挥发性有机废气处理系统改造工程实例分析.pdf

杨昕蒙：挥发性有机废气处理系统改造工程实例分析第5期肇庆学院学报JOURNAL OF ZHAOQING UNIVERSITY第44卷 第5期2023年9月Vo1.44,No.5Sept.2023收稿编号：2023.03.28.0003作者简介：杨昕蒙（1993-），男，河南商丘人，上海城投污水处理有限公司竹园污水处理分公司助理工程师，硕士.随着大气污染防治攻坚的开展，颗粒物污染治理取得了成效，环境空气质量得到了有效改善，但新的挑战也逐步显现.面临着细颗粒物（PM2.5）污染形势依然严峻和臭氧（O3）污染日益凸显的双重压力，特别是在夏秋季，O3已成为导致城市空气质量超标的首要因子.研究表明，挥发性有机物（VOCs）是形成细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前体物，也是造成重污染天气的重要组成部分，因此挥发性有机物的治理尤其重要.表面喷涂作业中由于涂料和稀释剂中含有有机溶剂和涂料膜在喷涂、烘干时的分解物，产生的挥发性有机废气对人体健康和环境空气质量造成不利影响.豫东某车业有限公司近年来从源头采用了低VOCs含量原辅材料替代高VOCs含量原辅材料，喷涂、烘干产生的有机废气采用水帘-低温等离子-催化氧化工艺，处理后的废气排放浓度虽能满足国家和地方排放标准，但随着生态环境部2020年挥发性有机物治理攻坚方案的实施，为提高绩效分级水平，进一步减少挥发性有机物的排放，企业对原有废气治理设施进行了改造，进一步提高了低VOCs含量原辅材料替代率，采用活性炭吸附/脱附+RCO处理技术代替原有低温等离子+催化氧化工艺，改造后废气处理工艺满足攻坚方案以及河南省地方标准工业涂装工序挥发性有机物污染防治技术规范（DB41/T 1946-2020）等相关技术规范及政策要求.经过近两年运行，改造后挥发性有机废气的收集和处理效率得到了进一步提高，减少了挥发性有机物排放量.1原有工程概况豫东某车业有限公司位于工业园区内，主要生产电动三轮车，年产量为20万辆，年生产300天，拥有喷漆生产线6条，使用油漆进行喷涂，喷涂工序产生的主要污染物为甲苯、二甲苯和非甲烷总烃，采用水帘喷雾-除湿器-低温等离子-催化氧化工艺，根据例行监测数据，非甲烷总烃排放浓度10.63 mg/m315.26 mg/m3,甲苯与二甲苯排放浓度2.31 mg/m33.22 mg/m3，虽然废气排放浓度能够满足国家和地方排放标准的要求，但挥发性有机物排放量仍然较大，且处理工艺不能满足生态环境部2020年挥发性有机物治理攻坚方案及河南省地方标准工业涂装工序挥发性有机物污染防治技术规范（DB41/T 1946-2020）等的要求，因此企业对生产线进行技术改造的同时，对废气处理系统进行改造.挥发性有机废气处理系统改造工程实例分析杨昕蒙（上海城投污水处理有限公司 竹园污水处理分公司，上海 200120）摘 要：某车业喷漆废气含有挥发性有机物，原有处理系统采用水帘-低温等离子-催化氧化-活性炭吸附工艺，处理后的废气排放浓度虽能满足国家排放标准，但随着生态环境部2020年挥发性有机物治理攻坚方案的发布，原有废气处理系统不能满足攻坚方案及相关防治技术规范等要求.为此，企业对废气治理系统进行了改造，采用“活性炭吸附/脱附+RCO装置”处理工艺，处理后有机废气排放浓度能够满足工业涂装工序挥发性有机物排放标准（DB41/1951-2020）要求，挥发性有机物得到了有效削减，具有较好的环境效益.关键词：挥发性有机废气；处理系统；RCO装置；环境效益中图分类号：X51文献标志码：A文章编号：1009-8445（2023）05-0029-04肇庆学院学报第44卷1.1 原有废气处理工程存在的问题（1）原有喷漆、烘干废气收集效率较低，无组织排放量较大，处理效率较低.根据实际运行监测数据，废气收集效率低于75%，废气处理效率在40%60%，虽然能够实现达标排放，但由于活性炭不能及时更换补充，实际运行效率有时会更低.（2）原有喷漆、烘干废气采用低温等离子-催化氧化处理工艺，不能满足相关技术规划和技术政策要求.该工艺虽然采用的不是单一的处理工艺，但根据生态环境部2020年挥发性有机物治理攻坚方案的要求：对达不到要求的VOCs收集、治理设施进行更换或升级改造，确保达标排放；除恶臭异味治理外，一般不采用低温离子、光催化、光氧化等技术.河南省地方标准工业涂装工序挥发性有机物污染防治技术规范（DB41/T 1946-2020）规定：大、中型规模工业涂装工序，喷涂、流平废气采用湿式除尘或干式过滤+活性炭吸附/脱附+常规催化燃烧或蓄热催化燃烧，烘干废气采用降温+活性炭吸附/脱附+常规催化燃烧或蓄热催化燃烧.排污许可申请和核发技术规范（HJ1124-2020）中废气推荐工艺为：喷漆、烘干废气，采用活性炭吸附、吸附/浓缩+热力燃烧/催化氧化.重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南（2020年修订版）工业涂装行业中，A级、B级企业使用溶剂型涂料时，VOCs废气采用吸附浓缩+燃烧、燃烧等治理技术，处理效率A级不低于95%、B级不低于85%.由此看出，原有喷漆、烘干废气采用的处理工艺不能满足相关技术规范和技术政策的要求.2废气改造工程设计及运行情况分析2.1 废气改造工艺选择有机废气目前采取的工艺处理措施有吸收、吸附、燃烧、生物法，低温等离子、光催化法等1-3，几种方法的比较见表1：表1 有机废气主要处理方法比较调漆废气、喷漆废气、流平废气具有风量大、废气浓度低等特点，不适用燃烧法、冷凝回收法、吸收法等方法处理该类有机废气，根据国内同行业调查4-5，一般采用湿法或干法+活性炭吸附处理方法来处理，结合工程实际情况，考虑去除效率、运行费用等因素，针对调漆废气、喷漆废气、流平废气本项目采用“活性炭吸方法原理适用范围特点吸收吸收液中吸收，待吸收液吸收饱和后，经过加热、解析后，可冷凝回收高、中浓度的气体可处理大流量的气体，工艺成熟，但 效率较低，消耗吸收剂，污染物仅由气相转移到液相，吸收后液体需二次处理吸附利用固体气态污染物吸附在固体表面低浓度、低湿度、低含 尘量、高净化要求的气体可处理多组分的气体，维护工作量大，系统易饱和失效，吸附后固体需二次处理燃烧可采用常温或催化氧化燃烧处理高浓度、小气量、可燃污染气体效率高，污染气体被彻底分解掉，消 耗燃料，大风量低浓度废气处理能耗高生物法利用微生物降解污染气体可生物降解的污染气体，低浓度装置简单，成本高，受环境影响大，不稳定，微生物新陈代谢缓慢，反应时间长，处理效率极低等离子高反应活性等离子体与污染物质反应形成无害物质密闭收集系统内的各种有机污染气体（含油高温气体除外）装置简单受环境和外在的条件影响小，操作管理简单、运行费用低，处理效率低光催化紫外光束照射废气使之裂解，再用臭氧氧化高、中、低浓度各种废气装置简单，无安全隐 患，但处理效率低30杨昕蒙：挥发性有机废气处理系统改造工程实例分析第5期附/脱附+RCO装置”处理工艺6.烘干废气属于中高浓度废气，按照河南省工业涂装工序挥发性有机物污染防治技术规范（DB41/T1946-2020）和排污许可证申请与核发技术规范铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业推荐工艺，该部分废气直接引入RCO装置进行处理，也可以采用“活性炭吸附/脱附+RCO 装置”处理工艺7.根据项目特点，本项目烘干废气采用“活性炭统吸附/脱附+RCO装置”处理工艺.具体处理工艺流程见图1：2.2 废气处理系统改造工艺特点（1）干式过滤器干式过滤器是基于惯性分离的原理.强迫负载气流多次改变方向，比空气重的粒子就会粘附在壁面上，而空气则没有特别的阻碍继续运动.当空气自由通过孔洞时，粒子吸附在褶皱处，直至过滤饱和.（2）活性炭吸附/脱附+RCO 催化燃烧8废气进行有效收集后，先进行预处理（干式过滤器），再进入活性炭吸附装置，气体在活性炭床层保持一定的停留时间，气体中的VOCs被吸附在活性炭表面，洁净气体从活性炭床层排出后可以直接通过引风机排空，经过RCO处理后的洁净气体通过热交换到一定温度后作为脱附风，通过活性炭床进行脱附，从活性炭吸附装置脱附出来的浓缩有机物进入RCO装置后，通过贵金属催化剂燃烧分解，分解温度在200250，有机废气被分解为二氧化碳和水，以此循环，待废气脱附分解完成排入烟囱后达标排放.催化燃烧技术作为VOCs废气处理工艺之一，因为其净化率高，燃烧温度低（一般低于350），燃烧没有明火，不会有NOx等二次污染物生成，安全节能环保等特点，在环保市场有很好的发展前景.（3）改造工艺对喷漆生产线的调漆室进行了封闭收集、烘干室密闭设置抽风系统，废气的收集效率可以达到90%以上，有效减少了废气的无组织排放；同时废气的末端处理效率达到95%以上，有效减少了挥发性有机物的排放.2.3 运行效果分析本工程自2022年投入运行以来，根据日常监督性监测数据以及在线监测的情况，工艺运行稳定，设备运转正常，日常监督性监测结果统计见表2，在线监测结果见表3.由实际运行结果可知，废气去除效率达到92%97%，经处理后有机废气排放浓度能够满足工业涂装工序挥发性有机物排放标准（DB41/1951-2020）要求,运行稳定达标.2.4 环境效益原有工程VOCs排放量为67.85 t/a，废气处理系统改造后，VOCs排放量为1.43 t/a，VOCs减排量为66.42 t/a，具有很好的环境效益.项目进口浓度/（mg.m-3）出口浓度/（mg.m-3）平均去除率/%VOCs34.548.82.33.19397表2 废气例行监测结果表时间2022年1月12月2023年1月4月VOCs2.214.092.144.39表3 20222023年在线监测结果（出口浓度/（mg.m-3）图1 废气处理工艺流程图31肇庆学院学报第44卷2.5 分析与探讨（1）运行过程中应关注活性炭吸附装置的正常维护.废气通过活性炭吸附，可将大风量低浓度的有机废气浓缩为小风量高浓度的废气，再进入RCO装置处理，可以节约运行成本.（2）为减少有机废气的产生，应从源头、生产过程、末端治理等全过程控制，采用低VOC含量原辅材料，减少无组织排放等，末端治理设备应保持良好的运行状态.3结论喷涂废气处理系统经改造采用“活性炭吸附/脱附+RCO装置”处理工艺，符合河南省工业涂装工序挥发性有机物污染控制技术指南和排污许可证申请与核发技术规范铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业要求.废气收集效率达到99%，去除效率达到95%99%，经处理后废气排放浓度满足工业涂装工序挥发性有机物排放标准（DB41/1951-2020）要求.具有操作温度低，热回收效率高，运行成本较RTO低，污染物去除效率高等特点.经该工艺处理后，大大减少了有机废气的排放，具有较好的环境效益.参考文献：1丁嘉琰.工业有机废气处理技术及未来发展研究J.资源节约与环保.2020(12).93-94.2李守信，宋剑飞.挥发性有机物处理技术的研究进展J.化工环保.2008,28(1):1-8.3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）：1955-1960.4刘美仪.探讨有机废气处理技术及前景展望J.资源节约与环保.2013(6):134.5朱世勇.环境与工业废气净化M.北京.化学工业出版社.2001,502.6谭明侠，王国军，谢建川.VOC催化燃烧技术J.工业催化.2006,14:384-386.7马超.VOCs排放污染以及控制对策J.环境工程技术学报.2012(3):105.8陈锐章.VOC处理技术综述J.环境与发展,2018，30（7）：98-100.Analysis of the Transformation Project of Volatile Organic Waste GasAnalysis of the Transformation Project of Volatile Organic Waste GasTreatment SystemTreatment SystemYANG Xinmeng(Zhuyuan Sewage Treatment Branch,Shanghai Chengtou Sewage Treatment Co.,LTD Shanghai 200120,China)Abstract:Abstract:The paint exhaust gas of a vehicle industry contains volatile organic compounds,and the originaltreatment system adopts water curtain,low temperature plasma,catalytic oxidation and activated carbon adsorp-tion.The exhaust gas emission concentration after treatment can meet the national emission standards,but withthe requirements of the Ministry of Ecology and Environments 2020 Volatile Organic Compounds TreatmentPlan,the original waste gas treatment system can not meet the recommended requirements of the technical speci-fications for emission permits.So the enterprise reformed the waste gas treatment system and adopted the treat-ment process of activated carbon adsorption/desorption+RCO device,and the treated organic gas emission con-centration could meet the requirements of the Volatile Organic Compounds Emission Standard for IndustrialPainting Process(DB41/1951-2020).The volatile organic compounds have been effectively reduced,with goodenvironmental benefits.Keywords:Keywords:volatile organic waste gas;processing system;RCO device;environmental benefits（责任编辑：张宝杰）32