重庆市典型工业有机废气处理适宜技术选择指南.pdf
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1、 重庆市典型工业有机废气处理 适宜技术选择指南(2015 版)重庆市环境保护局 2015 年 12 月 目 录 前 言.1 第 1 章 总则.2 1.1 适用范围适用范围.2 1.2 术语解释术语解释.2 1.2.1 废气处理规模废气处理规模.2 1.2.2.单位建设成本单位建设成本.2 1.2.3 单位运行成本单位运行成本.2 第 2 章 典型工业有机废气处理工艺选择.3 2.1 我市典型工业行业排放有机废气的特点我市典型工业行业排放有机废气的特点.3 2.1.1 汽车制造业汽车制造业.3 2.1.2 汽车维修业汽车维修业.3 2.1.3 医药制造业医药制造业.3 2.1.4 包装印刷业包装
2、印刷业.4 2.1.5 电子产品制造业电子产品制造业.5 2.1.6 化学工业化学工业.6 2.1.7 家具制造业家具制造业.6 2.2 我市典型工业行业有机废气的排放要求我市典型工业行业有机废气的排放要求.6 2.3 我市典型工业行业有机废气处理工艺选择原则我市典型工业行业有机废气处理工艺选择原则.7 2.4 我市典型工业行业有机废气处理工艺选择基本方法我市典型工业行业有机废气处理工艺选择基本方法.9 第 3 章 工业有机废气处理技术.11 3.1 回收技术回收技术.11 3.1.1 吸吸收技术收技术.11 3.1.2 吸附浓缩技术吸附浓缩技术.12 3.2 销毁技术销毁技术.13 3.2.
3、1 热氧化销毁技术热氧化销毁技术.14(一)直燃式焚烧(一)直燃式焚烧(TNV).14(二)蓄热式热氧化(二)蓄热式热氧化(Regenerative Thermal Oxidizer,RTO).16(三)直接催化燃烧(三)直接催化燃烧.18(四)蓄热式催化燃烧(四)蓄热式催化燃烧(Regenerative Catalytic Oxidation,RCO).20(五)超氧纳米微气泡法(五)超氧纳米微气泡法(Superoxide Nanometer Micro Bubble,SOMB).22(六)光催化氧化技术(六)光催化氧化技术.25 3.2.2 物理销毁技术物理销毁技术.27(一)低温等离子技
4、术(一)低温等离子技术.27(二)分子击断法(二)分子击断法.29 3.2.3 生物氧化技术生物氧化技术.32 3.2.4 组合技术工艺组合技术工艺.34(一)吸附浓缩一)吸附浓缩+催化燃烧工艺催化燃烧工艺.34(二)沸石转轮吸附浓缩(二)沸石转轮吸附浓缩+蓄热式热氧化(蓄热式热氧化(RTO)工艺)工艺.37(三)吸附浓缩(三)吸附浓缩+蓄热式催化燃烧蓄热式催化燃烧(RCO)工艺工艺.39(四)沸石转轮吸附浓缩(四)沸石转轮吸附浓缩+直燃式焚烧(直燃式焚烧(TNV)工艺)工艺.42 第 4 章 部分技术适宜的运行模式.45 4.1 活性炭集中再生活性炭集中再生.45 4.2 吸附浓缩吸附浓缩+
5、催化燃烧处理废气的工艺运行模式催化燃烧处理废气的工艺运行模式.45 第 5 章 典型工业行业有机废气处理实际案例.47 5.1 汽车制造业汽车制造业.50 5.1.1 直燃式焚烧(直燃式焚烧(TNV)技术)技术.50 5.1.2 沸石转轮吸附浓缩沸石转轮吸附浓缩+蓄热式热氧化工艺蓄热式热氧化工艺.51 5.1.3 低温等离子技术低温等离子技术.53 5.1.4 吸附浓缩吸附浓缩+催化燃烧工艺催化燃烧工艺.56 5.1.5 沸石转轮吸附浓缩沸石转轮吸附浓缩+直燃式焚烧(直燃式焚烧(TNV)工艺)工艺.60 5.2 汽车维修业汽车维修业.62 5.2.1 光催化氧化技术光催化氧化技术.62 5.3
6、 医药制造业医药制造业.65 5.3.1 光催化氧化技术光催化氧化技术.65 5.3.2 蓄热式催化燃烧(蓄热式催化燃烧(RCO).68 5.4 包装印刷业包装印刷业.70 5.4.1 活性炭吸附浓缩催化燃烧活性炭吸附浓缩催化燃烧.70 5.5 电子产品制造业电子产品制造业.73 5.5.1 超氧纳米微气泡法超氧纳米微气泡法.73 5.6 化学工业化学工业.76 5.6.1 直接催化燃烧直接催化燃烧.76 5.6.2 分子击断法分子击断法.78 5.6.3 超氧纳米微气泡法超氧纳米微气泡法.81 5.7 家具制造业家具制造业.84 5.7.1 活性炭吸附浓缩活性炭吸附浓缩+催化燃烧催化燃烧.8
7、5 5.8 其他其他.87 5.8.1 蓄热式热氧化蓄热式热氧化(RTO).87 5.8.2 生物生物氧化技术氧化技术.90 1 前 言 为加强重庆市典型工业有机废气污染防治,指导工业有机废气处理技术选择,促进改善大气环境质量,制定本技术选择指南。本技术选择指南以当前我国及重庆市典型工业有机废气处理技术发展和应用状况以及国家相关法律法规规章等为依据编制而成,可作为环境保护行政主管部门、有污染治理需求的工业企业、环境服务业单位和其他相关单位开展工业有机废气治理技术选择与应用的参考技术资料。本技术指南由重庆市环境保护局组织,重庆市环保企业商会牵头制定,将结合工业有机废气处理技术发展和应用情况适时修
8、订。本技术选择指南编制参与单位包括:重庆市环保企业商会、重庆三峡环保(集团)有限公司、重庆科蓝环保实业有限公司、苏州克兰茨环境科技有限公司、青岛路博宏业环保技术开发有限公司、青岛泰西科环保工程有限公司、上海摩萃蒂环保科技有限公司、佛山山象环保工程服务有限公司、重庆净怡环保科技(集团)有限公司、重庆永同环保有限公司、重庆欣苑环保科技有限公司、重庆艾瑟尔新能源环保有限公司等。本技术指南主要起草人:于东盛、江郑、陈梁、刘金梅、刘方芳、李有为、范春梅。2 第 1 章 总则 1.1 适用范围适用范围 本技术选择指南可用于重庆市辖区内汽车整车及配件制造、摩托车整车及配件制造、汽车维修、医药制造、包装印刷、
9、电子产品制造、化学化工、家具制造等典型工业行业选择含挥发性有机物(VOCs)废气(以下简称“有机废气”)集中处理技术方案时参考。1.2 术语解释术语解释 1.2.1 废气处理规模废气处理规模 有机废气处理设施设计处理量,单位万 m3/h。1.2.2.单位建设成本单位建设成本 废气处理设施工艺设备投资费用(不含废气收集系统、预处理设施、土地征用、处理站内三通一平和土石方工程构筑物等费用)与设计处理规模的比值,单位为万元/万 m3。1.2.3 单位运行成本单位运行成本 处理每万 m3有机废气所需的费用,分为直接运行成本和综合运行成本,其中直接运行成本为动力费(电耗:按 0.8 元/KW.h 计算)
10、、药剂费;综合运行成本为动力费、药剂费、人工费(按每人 3000 元/月计算)、厂区建构筑物及设备维修维护费、管理费、税金(费改税前)之和,不含固定资产折旧费、无形资产及其他资产摊销费、流动资金贷款利息等。单位均为元/万 m3。3 第 2 章 典型工业有机废气处理工艺选择 2.1 我市典型工业行业排放有机废气的特点我市典型工业行业排放有机废气的特点 2.1.1 汽车制造业汽车制造业 汽车制造业(包括汽车、摩托车整车及配件制造)中有机废气产生量最多的环节是涂装工艺。汽车涂装工艺排放有机废气的特点有:排风量大。通常都在几十万到上百万 m3/h 之间。废气浓度低。有机物浓度一般在 100200mg/
11、m3之间。废气温度为常温。含有漆雾。喷涂工艺废气中漆雾含量一般在一百到几百 mg/m3,需预处理去除漆雾等颗粒物。湿度大。一般在 60%左右。汽车涂装工艺排放有机废气中的有机物成分多为苯类、醇类、酯类和酮类,主要有甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、2-丁酮、丁二酮等。2.1.2 汽车维修业汽车维修业 汽车维修业中有机废气产生量最多的是喷(烤)漆车间。汽车喷(烤)漆工艺排放有机废气的特点:排风量较小。一般在两万到三万 m3/h。废气浓度低。有机物浓度一般在 200mg/m3以下,由于不同工艺和涂料等产生的废气浓度不同,有时可达到 500mg/m3。废气温度为常温。含有漆雾。漆雾
12、含量较大,需预处理去除漆雾等颗粒物。汽车维修业中喷漆工艺排放有机废气的有机物成分多为苯、甲苯、二甲苯、总 VOCs 等。2.1.3 医药制造业医药制造业 4 医药制造业可分为 6 类:发酵类制药工业、化学合成类制药工业、中药类制药工业、提取类制药工业、生物工程类制药工业和混装制剂类制药工业。其中排放有机废气较多的类别是发酵类和化学合成类制药工业。其排放有机废气具有排放量较大、多点无组织排放、有机物种类多且高危害性有机物多的特点,甚至还会有大量无法分离的有机废水产生。制药工业排放有机废气中的有机物成分主要为甲醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、三乙胺、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、正丙醇、
13、乙醇、异丙醇、乙腈、环氧乙烷、甲醛等,还伴有较浓的酸性气味,或会有黄色烟雾。2.1.4 包装印刷业包装印刷业 包装印刷业排放有机废气的特点与印刷方式密切相关,常用的几种印刷方式排放有机废气的特点如表 2.1-1 所示。其中有机废气排放量较大的印刷方式为干复和凹版印刷方式,具有风量适中、有机物浓度适中等特点。表 2.1-1 包装印刷过程中有机废气排放特性 印刷方式 印刷油墨 VOCs 排放物质 干复 高浓度乙酸乙酯 凹版印刷 出版凹印油墨 以甲苯为主体 特殊凹印油墨 低沸点有机溶剂(甲苯、醋酸乙烯、MEK、IPA 等)平版印刷 平张纸胶印油墨 几乎不排出 转轮胶印油墨 高沸点石油类溶剂 柔版印刷
14、 水性柔印油墨 几乎不排出 溶剂型柔印油墨 低沸点有机溶剂(醋酸乙烯、IPA 等)孔版印刷(丝网印)RC 型(UV/EB)丝印油墨 不排出 溶剂型丝印油墨 高沸点有机溶剂 其他(封贴印刷、制版、装订、上光等工艺)几乎不排出 5 2.1.5 电电子子产品制造业产品制造业 在电子产品制造业中,产生有机废气污染的主要有五类产品的生产过程,分别是半导体集成电路、平板显示器(TFT-LCD)、发光二极管(LED)、印刷电路板(PCB)和电子终端产品。总体排放有机废气的特点为低浓度、大风量。生产这五类产品排放有机废气中的主要有机物成分分别如下:(1)半导体集成电路 排放有机废气中的主要有机物成分为异丙醇、
15、甲氧基丙醇、甲氧基丙基脂等。(2)平板显示器(TFT-LCD)排放有机废气中的有机物成分主要是以异丙醇为主,其次依序是丙酮、单甲基醚丙二醇、单甲基醚丙二醇乙酸酯,这四种成分占了全部 VOCs 量的 90%以上。(3)发光二极管(LED)排放有机废气中的有机物成分主要有三氯乙烯、丙二醇醚酯、异丙醇、丙酮、丁酮等,具体见表 2.1-2 表 2.1-2 LED 生产中废气污染源与主要污染物分析表 工序工序 主要污染物主要污染物 基片处理 三氯乙烯等 光刻 乙醇、丙酮、异丙醇、单甲基醚丙二醇、丙二醇甲醚乙酸酯、四甲基氢氧化铵等(4)印制电路板(PCB)排放有机废气中的有机物成分主要有甲醛、醇类(乙醇、
16、异丙醇、丁醇、丙醇)、丁酮、酯类(乙酸乙酯、乙酸丁酯)、甲苯、6 二甲苯等。(5)电子终端产品 排放有机废气中的有机物成分主要见表 2.1-3 表 2.1-3 电子终端产品生产中废气污染源与主要污染物分析表 工序设备工序设备 主要污染物主要污染物 电路板清洗机 三氯乙烯、二氯甲烷、丙酮、乙醇、异丙醇等 喷漆室、烘干室 漆雾、二甲苯、甲苯、苯、环己酮、甲基戊酮、二甲基戊酮、乙酸丁酯等 固化室 环氧树脂、聚氨酯树脂等、胺类等,产生 VOCs 极少 2.1.6 化学工业化学工业 化学工业涉及的有机物种类繁多,来源复杂,排放工况复杂,排放源多而分散,无组织排放强度大,且多含异味。排放有机废气中的有机物
17、成分主要有醇类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙苯、对二甲苯、环己酮、2-丁酮、甲氧基丙烷,也含有氯、溴以及氟离子等有害有机废气,成分极其复杂。2.1.7 家具制造业家具制造业 家具制造业中产生有机废气的主要工序为涂装工艺。排放有机废气中的有机物成分主要有 1,2-二氯丙烷、乙酸异丁酯、丁二酮、甲苯、乙苯、对二甲苯、乙酸丁酯等。具有非稳态排放、大风量、低浓度等特点。2.2 我市典型工业行业有机废气的排放要求我市典型工业行业有机废气的排放要求 在排放有机废气的典型工业行业中,环境保护部新发布了石油化学工业污染物排放标准(GB 31571-2015)、石油炼制工业污染物排放标准(GB 31570-20
18、15)和合成树脂工业污染物排放7 标准(GB 31572-2015)。此外,恶臭污染物排放标准(GB 14554-1993)、合成革与人造革工业污染物排放标准(GB 21902-2008)、橡胶制品工业污染物排放标准(GB 27632-2011)、轧钢工业大气污染物排放标准(GB 28665-2012)、炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-20120)、电池工业污染物排放标准(GB 30484-2013)等标准中对排放废气中的有机物也设置了排放限值。我市已发布了重庆市汽车整车制造表面涂装大气污染物排放标准(DB 50/577-2015)。预计将于 2016 年 1 月发布重庆市摩托车
19、及汽车配件制造表面涂装大气污染物排放标准和汽车维修业大气污染物排放标准。预计将于 2016 年 1 月修订发布重庆市大气污染物综合排放标准(DB 50/418-2016),其中包括对一般大气污染源有机污染物的排放要求。此外,针对包装印刷业、电子产品制造业和家具制造业的大气污染物地方排放标准也正在编制中。以上国家或地方污染物排放标准是相关行业大气污染物排放控制的最基本要求。对于具体项目,当环境影响评价文件或排污许可证要求严于排放标准要求时,应按照批复的环境影响评价文件或排污许可证执行。特别是对于距离周边敏感点较近的项目,应达到“达标且不扰民”的要求。2.3 我市典型工业行业有机废气处理工艺选择我
20、市典型工业行业有机废气处理工艺选择原则原则 由于我市不同工业行业有机废气产生的环节、有机废气的风量、所含有机物种类及浓度存在较大差异,加之工程所在地点的地质、8 地貌和用地条件也普遍存在差异,因此选择工业行业有机废气处理工艺必须结合待处理废气规模、进气污染物种类及浓度特征、企业经济状况、运维人员素质等实际情况选择适用的处理工艺技术,总体上遵循“资源回收利用、系统性治理、去污效率稳定、经济合理”的原则。资源回收利用。宜结合有机废气的浓度及成分实际,尽量提高废气收集率,并优先选择能够对废气中有机物质进行回收利用的技术方案。回收有机物质不仅可减轻后续治理的负荷,降低治理成本,而且回收的有机物质部分可
21、用于生产或出售,降低生产成本。系统性治理。应系统考虑生产全过程中有机废气产生的各个环节,结合各环节有机废气的风量、浓度、湿度、成分,废气收集及回收难易程度、安全生产要求等实际情况,统筹选择适宜的治理方案。去污效率稳定。应根据待处理废气的风量、浓度、湿度、成分、排放要求、可用场地大小、处理设备尺寸等实际情况和要求,选用适合企业实际、去污效率稳定的废气处理技术。应充分考虑废气风量、浓度、成分变化大等特点,确定处理技术的工艺参数,以保障去污效率的稳定性。尽量选择在运行、操作、维护及管理方面简便易行,自动化程度高的技术方案,减少人为操作导致处理效果不稳定的可能性。经济合理。应在保证稳定达到排放要求的基
22、础上,选择与企业9 经济承受能力相适应,建设成本和运行成本较低,经济合理的技术工艺;建设中充分利用地形和可用场地面积,减少废气流经路程,降低废气处理能耗,节约成本。尽量采用经济节能型工艺设备,减少处理设施的数量。2.4 我市典型工业行业有机废气处理工艺选择基本方法我市典型工业行业有机废气处理工艺选择基本方法 选择适宜的工业行业有机废气处理工艺,通常需要综合考虑废气处理规模、废气中所含有机物种类及浓度、安全要求、排放要求、建设场地的地理环境条件、建设投资总额、运行成本承受能力以及运行管理要求等因素。具体可通过以下基本方法步骤进行选择。首先,了解待处理废气的特征,包括处理风量、所含有机物成分及浓度
23、范围、废气温度、湿度、颗粒物含量等。依据这些特征,参考表 2.4-1 选择几项备选处理技术。然后,依据处理风量,结合各项技术的经济指标估算出废气处理系统的总建设成本和占地面积以及年运行成本等,按照经济性可接受的原则对备选技术进行优选。最后,结合排放标准要求、安全要求、运行管理要求等因素对优选出的技术进行完善和精选确定。需注意部分技术对进气性质有较严格要求,需采用一定的预处理手段以使待处理废气达到进气要求。表 2.4-1 各类型有机废气的处理适宜技术 有机物浓度(mg/Nm3)处理规模(Nm3/h)废气温度()适宜处理技术 0300 1 1048 104 45 超氧纳米微气泡法 3 104 80
24、 低温等离子技术 5 104 100 光催化氧化技术、分子击断法 6 104 45 吸附回收技术、生物氧化技术 1 105 45 吸附浓缩+氧化燃烧技术(RTO/TNV/RCO)10 有机物浓度(mg/Nm3)处理规模(Nm3/h)废气温度()适宜处理技术 300500 5 104-10100 分子击断法、光催化氧化技术 3 104 80 低温等离子技术 6 104 45 吸附回收技术 6 104 45 RTO、TNV、RCO 1 105 45 吸附浓缩+氧化燃烧技术(RTO/TNV/RCO)5001000 1 105 45 吸附浓缩+氧化燃烧技术(RTO/TNV/RCO)10001500 1
25、041.2 105 45 吸附浓缩技术 6 104 500 RTO、TNV、吸附回收技术 15002000 4 104 45 6 104 500 RTO、TNV、吸附回收技术 4 104 700 RTO 20003000 6 104 500 RCO、催化燃烧技术、TNV 4 104 700 RTO、TNV 6 104 45 吸附回收技术 6 1031.8 105 500 RTO 30001/4 LEL*6 104 500 RTO、TNV、吸附回收技术 4 104 700 TNV*LEL:即爆炸下限,指可燃气体在空气中遇明火爆炸的最低浓度。11 第 3 章 工业有机废气处理技术 工业有机废气处理
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