方案，具體如下：（1）在該企業(yè)的1、2號車間，以原來的冷凝設備為基礎，增加1臺吸收設備，并根據(jù)廢氣種類選擇匹配的吸收溶劑。然后，在噴淋塔后安裝1臺蓄熱式焚燒爐，對匯總后的各類有機廢氣實施焚燒處理。（2）3號車間按照1、2號車間的方式安裝1臺吸收設備、1臺蓄熱式焚燒爐后，使用活性碳吸附技術進行吸附。（3）針對含有氯化氫的廢氣治理，一是通過活性碳進行吸附，二是通過堿液噴淋進行中和，從整體上減少其含量。然后，將其送入加裝的蓄熱式焚燒爐中進行高溫焚燒。其中，溫度控制在820 ℃以上，燃燒室停留時間大于2 s。進入降溫階段后，將急冷塔中的停留時間設置為1 s以上。按照專項治理方案，當溫度低于200 ℃時，將不再合成二噁英，因而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保技術的應用目標。

4.3.3 配套措施

首先，該企業(yè)在編制好有機廢氣污染治理的聯(lián)合治理方案后，嚴格按照國家標準、地方標準、行業(yè)標準的規(guī)范要求，采用了TVOC、NMHC對治理項目中3個車間排放的有機廢氣排放情況進行了表征和監(jiān)測［6］。同時，根據(jù)同行業(yè)現(xiàn)階段的技術應用情況，同步引進了先進的EHS管理體系，并嚴格按照其中的標準、指南，優(yōu)化了現(xiàn)有的管理體系，包括對制度規(guī)范條例的細化、對監(jiān)測流程的優(yōu)化、對運行機制中的各項指標進行查缺補漏等。其次，該企業(yè)結合自主環(huán)評經(jīng)驗與前期項目建設中第三方機構提供的環(huán)境評價方案，決定根據(jù)“十四五”建設時期高質(zhì)量環(huán)境管理的要求，對項目進行智能化升級。一是加裝了能夠?qū)Ω黝愑袡C廢氣進行監(jiān)測的傳感裝置與監(jiān)測儀表，二是結合電氣自動化技術對現(xiàn)用設備進行了集成化改造，由此將在線監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、清洗消毒模塊、高密閉與隔離模塊進行了通訊連接，升級了現(xiàn)用的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，形成了生產(chǎn)設備在線監(jiān)測→傳感器自動采集數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)分析與處理→生成數(shù)據(jù)報告→利用數(shù)據(jù)報告優(yōu)化生產(chǎn)的基本流程。最后，該企業(yè)結合低碳環(huán)保技術的系統(tǒng)性應用、專項化應用，對有機廢氣排放量產(chǎn)生的各個環(huán)節(jié)進行了全面分析，并根據(jù)低碳經(jīng)濟、環(huán)保經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，設立了清潔生產(chǎn)工藝研發(fā)小組，預期結合現(xiàn)階段的治理效果，進一步將各環(huán)節(jié)的控制延伸到源頭治理層面。同時，加強了對冷凝劑、吸收溶劑、吸附劑的研究，預期借助技術研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新等手段，逐漸走出適用于企業(yè)自身發(fā)展，能夠推動整個行業(yè)發(fā)展的新路子。

4.3.4 治理效果

該企業(yè)采用工藝改造的方式，完成了對有機廢氣的有效治理。根據(jù)該方案運行后的效果看，1、2號車間的“冷凝+吸收+NaOH堿液噴淋+焚燒”工藝與3號車間的“冷凝+吸收+NaOH堿液噴淋+三孔樹脂+焚燒”工藝聯(lián)合應用后，實現(xiàn)了對高濃度廢氣、含氯化氫廢氣的有效治理，同時根據(jù)CEMS系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，達到了排放筒對非甲烷總烴的控制。例如，進入數(shù)據(jù)為427 mg/m3，出口數(shù)據(jù)僅為5.642 7 mg/m3，遠遠小于100 mg/m3的標準要求。同時，對兩者的濃度比值進行計算發(fā)現(xiàn)，廢氣中污染物的去除率能夠達到98.6%，符合地方同類廢氣的排放標準要求。由于二噁英的合成控制難度較大，經(jīng)過高溫焚燒后對其出口濃度進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，其濃度能夠被控制在2～10 ngTEQ/m3。

5 結語

總之，污染治理是一項“功在當下，利在千秋”的工作，在新時期高質(zhì)量污染治理實踐中，相關部門或企業(yè)需要持續(xù)加強對低碳環(huán)保技術的應用，構建低碳經(jīng)濟發(fā)展模式［7］。結合上述分析可以看出，低碳環(huán)保技術的特點鮮明，作用巨大。在“雙碳”背景下應用此類技術開展污染治理工作，既有利于推動“碳達峰”目標的實現(xiàn)，又能夠減少二次污染，使企業(yè)的治理效益從原來的環(huán)保效益擴展到社會效益與經(jīng)濟效益層面。由于當前實踐過程中對于此類技術的運用包括了系統(tǒng)性應用與針對性應用兩種方式，因而實踐主體應做好深度、廣度、精度層面的全面分析，梳理出具有理性特征的應用程序，并在具體的治理項目中使其得到有效落實。