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從最開始的工業(yè)消煙除塵，至“十二五”期間推進污染物總量控制，再到當下區(qū)域復合型深度減排，大氣污染防治攻堅戰(zhàn)每個階段各有重點。“十四五”以來，隨著臭氧污染問題日漸凸顯，揮發(fā)性有機物(VOCs)亦受到了前所未有的重視。據(jù)統(tǒng)計，我國VOCs年排放量達到3000萬噸以上，是大氣中PM2.5和O3的重要來源。
當前，同屬臭氧重要前體物的NOx，在其排放大戶機動車尾氣和電力行業(yè)得到有效控制后，也有明顯改善。而VOCs因“小散雜亂”、組分復雜等特征，仍存在較大治理難度。生態(tài)環(huán)境部相關負責人曾表示：“與我們傳統(tǒng)的二氧化硫、煙塵、氮氧化物等污染物相比，VOCs治理有它的特點，當前的工作基礎依然薄弱，已經(jīng)成為大氣環(huán)境治理領域最明顯的短板。”
為積極助力大氣污染防治高質量發(fā)展，落實和解讀相關行業(yè)政策、進一步提高我國重點工業(yè)廢氣綜合治理水平，幫助業(yè)內(nèi)人士從政策、市場、技術等方面更好了解當前重點行業(yè)廢氣治理的現(xiàn)狀和趨勢，2023視環(huán)會-秋季展同期開展了“減污降碳 提質增效丨重點行業(yè)VOCs污染治理線上論壇”，邀請多名專家學者出席。期間，青島理工大學教授張華偉帶來了題為《典型行業(yè)VOCs排放特征及控制技術》的演講。
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基于實際數(shù)據(jù)，張華偉指出了現(xiàn)階段VOCs污染的兩大主要特征：一是不同VOCs物種對臭氧的貢獻度有明顯不同；二是工業(yè)VOCs主要來自四個環(huán)節(jié)，即VOCs的生產(chǎn)、有機物的儲存和運輸、含VOCs產(chǎn)品使用與以VOCs為原料的工藝排放。他提到，在政策層面，從2015年VOCs首次被納入監(jiān)管范圍，到2019年《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》中已明確了減排重點及主要內(nèi)容，緊迫感日趨強烈。
而事實上，到了“十四五”中期，國家政策對于VOCs的關注度只增不減，“大氣十條3.0”《空氣質量持續(xù)改善行動計劃》提出的36項措施中，有12項對VOCs治理作出了要求，明確要由“實施VOCs專項整治方案”向“大力推動VOCs減排”轉變，目標是“到2025年，全國地級以上城市VOCs排放總量比2020年下降10%以上”。另外，現(xiàn)行鋼鐵、石化、有機精細化工等重點行業(yè)排放標準中，均涉及到了VOCs。
按照不同濃度，張華偉認為目前VOCs典型治理技術可分為三大類，對低濃度VOCs可采用光催化、蓄熱氧化、活性炭吸附等工藝；中濃度VOCs部分具有回收價值的，可根據(jù)水溶性高低，分別選用濕式洗滌塔、活性炭吸附方案，不具回收價值的可通過蓄熱式焚燒爐觸媒焚化；同樣，高濃度VOCs中具有回收價值的可選用冷凝回收方案，其他則通過燃燒塔處理。他表示，“目前常用的VOCs控制技術各有優(yōu)劣，在實際應用中往往會選擇多種方案進行復合處理”。
譬如其中典型的涂裝及制藥行業(yè)、高分子加工行業(yè)。
張華偉分析道，涂裝工藝過程VOCs來源包括電泳底漆、中涂和面漆的噴涂及烘干過程、塑料件加工的涂漆工序，風量大、濃度低，且成分復雜，一般不具備回收價值。對比目前主流蜂窩活性炭吸附濃縮技術以及分子篩轉輪吸附濃縮技術，前者受到多重因素制約，蜂窩活性炭裝置總體凈化效率約68-87%，而分子篩轉輪效率均能達到90%以上，且與蓄熱氧化RTO組合、催化氧化CO進行組合，可根據(jù)工況進行設計，更為推薦。
案例如青島某集裝箱尾氣項目，處理內(nèi)容包括多種油性漆組分技水性漆組分，按照水性漆和油性漆同時兼顧進行選型，以峰值濃度1200mg/m³、滿足排放濃度≤50mg/m³設計，設備處理效率需達到90%以上。最終形成“VOCs收集系統(tǒng)-多級漆霧過濾系統(tǒng)-升溫調濕系統(tǒng)-沸石轉輪濃縮單元-蓄熱氧化爐單元”集成化解決方案，針對性處理了該項目VOCs減排難題。
“而制藥行業(yè)由于產(chǎn)品種類眾多，生產(chǎn)工藝、原料各不相同，因此測算行業(yè)總體的排放量和排放因子比較困難。”張華偉表示，制藥行業(yè)VOCs主要來自藥物合成與藥物發(fā)酵環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)方式更為復雜，貢獻烴類、含氧烴、含氮有機物等多種大氣污染物，不同藥物種類之間還有所區(qū)別，與涂裝等行業(yè)相比，治理難度大，相關設備目前仍處于市場開發(fā)的前期，技術路線選擇難以確定統(tǒng)一標準，往往需要多種技術組合，比如以冷凝、堿洗、酸洗等作為預處理，吸附回收/吸附濃縮或RTO作為主體工藝，進行針對設計。
由于與新能源產(chǎn)業(yè)密切相關，高分子加工行業(yè)廢氣治理在近兩年頗受關注，涵蓋注塑、橡膠、塑料生產(chǎn)、干法纖維/隔膜、濕法纖維/隔膜等。以濕法鋰離子電池隔膜行業(yè)為例，需利用二氯甲烷對隔膜內(nèi)的石蠟油進行萃取分離，過程中殘留的二氯甲烷會以氣體尾氣形式逸出，如不進行處理，既是極大的資源浪費，也會帶來嚴重的環(huán)境污染問題。《有毒有害大氣污染物名錄(2018年)》中，二氯甲烷與甲醛、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醛，氯代物等6種揮發(fā)性有機物被列為重點管控對象。
張華偉指出，鋰電池隔膜行業(yè)二氯甲烷回收技術中出現(xiàn)過吸附工藝、深冷工藝和吸收工藝等，但考慮回收溶劑的品質、運行能耗、環(huán)保達標等因素，目前主流的技術為吸附回收技術，不過在實施中仍需考慮多重因素。與此同時，處理設備方面還應解決防腐和密封兩方面的問題；工藝問題則多體現(xiàn)于工藝參數(shù)與吸附材料特性之間的匹配。
如青島某鋰電池隔膜尾氣回收項目，采用了全新的國產(chǎn)高性能ACF吸附回收工藝和設備設計理念，配備在線濃度監(jiān)測、設備狀態(tài)遠程監(jiān)控和調節(jié)等諸多實用性和安全性配置；目前該設備已經(jīng)穩(wěn)定運行3.5年，材料使用壽命、設備穩(wěn)定性、設備運維難度等諸多指標達到領先水平。
“總體來講，不論是對于那種行業(yè)，不論治理內(nèi)容如何復雜，我們均可以通過源頭替代、過程控制、末端治理來實現(xiàn)VOCs減排，助力打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。”張華偉總結道。
