淺談涂料行業(yè)VOCs廢氣的環(huán)境影響評價(jià)要點(diǎn)

陳維族

(福建高科環(huán)保研究院有限公司，福建 泉州　362000)

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淺談涂料行業(yè)VOCs廢氣的環(huán)境影響評價(jià)要點(diǎn)

陳維族

(福建高科環(huán)保研究院有限公司，福建 泉州362000)

【摘要】隨著對環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的排放日益引起人們的關(guān)注。在開展涂料制造項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)的實(shí)際工作基礎(chǔ)上，總結(jié)出針對涂料行業(yè)VOCs的評價(jià)方法供參考，提出在環(huán)評工作中如何識別VOCs作為評價(jià)因子和如何計(jì)算排放量，并對VOCs的控制措施進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)；排放量估算；控制措施

我國是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)的大國，2015年我國涂料總產(chǎn)量達(dá)1711萬噸。涂料在生產(chǎn)過程中用到大量的有機(jī)溶劑，由此產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(簡稱為VOCs)是涂料行業(yè)主要的工藝廢氣。按照世界衛(wèi)生組織的定義，VOCs是指沸點(diǎn)在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa，在常溫下以蒸汽存在于空氣中的一類有機(jī)物[1]。VOCs在國內(nèi)兩大空氣質(zhì)量難題(PM2.5和臭氧)中扮演著關(guān)鍵角色，而且大約有30%的種類屬于有毒空氣污染物，直接危害人體健康[2]。本文主要論述涂料制造項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價(jià)時(shí)，如何識別VOCs作為評價(jià)因子和計(jì)算排放量以及提出相應(yīng)的控制措施。

1評價(jià)因子的篩選

評價(jià)因子的選擇，應(yīng)從各揮發(fā)性有機(jī)物組分的毒性和對環(huán)境的影響，以及現(xiàn)有的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和法定監(jiān)測方法綜合考慮。我國大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)體系的現(xiàn)狀是綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)并行，目前除了北京、上海等地區(qū)有地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)外，大部分地區(qū)仍執(zhí)行國家制定的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，由于該標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定VOCs排放限值，因此采用非甲烷總烴(簡稱為NMHC)作為評價(jià)因子可以彌補(bǔ)不足。VOCs所涵蓋的范疇大于NMHC，《固定污染源排氣中非甲烷總烴 氣相色譜法》中將NMHC定義為“指除甲烷以外的碳?xì)浠衔?其中主要是C2～C8)的總稱。在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下所測得的NMHC，是于氣相色譜火焰離子化檢測儀器有明顯響應(yīng)的除甲烷外碳?xì)浠衔锟偭?，以碳?jì)”。

涂料企業(yè)生產(chǎn)過程所用的溶劑為《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)詳解》所列的污染物必須作為有機(jī)廢氣的評價(jià)因子。對于該標(biāo)準(zhǔn)沒有列出的，可以參考地方標(biāo)準(zhǔn)或國外相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)作出說明，并報(bào)環(huán)保主管部門批準(zhǔn)后執(zhí)行。在污染物源強(qiáng)分析時(shí)，還應(yīng)注意苯系物、NMHC、VOCs的相互關(guān)系。

2涂料行業(yè)VOCs排放量估算方法

涂料業(yè)生產(chǎn)過程中VOCs產(chǎn)生來自于物料生產(chǎn)、輸送和加工等過程。主要VOCs的排放源項(xiàng)有：工藝廢氣排放；有機(jī)液體儲(chǔ)存揮發(fā)損失；設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏；廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過程逸散；實(shí)驗(yàn)室廢氣排放等。針對涂料生產(chǎn)企業(yè)開展環(huán)境影響評價(jià)時(shí)，提供VOCs排放估算可供參考的計(jì)算方法。

2.1工藝廢氣排放

涂料生產(chǎn)過程中的有組織工藝廢氣排放源可以采取實(shí)測，即通過測定排放口氣體流量乘以濃度進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)應(yīng)注意排風(fēng)凈化裝置的捕集效率，估算出無組織散逸的VOCs排放量。在涂料制造項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價(jià)時(shí)，還可以通過與同類型廠家的類別調(diào)查分析進(jìn)行估算，但往往類比數(shù)據(jù)取得較為不易，且不同的涂料企業(yè)產(chǎn)品中原料組成差別也較大，因此采用公式法進(jìn)行估算是比較可行的。

涂料工藝廢氣VOCs排放量公式法可采用中原大學(xué)生物環(huán)境工程學(xué)系趙煥平編制的《有機(jī)溶劑揮發(fā)量之估算方法》，在有機(jī)溶劑飽和蒸汽壓介于95.3～1.4mmHg范圍內(nèi)，且在無風(fēng)之條件與溫度趨近于25℃時(shí)，可用下式估算其揮發(fā)量：

式中：E工藝為有機(jī)溶劑揮發(fā)量，g/min；P為25℃溫度下有機(jī)溶劑飽和蒸汽壓，mmHg；M為有機(jī)溶劑分子量，g/mol；F為容器與大氣接觸之表面積，m2。

2.2儲(chǔ)罐揮發(fā)損耗

有機(jī)液體儲(chǔ)存通常采用儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐呼吸損失是涂料企業(yè)VOCs重要的排放源之一。目前，國際上得到廣泛認(rèn)可的定量方法是EPA推薦方法及其對應(yīng)軟件TANK4，美國EPA建議其國內(nèi)各級管理部門、咨詢公司和企業(yè)采用該軟件估算儲(chǔ)罐VOCs的排放量，體現(xiàn)了該方法的權(quán)威性。歐盟廣泛使用TANK軟件進(jìn)行排放量的精確計(jì)算；澳大利亞在建立本地氣象模型的基礎(chǔ)上利用TANK軟件計(jì)算澳大利亞排放清單(NPI)列出的有機(jī)污染物質(zhì)。

在涂料制造項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價(jià)時(shí)，推薦采用TANK軟件方法對儲(chǔ)罐揮發(fā)的VOCs進(jìn)行排放量估算。

2.3設(shè)備、管道的泄漏

設(shè)備、管道泄漏是指設(shè)備組件密封點(diǎn)的密封失效致使內(nèi)部物料逸散至大氣中，造成VOCs排放的現(xiàn)象。設(shè)備組件密封點(diǎn)通常指泵/攪拌器、壓縮機(jī)、泄壓設(shè)備、放空閥或放空管、閥門、法蘭及其連接件或儀表等動(dòng)、靜密封點(diǎn)。

在涂料制造項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價(jià)時(shí)，推薦采用美國EPA平均排放系數(shù)法計(jì)算設(shè)備、管道VOCs泄漏，如表1所示。

表1　平均泄漏系數(shù)

由于設(shè)備服務(wù)年限對泄漏排放系數(shù)有一定的影響，且國內(nèi)外設(shè)備情況差距較大，可以通過實(shí)測運(yùn)行設(shè)備VOCs的泄漏情況進(jìn)行修正。

2.4廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過程逸散

在廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過程中，廢水中VOCs會(huì)向大氣中逸散。目前國內(nèi)外主要采用美國EPA推薦軟件WATER9對石化企業(yè)廢水處理中VOCs的揮發(fā)量進(jìn)行估算。WATER9依托氣體揮發(fā)、生物降解、化學(xué)吸附、光化學(xué)反應(yīng)和水解作用等一系列理論模型以及少量經(jīng)驗(yàn)公式編制而成。

此外，還可以采用系數(shù)法進(jìn)行估算：

式中：E廢水為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)廢水環(huán)節(jié)的VOCs產(chǎn)生量，kg；EFi為廢水收集/處理設(shè)施i的產(chǎn)污系數(shù)，kg/m3，見表2；Qi為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)廢水收集/處理設(shè)施i的廢水流量，m3。

表2　廢水收集/處理設(shè)施VOCs產(chǎn)污系數(shù)

3某涂料制造企業(yè)VOCs排放情況調(diào)查實(shí)例

以福建省某涂料制造企業(yè)溶劑型涂料車間為核查對象，年產(chǎn)聚氨酯漆2.2萬噸(包括主漆和稀釋劑)，主要物料有醇酸樹脂、乙酸丁酯、環(huán)己酮、顏料、固化劑、甲苯、二甲苯、助劑等，生產(chǎn)設(shè)備包括制漆分散缸、反應(yīng)釜、分散機(jī)、灌裝機(jī)等，有機(jī)溶劑采用固定頂罐儲(chǔ)存。車間反應(yīng)釜均配有冷凝回收系統(tǒng)，工藝廢氣主要來源于投料、調(diào)漆、灌裝等工序，每條生產(chǎn)線配一套封閉式負(fù)壓排風(fēng)系統(tǒng)，年生產(chǎn)作業(yè)300天，每天10小時(shí)。

目前我國關(guān)于固定源的VOCs的測定方法尚未確立。對工業(yè)污染源的VOCs采用GC-MS方法測定，定量的物種多(約可以到102種)，比較全面，但測定需要的儀器價(jià)格昂貴，且標(biāo)準(zhǔn)氣體獲得比較困難。本次VOCs檢測方法按GB21902-2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》附錄C要求，監(jiān)測結(jié)果見表3。

表3　某涂料制造企業(yè)聚氨酯漆車間工藝廢氣VOCs監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)上述介紹的計(jì)算方法結(jié)合調(diào)研企業(yè)開展的清潔生產(chǎn)審核統(tǒng)計(jì)資料，計(jì)算出聚氨酯漆產(chǎn)品生產(chǎn)過程VOCs排放量見表4。

該企業(yè)生產(chǎn)過程基本能做到密閉，并配有完善的集氣設(shè)施。從核算各環(huán)節(jié)的VOCs的排放統(tǒng)計(jì)情況看，主要的有機(jī)溶劑揮發(fā)來自于涂料生產(chǎn)車間，其中有組織VOCs排放量占總排放量88%。

表4　某涂料制造企業(yè)聚氨酯漆生產(chǎn)VOCs排放量統(tǒng)計(jì)(t/a)

4VOCs主要控制措施

4.1過程控制措施

(1)管道輸送：針對使用量比較大的液體原料采用管道輸送。對主要原料通過計(jì)量泵管道輸送至分散釜外，針對小批量的拉缸作業(yè)實(shí)施了管道輸送至計(jì)量環(huán)節(jié)，實(shí)施自動(dòng)計(jì)量配料，拉缸實(shí)施全封閉。

(2)桶泵或者其他等效技術(shù)：桶泵技術(shù)在國外得到了較為廣泛的推廣，中國臺(tái)灣、德國等地區(qū)都有成熟的成品。針對桶裝液體或者拉缸之間的物料輸送，則其在生產(chǎn)單元之間的轉(zhuǎn)移應(yīng)該采取泵入或其他等效的方式。

(3)密封、加蓋技術(shù)：反應(yīng)釜的密閉技術(shù)已經(jīng)毋容置疑，對于比較新的企業(yè)來說，大部分都使用密閉性比較好的反應(yīng)器，但針對預(yù)混合器、攪拌、分散、中間槽等容器的密閉系統(tǒng)則看似簡單，做到100%密閉性卻有很大的難度；對易造成泄漏的、閥門經(jīng)常檢查，定時(shí)更換。

(4)投料、包裝以及采樣過程的吸風(fēng)裝置：投料、包裝以及采樣等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要設(shè)置吸風(fēng)罩，在研磨機(jī)上方也設(shè)置吸風(fēng)罩，還包括側(cè)向的吸風(fēng)罩。吸風(fēng)罩的集氣效果決定了VOCs的控制水平，也決定了無組織排放的強(qiáng)度。同時(shí)企業(yè)可以通過自動(dòng)化包裝機(jī)可以有效地降低VOCs的散發(fā)。

4.2末端VOCs控制技術(shù)

目前國內(nèi)外采用的VOCs廢氣治理技術(shù)常見的有：燃燒處理技術(shù)、吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)及膜分離技術(shù)等。對涂料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的VOCs大多數(shù)企業(yè)都是活性炭吸附的處理方法。本次調(diào)研的涂料企業(yè)VOCs采用“沉流式除塵+活性炭吸附”的處理方式，并配有活性炭脫附再生裝置，監(jiān)測結(jié)果分析VOCs去除率達(dá)90%以上。

據(jù)調(diào)查了解，目前有些地區(qū)的環(huán)保部門對VOCs采用活性炭吸附工藝并不認(rèn)可，主要原因部分中小型企業(yè)沒有對活性炭進(jìn)行定期更換或采取脫附再生，加上VOCs檢測限制和監(jiān)管上比較困難。因此，企業(yè)采取活性炭吸附處理工藝設(shè)計(jì)的，須按照HJ2006-2013《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》要求執(zhí)行，并按要求建立VOCs臺(tái)帳，保存相關(guān)記錄。

4.3儲(chǔ)罐揮發(fā)損耗控制

儲(chǔ)存有機(jī)溶劑的儲(chǔ)罐應(yīng)盡量采用浮頂罐?，F(xiàn)狀大多數(shù)涂料企業(yè)采用的是固定頂罐，采用冷卻儲(chǔ)罐的方法可降低小呼吸氣的排放；儲(chǔ)罐大呼吸氣的控制，一是將呼吸氣體收集后排入廢氣處理系統(tǒng)；二是平衡管回到槽罐車系統(tǒng)。但由于平衡系統(tǒng)受制于槽車是否安裝的現(xiàn)狀，因此平衡系統(tǒng)的利用率不高。大部分選擇的是氮封后不處理，或者是引入到專門的處理措施或者引入到集中處理設(shè)施。

5結(jié)束語

涂料企業(yè)生產(chǎn)過程中大量有機(jī)溶劑的使用是VOCs的主要產(chǎn)生源。正確科學(xué)地對VOCs進(jìn)行評價(jià)是涂料制造項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)工作中的重點(diǎn)，它關(guān)系到大氣環(huán)境影響評價(jià)等級和評價(jià)范圍的確定，決定了大氣環(huán)境防護(hù)距離和衛(wèi)生防護(hù)距離的劃定，還是環(huán)境影響評價(jià)結(jié)論的重要依據(jù)。本文從VOCs評價(jià)因子的篩選、排放量估算方法及控制措施進(jìn)行了探討，對今后開展涂料制造項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳敏敏.佛山市涂料行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放特征調(diào)查與分析[J].廣東化工，2012，39(6)：179-180.

[2]齊祥昭，魯文輝，牛長睿.涂料行業(yè)VOC污染控制政策法規(guī)研究[J].中國涂料，2015，30(2)：9-13.

作者簡介：陳維族，本科，國家注冊環(huán)評工程師，長期從事環(huán)境影響評價(jià)工作

中圖分類號：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0136-03

Discussion on Main Points of Environmental Impact AssessmentofVOCsWasteGasinCoatingIndustry

CHEN Weizu

(Environmental Research Institute of Fujian Gaoke，Quanzhou 362000，F(xiàn)ujian，China)

Abstract：In practice basis for the paint manufacturing project environmental impact evaluation，summed up for the Evaluation of the coatings industry VOCs for reference，proposed in the EIA work，how to identify VOCs as evaluation factors and how to calculate emissions，and VOCs control measures discussed.

Keywords：Volatile organic compounds (VOCs)；Emissions estimates；Control measures

引用文獻(xiàn)格式：陳維族.淺談涂料行業(yè)VOCs廢氣的環(huán)境影響評價(jià)要點(diǎn)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(4)：136-138.