有机硅行业VOCs末端治理解决方案

一．硅油行业废气特点

1.1废气来源及污染物种类

硅油生产过程中涉VOCs废气主要来源于真空泵尾气以及储罐大小呼吸段产生的有机废气，主要污染物为：硅氧烷、异丙醇、环氧类、丙烯酸酯等，其他污染物随使用原料成分和施工工艺等不同而有差异。

1.2废气浓度及风量

真空泵尾气根据实际工业生产产生污染物浓度波动较大，在500~3000 mg/m³，风量约为6000~30000 m³/h不等。

二、排放要求

硅油行业营运期工艺废气和储罐废气主要污染因子为非甲烷总烃，其有组织排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)表2“新污染源、二级标准”中相应标准，其中非甲烷总烃要求＜120 mg/m3；对于某些区域则执行《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）标准，非甲烷总烃＜60 mg/m3。

三、行业痛点分析

根据相关资料统计，近年来在硅油行业废气治理普遍采用两种处理工艺：RTO蓄热式热力燃烧、喷淋法+活性炭吸附，由于行业废气特点，尤其是硅氧烷成分的存在，使得常规的废气处理工艺在本行业的应用受到了限制。

原因分析如下：

1.废气浓度波动大，导致运维成本高：硅油行业在实际生产过程产生的废气浓度波动范围是比较大的。对于RTO处理工艺来说，在进气浓度达不到特定范围时，为了保证出气达标，需补充大量的天然气，使之废气充分燃烧分解。而对于喷淋塔+活性炭处理工艺来说，虽前期投资较低，但其具有选择性，其吸附能力是有总量限制，存在着各别污染物因子不易被吸附，难以持续性稳定达标；而另一方面浓度范围的波动会造成活性炭吸附饱和状态较快，需定期进行更换。且吸附饱和后的活性炭还需委外进行处理。由此可以看出这两种处理工艺为了确保前端生产能力不受到影响，需投入大量的运行费用。

2.硅氧烷特殊的理化性质，造成处理难度较大不易出气达标：硅油在实际生产过程中会产生污染因子硅氧烷，而对于RTO处理工艺来说，硅氧烷会与氧气燃烧生产细小的二氧化硅晶体，其治理过程中会在陶瓷蓄热砖内壁及表面累计形成硅垢，继而会造成处理设备压阻过大而无法正常运行，导致企业需停产进行整修，清理蓄热砖；且蓄热砖随着清理次数的增加，其蓄热能力也不断降低，处理效果难以保障，给生产型企业带来了一定的安全和环保风险。而对于活性炭吸附技术来说，处理原理只是将污染物进行转移，并未彻底消解，其治理过程中会因硅氧烷挥发性较强的特性造成出气可能超标，同样导致了企业运行的风险。

综上所述，RTO及活性炭吸附处理工艺对于硅油行业的废气情况来说，治理存在着运行操作繁琐、出气可能会不达标、并且需投入不小的运行费用等缺点。

四、生物法适用分析

生物法是利用微生物的代谢功能对污染物进行无害化处理，最终达到净化的目的。整套工艺运行安全、节能、不需要天然气及电加热，二次污染产生极少。可针对污染物选择合适的微生物菌种以及运行参数，给化工企业的VOCs尾气治理带来一个优化的工艺选择，与现有的废气技术形式互补，在一定程度上可扭转化工企业面临的环保与安全相矛盾局面。

同时已有国内科研团队证明，在DMC底物浓度为200 mg/L的情况下，72h生物降解后的浓度为14.68mg/L，降解效率在92.66%，由此可见，微生物降解硅氧烷的技术空间是较为巨大的，故此应用在实际过程中，微生物法技术应用在硅油行业废气治理是可行的，需选择具针对性和定制性的微生物菌种和运行工艺，有望便于达到预期的处理效果。

五、案例分析

某有机硅企业实际生物法治理 VOCs 废气工程案例：该企业主要生产有机硅高级产品，其生产波动较大，废气浓度范围在 500-1000 mg/m³ ，废气主要来源为：真空泵区域、储罐区域，处理风量为 10000 m³/h 。主要的污染物为：异丙醇、三甲胺、硅氧烷、甲醇、二甲苯等。处理工艺流程如下：

废气在经过收集后进入二级喷淋塔后，主要起到去除粉尘、调节温度及 pH 的作用，随后从生物滴滤系统底部进入， 有机废气在上升的过程中与循环液及填料表面的生物膜接触，污染物分子首先被循环液及生物膜吸附，然后进入微生物细胞被降解成 CO ₂ 和 H ₂ O ，净化后的气体从塔顶排出 。含有微生物和营养盐的循环液从塔顶向下喷淋，在填料层中自上而下流动，流回系统底部，再由循环水泵抽回塔顶。废气通过前端治理后最终排放。

此技术处理效率如下表显示，在进气浓度为 500~1000 mg/m³ ，出气浓度在 70~90 mg/m³ ，处理除率为 90 % 左右，出气达标。由此看出生物法能够对该行业废气进行有效处理，有望成为有机硅行业废气处理的解决方案。

资料来源：水云天（天津）生物科技发展有限公司