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我國5種有機廢氣主流工藝及應用:活性炭吸附回收的溶劑集中提純利用(減少危廢量,資源利用)

添加時間:2017/7/8 8:38:21 瀏覽量:

由于市場需求巨大,近年來我國VOCs治理技術得到了快速發展。主流的治理技術,如吸附技術、焚燒技術、催化技術和生物治理技術得到了不斷地拓展和完善,一些新的治理技術,如低溫等離子體技術、光解技術、光催化技術等也在不斷地完善過程中。近幾年的技術發展情況來看主要體現在以下幾個方面:

1 新的吸附(再生)工藝不斷發展和完善

(1)吸附回收技術

在有機廢氣治理領域,溶劑回收往往具有很好的經濟效益。吸附回收技術研究的最多,應用的最成熟。從目前的情況來看,很多行業的VOCs治理涉及到溶劑的吸附回收技術。如油氣回收、包裝印刷、石油化工、化學化工、集裝箱噴涂、原料藥制造等行業。從吸附工藝來講,低壓水蒸氣脫附再生技術依然是主流技術,工藝得到了不斷地完善;近年來發展的氮氣保護再生新工藝,避免了水蒸氣的使用,減輕了回收溶劑提純費用,并提高了設備安全性,得到了一定的應用,特別是在包裝印刷行業的應用最為廣泛。此外,采用真空(降壓)解吸的再生技術在高濃度的油氣回收和儲運過程中的溶劑回收領域也得到了大量的應用。

(2)吸附濃縮技術

在大部分的工業排放尾氣中VOCs是以低濃度、大風量的形式排放的,為了降低治理費用,通常是利用吸附材料首先對低濃度廢氣進行吸附濃縮,然后再進行冷凝回收、催化燃燒或高溫焚燒處理。吸附濃縮技術的應用近年來發展迅速,特別是沸石轉輪吸附濃縮技術(采用多種類型的硅鋁分子篩作為吸附劑)已經成為很多行業低濃度VOCs治理的主流技術。沸石轉輪吸附濃縮技術最早從日本企業開始的,并在全世界范圍內得到了應用。該技術凈化效率高,尾氣排放濃度穩定,采用高溫熱氣流再生時安全性好,被視為諸如汽車制造等噴涂行業的最佳可行治理技術,國外的一些治理工程公司近年來開始在我國大規模地推廣該技術,發展迅速,除了日本的幾家公司以外,美國、韓國和臺灣的一些公司也紛紛開始介入我國國內市場,近年來占領了很大一部分的市場份額。國內企業方面,廣州黑馬環保科技公司通過自主開發掌握了該技術,技術上逐步走向成熟,已在一些行業得到良好的應用。其他的一些有實力的工程公司也在加大力度研究開發該技術,如青島華世杰等公司等,并開始在市場上推廣應用。

(3)活性炭吸附集中再生技術

在諸如噴涂(如4S店噴涂)、印刷(包裝印刷和書刊印刷)、化工、制藥等行業,存在大量分散的小型企業,VOCs的排放量小、排放濃度低,但不能達到目前逐步嚴格的排放標準要求,這些企業的治理是目前VOCs減排與控制工作中的一個難題。活性炭吸附技術是簡單易行、低成本的治理技術,是目前這些企業首選的治理技術。但對單個企業進行治理,建立相應的活性炭再生系統費用高,小企業往往難以承擔治理費用。因此目前大量的企業只是安裝了活性炭吸附裝置,而沒有安裝活性炭再生裝置,需定期更換活性炭。

由于更換活性炭的成本較高,更換下來的活性炭作為危廢處理又增加了部分成本,因此在實際運行中缺乏監管的情況下吸附裝置實際上成為擺設。各地環保管理部門已經逐步認識到了這個問題,為了減輕單個企業的治理費用,采用集中收集吸附使用過的活性炭,建立統一的活性炭異位(地)再生裝置,是目前最為可行且成本低的一種模式。該模式在VOCs排放集中的區域/城市/工業園區中得到了各地管理部門的極大重視。

目前為止已經在山東、河北和江蘇等地建立了活性炭的集中再生基地,每個再生基地的活性炭年再生量都達到了幾萬噸的規模,很好地解決了分散吸附后活性炭的循環利用問題,被認為是工業園區(如化工園區、制藥園區、紡織印染園區等)中小企業集中區域VOCs治理的一個可行的低成本的解決辦法。

(4)活性炭吸附回收的溶劑集中提純利用技術

在很多行業中,如包裝印刷、服裝涂布整理、化工、制藥、鋰電池生產、化纖生產等行業,溶劑使用量大,進行溶劑回收具有很好的經濟效益。但回收的溶劑往往是混合溶劑,或者含水量高,或者存在溶劑變質的問題,在大多數情況下不能直接回用于生產,需要進行精餾提純以提高回收溶劑的價值。依靠單個企業建立溶劑提純裝置費用高,通常企業難以承受。在企業集中的地區,如各類工業園區,有政府部門出面組織,引入第三方運營機制,建立統一的溶劑提純回收中心,可以大大降低企業的負擔。目前在已經有鋰電池行業、服裝涂布行業、包裝印刷行業等采用該模式進行VOCs的綜合治理,并取得了很好的治理效果。

2 蓄熱式(催化)燃燒技術逐步替代傳統的(催化)燃燒技術

催化燃燒技術和高溫焚燒技術是目前VOCs治理的主流技術,也是最為有效徹底的治理技術。無論是熱力焚燒法還是催化燃燒法都需要將廢氣加熱到相應的燃燒溫度。如果廢氣中有機物的濃度較高,廢氣燃燒后所產生的熱量可以維持有機物分解所需要的反應溫度,采用燃燒法是一種經濟可行的方法。傳統的催化燃燒技術和高溫焚燒技術由于換熱效率低,當廢氣中有機物濃度較低時,采用需要大量能耗,治理設備運行費用高。

為了提高熱利用效率,降低設備的運行費用,近年來發展了蓄熱式熱力焚燒技術(RTO)和蓄熱式催化燒技術(RCO)。蓄熱系統是使用具有高熱容量的陶瓷蓄熱體,采用直接換熱的方法將燃燒尾氣中的熱量蓄積在蓄熱體中,高溫蓄熱體直接加熱待處理廢氣,換熱效率可達到90%以上,而傳統的間接換熱器的換熱效率一般在50~70%。蓄熱式(催化)燃燒技術的發展大大拓寬了催化燃燒技術和高溫焚燒技術的應用范圍,可以在較低濃度下使用,近年來得到了廣泛地應用,并在很多行業中逐步替代了傳統的(催化)燃燒技術(特別是在低濃度范圍的VOCs廢氣治理),近年來得到了大量的推廣應用。

3生物技術的不斷深入發展,適用范圍逐漸拓寬

生物法最早應用于廢氣脫臭。近年來隨著對揮發性有機污染物治理技術研究的不斷深入,生物法逐步被應用于揮發性有機污染物的治理領域。生物法具有設備簡單,投資及運行費用低,無二次污染等優點,但由于生物法對有機污染物的降解速率較低,只是在處理低濃度有機廢氣時才具經濟性。此外,由于生物菌種對有機物的降解具有專一性,只適合于易生物降解的有機物的凈化,普適性較差。

由于具有綠色環保和處理費用較低等優點,近年來,生物法處理有機廢氣的研究工作進展很快,各種生物菌劑和填料的開發不斷地取得突破,除了在除臭領域的應用外,近年來逐步拓展到酮類、醛類、酯類等多種類型的有機物的凈化(在低濃度情況下使用),生物法在已經成為某些行業有機廢氣(特別是惡臭氣體)治理的主要技術之一,適用范圍不斷拓寬。

4除臭市場需求巨大,除臭技術近年來得到了迅速發展

異味擾民問題已經成為影響現階段我國經濟發展和社會穩定的問題之一,異味的治理工作已經成為近年來各地環保部門最為關注的問題。

異味的產生源包括工業源和生活源。工業源包括煉油、塑料、橡膠、合成纖維、精細化工、日用化工、化學制藥、生物制藥、農藥、化肥、紡織印染、工業污水處理、食品加工、肉產品加工、海產品加工、飼料加工等眾多行業;生活源包括垃圾儲存與轉運、垃圾填埋與焚燒處理、生活污水處理、堆肥、餐飲油煙等等。

異味污染物排放濃度低,一般在幾十ppm以下,有的甚至在ppb級,治理困難。異味治理涉及到民生問題,影響社會安定,因此近年來各地環保部門明顯加大了對異味的治理力度。由于涉及的行業眾多,加之之前經濟快速發展過程中以為污染的遺留問題多,目前異味治理的市場巨大,為此近年來涉及到異味治理的相關技術發展迅速。

異味的治理技術涉及到吸附技術、吸收技術、生物技術、低溫等離子體技術、光氧化及光催化技術等,各種治理技術均有所應用,其中以吸附技術、吸收技術、生物技術、低溫等離子體技術為主,光氧化及光催化技術近年來也部分得到了應用,但具體的、長期的治理效果有待進一步考察與評估。此外,采用植物液掩蔽法去除異味在諸如垃圾轉運站等場合也得到了大量的應用。

從目前的實際治理情況來看,治理企業普遍缺乏針對不同來源廢氣排放特征的認識,低溫等離子體、光催化、光氧化等技術往往伴隨著產生二次污染物等問題,廢氣排放成分解析又非常困難,在技術選擇上存在很大的盲目性,致使很大一部分的治理項目效果不佳,導致重復進行治理的情況頻發。

2.5 不同技術交互融合,組合技術發展迅速

VOCs治理的難點在于成分極其復雜,不同類型的化合物性質各異,在大多數行業中所產生的VOCs又是以混合物的形式排放。因此采用單一的治理技術往往難以達到治理效果,在經濟上也不合理,通常情況下需要采用多種治理技術的組合治理工藝。因此近年來各種組合治理工藝發展迅速,如吸附濃縮+催化燃燒技術、吸附濃縮+高溫焚燒技術、吸附濃縮+吸收技術、低溫等離子體+吸收技術、低溫等離子體+催化技術等。 采用組合治理技術,從凈化效果上考慮是為了實現污染物的達標排放,是從成本上考慮可以降低治理費用,以最低的代價達到治理效果。

從目前的治理實踐來看,大部分的行業中VOCs的治理都需要采用組合技術,有些行業甚至需要采用兩種以上的組合技術采用實現治理效果。

5實施清潔生產,從源頭上減少使用量和排放量是目前VOCs減排控制的發展趨勢

對于揮發性有機廢氣的治理,首先應該從污染源頭進行控制,減少生產工藝中VOCs的使用量。主要包括變更原材料,使用低污染的原材料取代高污染原材料;改善生產操作條件,降低有機物的無組織逸散;采用新工藝,盡量減少有機溶劑的使用量,限制污染物的產生。采取源頭治理,改變粗放型的生產工藝,可以從根本上減少VOCs的排放,降低末端治理的負荷。

隨著VOCs污染排放控制政策法規和管理制度體系的逐步建立,進行末端治理的代價提高,特別是VOCs的排污收費制度的實施和排放標準的逐步加嚴,倒逼企業開始注重清潔生產工藝的提升,從源頭上減少VOCs的使用量和排放量。特別是在涉及到噴涂(涂料的使用行業)、包裝印刷(油墨和膠粘劑的使用行業)、膠粘(膠粘劑的使用行業)和清洗(清洗劑的使用行業)等工藝的行業,尤其需要從源頭減排做起,這也是發達國家VOCs治理的經驗。

近年來在汽車制造行業開始大面積推廣使用水性涂料,VOCs的排放大大減少,末端治理成本也隨之大大降低;集裝箱、造船等行業也在探索使用水性涂料;在包裝印刷行業的復合膜制造過程中,開始大量推廣無溶劑復合技術,在印刷過程中開始推廣無苯無酮和單一溶劑油墨,可以大大降低未末端治理的成本;在紡織涂布行業中大大減少了使用溶劑的種類,便于溶劑的回收利用,使得治理成本大大降低;制定淘汰目錄,在工業生產的清洗工藝過程中限制使用高毒性、高污染的清洗劑。


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