中小工業(yè)園區(qū) VOCs 治理的解決方案及成功案例

現(xiàn)代中小工業(yè)園區(qū)作為國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，面對(duì)日益提高和嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，正積極探索一條“投得起，用得好”的高效治理污染的道路。
本文針對(duì)化工、醫(yī) 藥、印刷、涂裝等 VOCs 排放行業(yè)的中小園區(qū)，提出 VOCs 集中收集治理的新概念——廢氣集中處置及資源化利用基礎(chǔ)設(shè)施。
建立在我方實(shí)施的 VOCs 跨區(qū)收集和統(tǒng)一燃燒高效率治理的成功案例上——投資和運(yùn)行費(fèi)用較單獨(dú)治理均下降 2/3，本文規(guī)劃和建立和針對(duì) VOCs 排放中小企業(yè)園區(qū)的 VOCs 集中處置及資源化利用模型，詳細(xì)闡述和對(duì)比了分散式治理和集中式治理的利弊。在效率相同的前提下，VOCs 集中治理的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較分散式均降低 2/3 強(qiáng)。
此外，濃縮的 VOCs 在保障安全的前提下，可用于燃燒后余熱回收，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N燃料型資源。
1、中小企業(yè)園區(qū) VOCs 治理
揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs, Volatile Organic Compounds）是生成污染物 PM2.5 和臭氧的重要前提，也是我國(guó)目前區(qū)域復(fù)合型空氣污染物的主要貢獻(xiàn)之一，普遍存在于各個(gè)工業(yè)行業(yè)的排放過(guò)程當(dāng)中。
VOCs 及其形成的二次衍生物普遍具有生物毒性，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。 至今，中小型園區(qū)企業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物的排放和監(jiān)測(cè)也是治理和監(jiān)管的重點(diǎn)和難點(diǎn)。各地區(qū)政府、環(huán)保部門和工業(yè)園區(qū)主管部門長(zhǎng)期致力于探索治理效率高、運(yùn)行成本低、企業(yè)負(fù)擔(dān)小和長(zhǎng)期運(yùn)行可靠的解決辦法。
本文建立在我們實(shí)施過(guò)的小型集中處置的成功案例上， 結(jié)合現(xiàn)有的 VOCs 治理工藝，從模型上構(gòu)建了一個(gè) VOCs 集中處置及資源化利用中心，即新型 VOCs 治理的基礎(chǔ)設(shè)施模型，達(dá)到多方受益效果。
2、單廠 VOCs 治理機(jī)理和單元
從 VOCs 治理機(jī)理上來(lái)看，可分為非破壞法和破壞法。非破壞法通過(guò)冷凝、物理吸附、 溶劑吸收以及膜分離等方法，去除排放氣體中的 VOCs 組分。該方法對(duì)于具有回收再利用價(jià)值的 VOCs 有一定的優(yōu)勢(shì)。否則，積存的廢液和危廢要額外處理，極大地增加了治理投入和運(yùn)行成本，并且額外產(chǎn)生安全問(wèn)題。
破壞法則是利用現(xiàn)有空氣中的氧氣，通過(guò)氧化反應(yīng)的方式處理 VOCs 生成無(wú)害的二氧化碳和水，主要包括生物法、光氧化催化法、低溫等離子破壞、 燃燒氧化和催化氧化法等。
VOCs 的集中處置和資源化利用較為復(fù)雜：參與治理的 VOCs 種類較多，濃度差異較大；資源化利用需達(dá)到一定的濃縮排放濃度。目前技術(shù)條件下，生物法、光氧化和催化法、低溫等離子法只能對(duì)特定成分中低濃度的 VOCs 有一定的去除效率，并且效率不高。此外，催化氧化法面對(duì)成分復(fù)雜 VOCs 也較難取得較好的治理效率。
因此，作為破壞效率最高，VOCs 去除種類最為齊全的燃燒氧化法必然成為唯一選擇。
該工藝條件下，集中收集濃縮后的 VOCs 可以作為一種燃料資源。大部分的 VOCs 超過(guò)一定濃度后燃燒是放熱過(guò)程，可靠條件下可以做到余熱回收。考慮到 RTO 自身熱回收效率和中小企業(yè)排放濃度較低，蓄熱式焚燒 （RTO，Regenerative Thermal Oxidizer）和 VOCs 濃縮技術(shù)相結(jié)合，將是最佳處理工藝組合。
3、跨區(qū) VOCs 治理成功案例和分析
治理單一中小企業(yè)或者大風(fēng)量 VOCs 排風(fēng)廠房，單獨(dú)配套 RTO 設(shè)備的投入和運(yùn)行成本均過(guò)高。
以下，是參與實(shí)施的單 RTO 設(shè)備治理跨區(qū)廠房 VOCs 并達(dá)標(biāo)排放的成功案例，并對(duì)治理效率進(jìn)行可行性分析和對(duì)比投入運(yùn)行成本。
該項(xiàng)目業(yè)主單位為河北地區(qū)一家日企，包括三個(gè)涂裝車間，
一間大物 A（200,000 m³/h， 平均 VOCs 排放濃度為 500 mg/m³）和兩間小物 B 和 C（均為 100,000 m³/h，平均 VOCs 排 放濃度為 500 mg/m³）。
以大物 A 為中心，小物 B 距離大物 A 約 200 m，小物 C 處于小物 B 的另一個(gè)方向，距離大物 A 約 80 m，并且跨越一條寬為 8 m的公路。依據(jù)當(dāng)時(shí)的成熟技術(shù)和工藝，需投入 4 套沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)（100,000 m³/h，濃縮比 10:1）以及 3 套 RTO 處理系 統(tǒng)（大物 A：22,000 m³/h；小物 B 和 C：均為 11,000 m³/h）。
采用了集中收集，跨區(qū)管道運(yùn)輸濃縮后的 VOCs，統(tǒng)一通過(guò)單套大風(fēng)量 RTO 處理的方案，設(shè)計(jì) 4 套沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)（100,000 m³/h，濃縮比為 10:1），增加兩套濃縮脫附的燃燒器和兩套接力風(fēng)機(jī)。在接力風(fēng)機(jī)的保障下，小物B和C濃縮后的VOCs通過(guò)螺旋式風(fēng)管跨區(qū)輸送，同大物A濃縮后的VOCs 進(jìn)行混合（風(fēng)量 40,000 m³/h，平均濃度 5,000 mg/m³），共同匯入一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式 RTO 設(shè)備（風(fēng) 量 45,000 m³/h，VOCs 治理效率大于 97%）進(jìn)行燃燒處理。該過(guò)程可實(shí)現(xiàn)余熱回收。
綜合測(cè)算兩方案的投入成本和電力、壓縮空氣、燃?xì)夂腿肆Φ冗\(yùn)營(yíng)成本，集中收集治理方案的投入和運(yùn)營(yíng)成本為分散式方案的 1/3，極大地減輕了企業(yè)的負(fù)荷。
4、VOCs 集中處置及資源化利用模型
據(jù)此成功實(shí)例的基礎(chǔ)上，結(jié)合約有 200 家中小涂裝生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)園區(qū)，依據(jù)各個(gè)企業(yè)分布、風(fēng)量和 VOCs 濃度，設(shè)計(jì)了“一園一策”的工業(yè)園區(qū)整體治理解決方案——廢氣集中 處置及資源化利用中心。
本文中，將提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案和參數(shù)，建立廢氣集中處置及資源化利用中心模型，綜合對(duì)比分散式治理模式和集中收集式治理模式的投入和運(yùn)行成本。
“一園一策”的工業(yè)園區(qū)污染物排放具有以下特點(diǎn)：企業(yè)工藝相似、排放 VOCs 的成份相同、排放 VOCs 的濃度規(guī)律相似；單個(gè)工廠的規(guī)模較小，產(chǎn)能不固定等。根據(jù)排查情況， 設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1：

該園區(qū)有 200 家企業(yè)，園區(qū)大小約 4 平方千米，多為中小型涂裝企業(yè)，廢氣成分復(fù)雜。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)每家企業(yè)平均風(fēng)量為 10,000m³/h（總計(jì) 2,000,000 m³/h），平均廢氣濃度 300 mg/m³。綜合選用“濃縮+RTO”治理工藝，建立模型如圖 1 所示：

廢氣收集端每 10 家企業(yè)（每家企業(yè)平均風(fēng)量 10,000 m³/h，平均廢氣濃度 300 mg/ m³） 匯總到1套100,000 m³/h濃縮轉(zhuǎn)輪。濃縮后廢氣量為10,000 m³/h，平均廢氣濃度3000 mg/ m³。5 套濃縮后廢氣再匯集到 1 套 RTO 治理設(shè)備（53,000 m³/h、平均廢氣濃度 3,000 mg/ m³）， 設(shè)計(jì)處理效率大99%。通過(guò)合理布局收集管網(wǎng)，整個(gè)園區(qū)最終僅需要 4 套 RTO 治理設(shè)備 就能滿足需求。
本文中，根據(jù)圖 1 建立廢氣集中處置及資源化利用中心模型，綜合對(duì)比分散式治理模式 和集中收集式治理模式的投入和運(yùn)行成本如表 2 所示（按 200 家企業(yè)計(jì)算）：

表 2 分散和集中治理投入運(yùn)行成本對(duì)比
通過(guò)投入成本分析，分散治理由于需要每家企業(yè)單獨(dú)上一套 RTO 設(shè)備，所以投入資金明顯遠(yuǎn)大于集中治理。分散治理的收集系統(tǒng)和排放系統(tǒng)投入也明顯大于集中治理。盡管集中治理轉(zhuǎn)輪部分增加了部分投入，但總的投入也幾乎只有分散治理的四分之一。
所以從投入總體成本上來(lái)講，集中治理平均每家企業(yè)投入成本僅為 62.6 萬(wàn)元，遠(yuǎn)低于分散治理平均每家企業(yè) 229.5 萬(wàn)元的投入成本。因此，集中治理明顯優(yōu)于分散治理。
從運(yùn)行成本上看，集中治理由于管道鋪設(shè)較長(zhǎng)，壓損較大，需要額外增加接力風(fēng)機(jī)，造成運(yùn)行時(shí)電費(fèi)高于分散治理；分散治理的廢氣熱值明顯低于濃縮之后的廢氣熱值，造成分散治理需要補(bǔ)充大量天然氣；RTO 運(yùn)行需要有人專業(yè)維護(hù)，分散治理需要的運(yùn)維人員遠(yuǎn)大于集中治理，而且大部分中小企業(yè)難以配備專業(yè)人員，在培訓(xùn)及安全上也難以保證廢氣處理設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。集中治理平均每家企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本僅為 10.9 萬(wàn)元，遠(yuǎn)低于分散治理平均每家企業(yè) 34.0 萬(wàn)元的運(yùn)營(yíng)成本，集中治理也明顯優(yōu)于分散治理。
5、新挑戰(zhàn)和新課題
建設(shè)廢氣集中處置及資源化利用“基礎(chǔ)設(shè)施”，同樣面臨如政策、融資、規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)工藝、安全、材料等多方面的挑戰(zhàn)。需要強(qiáng)有力的政府機(jī)構(gòu)積極推動(dòng)，各方有實(shí)力的科研單位配合探索，確立新方向、建立新課題，共同整合治理的各個(gè)要素，不斷優(yōu)化整體解決方案，最終達(dá)到提高園區(qū)廢氣治理效率提高，企業(yè)負(fù)擔(dān)降低的效果。
現(xiàn)今，一些發(fā)達(dá)地區(qū)的政府部門已經(jīng)開(kāi)始積極探索和施行集中廢氣治理的方法。
6、總結(jié)
目前，如何解決中小企業(yè)園區(qū) VOCs 高標(biāo)準(zhǔn)、低投入的綜合排放治理仍是難點(diǎn)。隨著環(huán)保治理的深入和精細(xì)化，政府推動(dòng)、資本撬動(dòng)、園區(qū)托管、企業(yè)合作下的組織化、規(guī)?；?、集中化的新型環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施必將成為多方的共識(shí)，最大的發(fā)揮產(chǎn)業(yè)園區(qū)集中帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

來(lái)源：環(huán)保

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