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VOCs污染防治技术体系知识要点
2021-04-12

VOCs污染防治技术体系知识要点

VOCs污染防治的技术体系主要包括源头替代、过程控制、末端治理、精细管控四部分构成。
一、VOCs原辅材料的源头替代材料
(一)石化/化工行业
使用低(无)VOCs含量、低反应活性的原辅材料,加快对芳香烃、含卤素有机化合物的绿色替代。
(二)包装印刷行业
可选择水性、辐射固化、植物基等低VOCs含量的油墨。
可选择水基、热熔、无溶剂、辐射固化、改性、生物降解等低 VOCs含量的胶粘剂。可选择低VOCs含量、低反应活性的清洗剂。
(三)工业涂装行业
可选择水性、粉末、高固体分、无溶剂、辐射固化等低 VOCs含量的涂料。
二、低挥发性VOCs材料产品技术标准
目前已发布的低挥发性原辅材料的产品技术要求包括:
生态环境部:《环境标志产品技术要求水性涂料》(HJ 2537—2014)、《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》(HJ 371—2018)、《环境标志产品技术要求胶印油墨》(HJ/T 370—2007)、《环境标志产品技术要求胶粘剂》(HJ 2541—2016)、《环境标志产品技术要求家用洗涤剂》(HJ 458—2009 )。
 
工业和信息化部:《水性液态内墙硅藻涂料》(HG/T 5172—2017)、 《带锈涂装用水性底漆》(HG/T 5173—2017)、《玻璃和陶瓷制品装饰用水性涂料》(HG/T 5175—2017)、《汽车塑料件用水性涂料》(HG/T 5180—2017)、《水性紫外光(UV)固化木器涂料》(HG/T 5183—2017)。
三、专有名词解释
辐射固化
辐射固化是一种借助于能量照射实现化学配方物质(涂料、油墨和胶粘剂)由液态转化为固态的加工过程。辐射固化技术的实用化可以追溯到20世纪60年代,当时德国推出了第一代UV涂料(UV涂料指利用UV辐射固化的涂料。UV固化涂料可应用于油墨印刷并曝光于UV辐照。其固含量可高达100%,因此没有挥发组分而不污染环境。高固含量还能使其应用于很薄的膜。UV固化涂料还可应用于涂布玻璃和塑料,木材,铝质饮料瓶等),在木器涂装工业上得到初步应用。以后辐射固化技术逐步由木材单一的基材扩展至纸张、各种塑料、金属、石材,甚至水泥制品、织物、皮革等基材的涂装应用。加工产品的外观也由最初的高光型发展到亚光型、珠光型、烫金型、纹理型等。辐射固化的能量来源可以是红外(IR)、紫外(UV)、电子束(EB)等。
 
高固体分涂料
 
高固体分涂料指溶剂含量比传统涂料低得多的溶剂型涂料。一般指固体组分质量百分含量为60%~80%的溶剂型涂料。实际情况下,不同地区、不同行业、不同部门,高固体分的定义不同。根据《环境保护综合名录(2017)》, 对于汽车涂料,高固体分的定义是“中涂施工固体分高于65%,单色漆施工固体分高于60%,闪光漆施工固体分高于45%,清漆施工固体分需高于55%”。根据中国电器工业协会电线电缆分会2015年的发文,“目前,漆包线产品国际公认的可适用的最高固体含量为 50% 左右,同时,尚没有成熟的可替代产品”。
根据《建筑用外墙涂料中有害物质限值》(GB24408—2009),高固体分含量的国标要求为> 30%。
四、VOCs减量排放先进技术介绍
目前主要是通过采用全密闭、连续化、自动化等生产技术,以及高效工艺设备等,有效减少工艺过程无组织排放。挥发性有机液体装载优先采用底部装载方式。
石化、化工行业重点推进使用低(无)泄露的泵、压缩机、过滤机、离心机、干燥设备等,推广采用油品在线调和技术、密闭式循环水冷却系统等。
工业涂装行业重点推进使用紧凑式涂装工艺,推广采用辊涂、静电喷涂、高压无气喷涂、空气辅助无气喷涂、热喷涂等涂装技术,鼓励企业采用自动化、智能化喷涂设备替代人工喷涂,减少使用空气喷涂技术。
包装印刷行业大力推广使用无溶剂复合、挤出复合、共挤出复合技术,鼓励采用水性凹印、醇水凹印、辐射固化凹印、柔版印刷、无水胶印等印刷工艺。
五、提高VOCs废气收集率
遵循“应收尽收、分质收集”的原则,科学设计废气收集系统,将无组织排放转变为有组织排放进行控制。
采用全密闭集气罩或密闭空间的,除行业有特殊要求外,应保持微负压状态,并根据相关规范合理设置通风量。
采用局部集气罩的,距集气罩开口面最远处的VOCs无组织排放位置,控制风速应不低于 0.3 m/s,有行业要求的按相关规定执行。
六、VOCs末端治理技术
低浓度、大风量废气,宜采用活性炭吸附、沸石转轮吸附、减风增浓等浓缩技术,提高 VOCs 浓度后净化处理;高浓度废气,优先进行溶剂回收,难以回收的,宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术;油气(溶剂)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分离+吸附等技术;光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理;低温等离子体、生物法主要适用于低浓度 VOCs 废气治理和恶臭异味治理;非水溶性的VOCs废气禁止采用水或水溶液喷淋吸收处理;采用一次性活性炭吸附技术的,应定期更换活性炭,废旧活性炭应再生或处理处置;有条件的工业园区和产业集群等,推广集中喷涂、溶剂集中回收、活性炭集中再生等,加强资源共享,提高 VOCs 治理效率。
七、末端治理装置相应技术规范
截至 2020 年 6 月,生态环境部制定了 3 项常用末端治理装置的工程技术规范。分别是:
《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026—2013)
《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》( HJ 2027—2013)
《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 1093—2020)
 
吸附法装置运维的安全注意事项
 
1.除溶剂和油气储运销装置的有机废气吸附回收外,进入吸附装置的有机废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%。当废气中有机物的浓度高于其爆炸极限下限的 25%时,应使其降低到其爆炸极限下限的25%后方可进行吸附净化。
2.进入吸附装置的颗粒物含量宜低于 1mg/m3 。
3.进入吸附装置的废气温度宜低于 40℃。
4.在吸附操作周期内,吸附了有机气体后吸附床内的温度应低于83℃。当吸附装置内的温度超过 83℃时,应能自动报警,并立即启动降温装置。
 
催化燃烧装置运维安全注意事项
 
1.排风机之前应设置浓度冲稀设施。当反应器出口温度达到600℃时,控制系统应能报警,并自动开启冲稀设施对废气进行稀释处理。
2.催化燃烧或高温燃烧装置应具有过热保护功能。
3.催化燃烧或高温燃烧装置应进行整体保温,外表面温度应低于60℃。
4.进入催化燃烧装置的废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%。当废气中有机物的浓度高于其爆炸极限下限的25%时,应通过补气稀释等预处理工艺使其降低到其爆炸极限下限的25%后方可进行催化燃烧处理。
 
蓄热燃烧装置运维安全注意事项
 
1.当废气浓度波动较大时,应对废气进行实时监测,并采取稀释、缓冲等措施,确保进入蓄热燃烧装置的废气浓度低于爆炸极限下限的25%。
2.应在治理工程与主体生产工艺设备之间的管道系统中安装阻火器或防火阀,阻火器应符合GB/T13347—2010 的相关规定,防火阀应符合GB15930—2007 的相关规定。
3.当治理工程进风、排风管道采用金属材质时,应采取法兰跨接、系统接地等措施,防止静电产生和积聚。
4.管道气体温度超过60℃或蓄热燃烧装置表面可接触部位的温度高于60℃时,应做隔热保护或相关警示标识,保温设计应符合SGBZ-0805 的相关规定。
5.燃料供给系统应设置高低压保护和泄漏报警装置。
6.压缩空气系统应设置高低压保护和泄漏报警装置。
污水处理
臭氧属于溶菌剂,用于杀菌消毒可以达到彻底、消灭物体内部所有微生物。原理是利用能破坏或溶解微生物的细胞壁,迅速地扩散到细胞内部,氧化破坏细胞内酶,使细胞发生通透性畸变导致其溶解死亡。臭氧的消毒作用是瞬时彻底的,与传统的相比,臭氧杀菌能力是600~3000倍,且PH的变化范围较大,投加量大。因此臭氧可代替氯当消毒剂,以防止出现水中可能形成的物质。臭氧对病毒、芽孢等具有强大的杀伤力,而氯对病毒作用很小,或不起作用。
在污水处理厂的剩余污泥中投加臭氧,使其与泥中生物接触,从而破坏微生物的细胞膜,使污泥成为容易分解的生物污泥,此工艺提高污泥的可生物降解性,几乎能够完全去除剩余污泥,而且并不影响整个工艺中处理的水质。
纯氧曝气工艺与空气曝气活性污泥法机理上基本是相同的,都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生化反应使污水得以净化。所不同的是前者是向污水中充纯氧,后者是向污水中充空气。氧气曝气法的一大特点就是处理效率明显高于空气法。将同一污水处理到同一水平,氧气法所需曝气时间一般仅为空气法的1 /3 左右。这是因为纯氧的浓度是空气中氧浓度(21%) 的4.7 倍,因此氧气法系统中氧的分压,亦即溶氧的推动力,也比空气法高4.7倍,在水中溶解氧的饱和值CS 也增加了4.7 倍,充氧速率也增加了4.7 倍,显著提高了氧的转移速率,从而使好氧微生物的浓度和活性都提高,明显改善了传统活性污泥法的不足。
VPSA制氧流程:

VPSA制氧系统主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气缓冲罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后,被罗茨鼓风机增压至0.45barg而进入其中一只吸附器内。吸附器内装填吸附剂,其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附,随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括氩气)为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气缓冲罐。

当该吸附器吸附到一定程度,其中的吸附剂将达到饱和状态, 此时通过切换阀,首先经过一均压降压过程,将吸附塔死空间内的部分氧气回收,同时将吸附塔压力降至微负压,再利用真空泵对之进行抽真空(与吸附方向相反),真空度为-0.50barg。已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气,吸附剂得到再生。

VPSA的每个吸附器都交替执行以下步骤:---吸附---解吸---冲压



 

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