煤化工和石油化工生產(chǎn)過程，不論是在正常工況還是在非正常工況都不可避免會產(chǎn)生VOCs 。在煤化工和石油化工行業(yè)VOCs的排放源主要包括以下幾個方面：
正常工況排放：有組織排放源包括工藝裝置排氣（化工裝置、低溫甲醇洗）、車間通風；無組織排放源包括設(shè)備與管線組件泄露、揮發(fā)性有機液體儲運（儲罐、裝載設(shè)備）、廢水揮發(fā)（收集、處理、貯存設(shè)施）
煤化工主要有煤制焦、煤制氣、煤制油、煤制醇，和燃燒過程都可以有VOCs廢氣產(chǎn)生。由于不同的生產(chǎn)過程和工藝特點，煤化工不同生產(chǎn)類型廢氣中的成分有很大差異。石油化工和煤化工的廢氣主要有多環(huán)芳烴、焦油、苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳氫化合物，粉塵與煙霧、SO2為主的硫化物、N2O、 NO、NO2、N2O3、N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2等。
以低溫甲醇洗制天然氣為例，廢氣的主要成分除氮氣、二氧化碳、氧氣外，主要的是有害成分包括甲烷、甲醇、氫氣、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、硫化氫等。廢氣中VOCs含量高，可燃氣體濃度高。
綜上所述，石油化工和煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣VOCs成分復(fù)雜，有毒有害物質(zhì)種類多，含量高，污水廠的生物池無法完全-處理，直接從空氣中揮發(fā)出來，如不進行治理，將導(dǎo)致嚴重的環(huán)境污染。
在煤化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，散發(fā)出的VOCs氣味是影響企業(yè)與地方居民關(guān)系的重要因素。2014年12月，環(huán)境保護部印發(fā)《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》，要求煤化工等其他化工相關(guān)企業(yè)可參照本方案有關(guān)要求開展工作。因此，落實《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》，根據(jù)《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》GB 31570）和《石油化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 31571）相關(guān)要求進行控制，高度重視煤化工項目揮發(fā)性有機物（VOCs）排放控制。國家環(huán)保部2013年第31號文規(guī)定，從2013年5月24日起實施《揮發(fā)性有機物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》 。此政策中明確要求：在煤炭加工與轉(zhuǎn)化行業(yè)，鼓勵采用先進的清潔技術(shù)、實現(xiàn)煤炭高效、清潔轉(zhuǎn)化、并重點識別、排查工藝裝置和管線中VOCs泄露的易發(fā)位置，制定預(yù)防VOCs泄露和處置緊急事件的措施。煤化工行業(yè)對污水處理廠、廢液和廢渣等應(yīng)采取密閉、加蓋、收集處理。
當前國內(nèi)VOCs和惡臭異味治理存在的問題主要有：
1. VOCs治理企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，技術(shù)良莠不齊，企業(yè)研發(fā)能力差， 技術(shù)水平落后；
2. VOCs種類多、來源復(fù)雜，處理工況多變，嚴重考驗治理技術(shù)的有機組合和人員的工程經(jīng)驗；
3. VOCs治理設(shè)施的設(shè)計和生產(chǎn)車間的通排風系統(tǒng)是相輔相成的，在進行廢氣治理時，必須將二者一并考慮才能達到理想的治理效果；
4. 國內(nèi)企業(yè)售后服務(wù)差：在完成驗收后，出現(xiàn)的技術(shù)和設(shè)備問題都難以得到及時解決，造成治理設(shè)施的效率較低；
5. 由于單項VOCs治理設(shè)施的規(guī)模一般較小，目前尚未形成有效的運營管理機制；
6. 國家相關(guān)部門和企業(yè)的政策和經(jīng)濟投入相對較少，在一定程度上限制了VOCs廢氣治理技術(shù)的進步和提高；
7. 品牌企業(yè)較少，高端產(chǎn)能不足，低端產(chǎn)能過剩
8. 國家對VOCs治理缺少統(tǒng)一的、長遠的規(guī)劃。
煤化工污水除臭和VOCs治理技術(shù)不同于一般的廢氣治理，因其含有難溶化合物，治理難度大。而主流的焚燒技術(shù)如蓄熱式焚燒爐，污水廠VOCs的濃度偏低，需要補充天然氣或柴油，運行費用較高。而對于蓄熱式催化氧化器來說，由于污水廠廢氣存有硫化物、酸性氣體，可能對催化劑使用壽命產(chǎn)生重大影響。天津*石化污水廠采用了蓄熱式催化燃燒器，使用三年，催化劑必須要更換，而更換的價格為600多萬元，使用成本較高?；钚蕴縿t由于使用成本較高，也不合適。
針對煤化工廢氣的特點和傳統(tǒng)治理技術(shù)的不足，上海安居樂環(huán)保科技股份有限公司開發(fā)出納米級的角柱狀光催化劑，獨創(chuàng)了“生物法+多元多相角柱狀光催化氧化”工藝。當二氧化鈦超微粒子接受波長為253.7nm以下的紫外線照射時，其內(nèi)部由于吸收光能而激發(fā)產(chǎn)生電子及空穴對，即光生載流子，然后迅速遷移到其表面并激活被吸附的氧和水分，產(chǎn)生活性自由氫氧基(·OH)和活性氧(·O)?；钚宰杂苫?span>OH、·O等具有極強的氧化能力，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，把有機污染物分解成無污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2）。此種方法強氧化性自由基產(chǎn)生的條件溫和。主要特點有：對低濃度VOCs凈化效率高，運行穩(wěn)定，維護便捷，使用成本較低。
多元多相段為新研發(fā)設(shè)計的，在不同質(zhì)物質(zhì)共同“復(fù)合”成一種催化元，該材料因為不同質(zhì)而具有相界面，主要有固-固、固-液、液-液、氣-固、氣-液等相界面。這個多相式的催化告別了單一品類效率低的缺點，多相的組合在分布上均勻的,有規(guī)則的。利用納米材料的工藝技術(shù),從尺度上的縮小，在宏觀上的相對均勻，多相的界面使其更易接觸，在納米的工藝技術(shù)中往往很多是采用在液相或氣相下進行。
廢氣經(jīng)過其中，接觸、碰撞，廢氣趨于同質(zhì)化。理化性質(zhì)變得更為活潑，各層電子云處于激發(fā)態(tài)，原子多光子離化效應(yīng)變得簡單。 在后續(xù)光離子效應(yīng)下廢氣分解更為快捷徹底。多元多相段作為光觸媒催化（氧化）塔的深度氧化處理設(shè)施，角柱狀催化劑的比表面積比銳鈦型的催化劑更大，可大大提高光解其效率，增加催化劑的使用壽命，同時降低能耗，也是目前光催化氧化發(fā)展的方向。
與傳統(tǒng)的生物濾池技術(shù)相比，“生物法+多元多相角柱狀光催化氧化”工藝具有顯著的優(yōu)勢（表1）。
表1 生物法+多元多相角柱狀光催化氧化與傳統(tǒng)生物濾池對比
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項目 |
工藝方法 |
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傳統(tǒng)生物濾池 |
生物洗滌+多元多相角柱狀光催化氧化 |
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總體凈化效率 |
65~80% |
90%以上 |
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穩(wěn)定性 |
較不穩(wěn)定 |
穩(wěn)定 |
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有無二次污染 |
對于高濃度VOCs無效果，容易殘留VOCs |
無 |
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最終產(chǎn)物 |
N、CO2、H2O、VOCs |
C2O、H2O |
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占地面積 |
大 |
較小 |
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系統(tǒng)復(fù)雜性 |
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含進氣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、生物降解系統(tǒng)、在線儀表控制系統(tǒng) |
系統(tǒng)全部由PLC控制，操作方便，易維護 |
實例分析：**國有特大煤化工企業(yè)污水廠生物法+多元多相角柱狀光催化廢氣處理
廢氣源強調(diào)查表：
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廢氣流量 |
20488m3/h |
溫度 |
<50℃ |
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廢氣成分 |
源強廢氣濃度 |
廢氣排放濃度標準 |
排放總量標準(25米) |
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鹽酸 |
<20mg/m3 |
<1.9mg/m3 |
0.15kg/h |
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環(huán)氧乙烷 |
<10mg/m3 |
無 |
無 |
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乙醇 |
<200mg/m3 |
無 |
無 |
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氨氣 |
<600mg/m3 |
無 |
14kg/h |
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六甲基二硅烷胺 |
<10mg/m3 |
無 |
無 |
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乙腈 |
<10mg/m3 |
無 |
無 |
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丙酮 |
<10mg/m3 |
無 |
無 |
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醋酸丁酯 |
<500mg/m3 |
無 |
無 |
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甲苯 |
<80mg/m3 |
<40mg |
<5.2kg/h |
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SO2 |
<10mg/m3 |
<550mg/m3 |
4.3kg/h |
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臭氣無量綱 |
<15000 |
<2000 |
<2000 |
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非甲烷總烴 |
<290mg/m3 |
<120mg/m3 |
<53kg/h |
本工藝處理污水廠廢氣的優(yōu)勢
1、適用性
該項目所采用的技術(shù)應(yīng)與污水廠的需處理廢氣規(guī)模、需要去除的廢氣污染物，地區(qū)特點以及管理水平相適應(yīng)。體現(xiàn)在：
1）采用的技術(shù)應(yīng)與需去除污水廠的污染物相適應(yīng)；
2）采用的技術(shù)應(yīng)與需要的設(shè)備相適應(yīng)，包括國內(nèi)設(shè)備和國外設(shè)備，主要設(shè)備和輔助設(shè)備；
3）采用的技術(shù)應(yīng)與污水廠所在地區(qū)特點、員工素質(zhì)和管理水平相適應(yīng)；
4）采用的技術(shù)應(yīng)對污水廠污染物的排放廢氣處理的能力相適應(yīng)。
2、可靠性
該廢氣處理工藝成熟可靠，能保證處理效果、性能和處理能力，避免了資源浪費、二次污染和安全危害，經(jīng)驗豐富、工藝成熟可靠。
3、經(jīng)濟性
該工藝充分考慮了一次性投資費用和將來可能發(fā)生的運行費用。
4、安全性
充分考慮了消防、防爆等安全因素，運行穩(wěn)定，安全可靠。
5、廣譜性。
該工藝比較適合石油化工、醫(yī)藥、涂料樹脂、精細化工、噴漆、生物發(fā)酵等行業(yè)，特別是大風量、低濃度、濃度忽高忽低、粉塵含量高、有粘性化合物的行業(yè)。
因此，綜合以上因素，該工藝凈化系統(tǒng)對于大風量、低濃度的石油化工和煤化工污水廠廢氣處理，無論是在技術(shù)合理性、先進性，還是經(jīng)濟可行性方面都相對有優(yōu)勢。建設(shè)費用及運行費用相對合理，采用的技術(shù)原理是合理、可行的，項目實施是安全的。
上海安居樂環(huán)保科技股份有限公司
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目前，由上海安居樂環(huán)保承建的中煤集團污水處理廠廢氣除臭項目已順利完工，得到生態(tài)環(huán)境部及客戶滿意評價?，F(xiàn)場實例圖如下：
煤化工污水處理廠VOCs治理及除臭
