活性炭吸附技術在VOCs治理技術中仍是主流技術

活性炭吸附技術  

活性炭吸附技術是VOCs治理的主流技術之一，技術成熟、簡單易行、治理成本低、適應范圍廣，在所有的治理技術中占有最大的市場份額，在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學品制造、醫藥化工和異味治理等領域都得到了廣泛的應用。活性炭吸附技術簡單易行、成本低，是噴涂、包裝印刷企業首選的治理技術。但對單個企業來說，建設相應的活性炭再生裝置費用高，難以承擔。

VOCs(揮發性有機物)在我國已作為污染物開始系統控制和防治。從2015年10月1日起，對石油化工、包裝印刷行業開始征收VOCs排污費。

對這一污染控制行業，圍繞政策法規、標準、技術、工程實踐等，有很多需要關注和討論的問題。為此，本報推出VOCs治理系列報道，將對VOCs治理政策、標準、技術導則完善，治理技術最新進展，重點行業治理以及VOCs治理市場狀況等話題進行探討，期待大家關注和參與 。

活性炭吸附技術簡單易行、成本低，是噴涂、包裝印刷企業首選的治理技術。但對單個企業來說，建設相應的活性炭再生裝置費用高，難以承擔各地環保部門為了減輕單個企業的VOCs治理投資負擔，組織建設統一的活性炭異地再生系統，收集吸附后的活性炭，并進行集中再生處置，是可行且成本低的一種模式。

“目前應用范圍最廣的VOCs治理技術主要包括吸附回收技術、吸附濃縮技術、催化燃燒技術和高溫焚燒技術等。此外，低溫等離子體技術、生物治理技術和組合技術得到了快速發展。” 中國環保產業協會廢氣治理委員會副秘書長、解放軍防化研究院研究員欒志強接受記者采訪時表示

工業上， VOCs排放涉及的行業眾多，污染物種類繁多，組成復雜，其種類有烴類、酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類、氰類等。所以治理技術體系復雜，涉及10多種技術及組合技術。

業內人士認為，總體來說，VOCs治理有兩類基本技術，一類是回收技術，治理的基本思路是對排放的VOCs進行吸收、過濾、分離，然后進行提純等處理，再資源化循環利用。比如吸附回收技術、吸收技術和膜技術等。另一類是銷毀技術，處理的基本思路是通過燃燒等化學反應，把排放的VOCs分解化合轉化為其他無毒無害的物質。比如燃燒技術、生物技術和等離子體技術等。目前，這兩類技術都得到研究和應用。

新的吸附(再生)工藝不斷發展和完善

吸附回收技術最為成熟，研發出氮氣保護再生新工藝，降低溶劑提純費用;低濃度廢氣凈化采用沸石轉輪吸附濃縮工藝;活性炭吸附集中再生技術解決小企業投資成本問題在VOCs治理領域，溶劑(包裝印刷等行業溶解染料的有機性揮發物)的回收一般具有很好的經濟效益，因此行業內對吸附回收技術研究得最多，目前也最為成熟。當前，很多行業的VOCs治理用到溶劑吸附回收技術，比如油氣回收、包裝印刷、集裝箱噴涂、石油化工、化學化工、原料藥制造等行業。

近年來，吸附工藝得到不斷完善。欒志強介紹說，近年來已發展了氮氣保護再生新工藝，避免使用水蒸氣，降低了回收溶劑的提純費用，并提高了設備安全性，得到了大量應用，特別是在包裝印刷行業的應用最為廣泛。

在大部分工業尾氣中，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，主要包括固定床吸附濃縮技術和沸石轉輪吸附濃縮技術。

據悉，其中沸石轉輪吸附濃縮技術最早由日本企業開始使用，并在全世界范圍內得到應用。專家認為，沸石轉輪吸附濃縮技術凈化效率高，安全性好，被視為汽車制造等噴涂行業最佳的治理技術。

欒志強介紹說，國外特別是一些日本的治理工程公司近年來開始在中國大規模推廣沸石轉輪吸附濃縮技術，發展迅速。我國的黑馬環保科技公司近年來自身開發并掌握了這項技術，技術上逐步走向成熟，并得到很好應用。

據有關企業代表介紹，在噴涂(如4S店噴涂)、印刷(包裝印刷和書刊印刷)等行業，國內目前有大量分散小型企業，VOCs的排放量小、排放濃度低，不能達到逐步趨嚴的排放標準要求。

活性炭吸附技術簡單易行、成本低，是噴涂、包裝印刷企業首選的治理技術。但對單個企業來說，建設相應的活性炭再生裝置費用高，難以承擔。

“各地環保部門為了減輕單個企業的VOCs治理投資負擔，組織建設統一的活性炭異地再生系統，收集吸附后的活性炭，并進行集中再生處置，是最為可行且成本低的一種模式。”欒志強認為。據了解，目前很多地區已采用這種模式治理VOCs，取得良好效果。

燃燒技術是較為有效和徹底的VOCs治理技術

蓄熱式(催化)燃燒技術逐步替代傳統的(催化)燃燒技術;低溫等離子體技術異軍突起，但有待規范;生物技術的發展不斷深入，適用范圍逐漸拓寬

當不需要對廢氣中的有機物進行回收利用時，通常采用燃燒法進行治理。催化燃燒技術和高溫焚燒技術是最為普遍的VOCs燃燒治理技術，也是目前VOCs治理較為有效和徹底的治理技術。

業內人士認為，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可燃的溫度。如果廢氣中有機物的濃度較高，廢氣燃燒后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。

欒志強介紹說，當廢氣中有機物濃度較低時，由于傳統的催化燃燒技術和高溫焚燒技術換熱效率低，需要大量耗能，治理設備運行費用較高。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)和蓄熱式催化燃燒技術(RCO)。RTO和RCO技術換熱效率高，可以在VOCs較低濃度下使用，近年來得到了廣泛應用。

低溫等離子體凈化技術是近年來發展起來的另一種廢氣治理新技術。據介紹，等離子體由電子、離子、自由基和中性粒子組成。低溫等離子體VOCs凈化技術利用介質放電產生的等離子體以極快的速度反復轟擊廢氣中的氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的各種成分，通過氧化等一系列復雜的化學反應，使復雜大分子污染物轉變為一些小分子的安全物質(如二氧化碳和水)，或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒低害物質。

欒志強表示，由于低溫等離子體技術動力消耗低，所以具有裝置簡單，易于操作，占地面積小，使用方便等優點，近年來得到迅速發展。目前國內采用這項技術從事VOCs治理的環保企業迅速發展到20家~30家。但也存在對混合有機廢氣凈化效率低不足的問題。

目前在實際應用中也存在一些問題，由于是一項新技術，人們對于其作用機理研究不夠充分，還沒有形成規律性認識，很多企業只是在模仿這項技術，專家建議，今后應該盡快對這項技術的應用進行規范。

據介紹，生物法最早應用于廢氣脫臭，近年來隨著對VOCs治理技術研究的不斷深入，生物法逐步被應用于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消化具有很強的專一性，只是適合于易生物降解的有機物才可使用生物法進行凈化。

但是，由于生物法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取得突破。

除了在除臭領域應用外，生物法近年來逐步拓展到酮類、醛類、脂類等多種類型的有機物凈化(在低濃度情況下使用)，欒志強預測，生物法在今后將會成為有機廢氣治理的主要技術之一。

除臭市場需求巨大，技術發展迅速

異味污染物成分分析非常困難，排放濃度低，治理困難;涉及到民生問題，環保部門加大治理力度，激發市場需求，治理技術多。

據企業代表反映，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。據專家介紹，異味污染物包括臭味、香味、甜味、酸味、辣味及苦味等異于一般空氣的氣味(足以引起人們厭惡或其他不良情緒反應的氣味)。在這些“異味污染物”中，大部分為揮發性有機化合物，部分屬于無機污染物(硫化氫、氨、二硫化碳)。異味污染物排放濃度低，治理困難。

異味治理涉及到民生問題，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，加之以前對異味的治理重視不夠，業內人士預測，目前和將來異味治理的市場巨大。

欒志強說，異味的治理技術較多，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得到部分應用，但具體、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。

據企業代表介紹，從目前的實際治理情況看，廢氣的成分分析非常困難，治理企業普遍缺乏對不同來源廢氣排放特征的認識，在技術選擇上存在很大的盲目性，致使相當一部分治理項目效果不佳，導致重復進行治理的現象頻發。

不同技術交互融合，組合技術發展迅速

大多數行業的VOCs以混合物的形式排放，需要采用組合技術才能實現達標排放，并降低治理費用;技術組合多樣，VOCs成分極其復雜，不同類型的化合物性質各異，大多數行業的VOCs又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，在經濟上也不劃算，通常情況下需要采用多種治理技術的組合，才能達到很好的治理效果。

據介紹，目前VOCs治理組合技術有吸附濃縮+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。

欒志強說，即使是吸附技術，有時也會采用不同吸附劑工藝的組合工藝，如活性炭吸附回收+沸石轉輪吸附濃縮技術+冷凝回收技術。采用組合治理技術，既能實現污染物達標排放，也能降低治理費用，所以各種組合技術發展迅速。