廣東省揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs排放與控制現(xiàn)狀研究

余宇帆，周 咪，黃翠娟，羅 超，劉玲英

（廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510655）

“十三五”以來，隨著環(huán)境治理措施的不斷完善和加強(qiáng)，我國PM2.5污染控制取得積極進(jìn)展，大氣細(xì)顆粒PM2.5濃度顯著下降[1]；而城市區(qū)域近地面臭氧濃度和超標(biāo)天數(shù)則持續(xù)上升，污染呈持續(xù)加重趨勢[2-4]。2020年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)顯示，168個(gè)主要城市中以O(shè)3和PM2.5為首要污染物的超標(biāo)天數(shù)分別占總超標(biāo)天數(shù)的43.1%和51.3%，相較于2019年有一定下降。但揮發(fā)性有機(jī)化合物在光照條件下會(huì)與大氣中的其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成臭氧和二次有機(jī)顆粒物，已成為我國目前區(qū)域性大氣復(fù)合污染的主要污染物之一[5-7]。京津冀及周邊地區(qū)、長三角地區(qū)、汾渭平原等區(qū)域O3濃度呈上升趨勢，尤其是夏秋季已成為城市的首要污染物。京津冀及周邊地區(qū)源解析結(jié)果表明，當(dāng)前階段有機(jī)物（OM）是PM2.5的最主要組分，占比達(dá)20%～40%，其中，二次有機(jī)物占OM比例為30%～50%，主要由VOCs轉(zhuǎn)化生成。隨著我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，VOCs年總排放將持續(xù)攀升，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到4100萬t左右[8-10]，其中工業(yè)源排放為主要的VOCs人為排放源。

制鞋工藝整體包括鞋大底制造、鞋面制造和成型貼合制造等工序，也包括塑料鞋直接成型工序，其中成型貼合需要用到大量膠粘劑、處理劑和稀釋劑等含VOCs溶劑的產(chǎn)品。一直以來，成型工藝的勞動(dòng)密集型粗放式生產(chǎn)、使用溶劑時(shí)VOCs的排放較難收集和處理等備受關(guān)注。然而鞋大底制造、塑料鞋制造涉及的硫化、發(fā)泡、注塑成型等工藝在制鞋行業(yè)中則較少被關(guān)注，但這類工藝中所用到的發(fā)泡劑、PVC、各類油類物料，在高溫加熱熔融及出料時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生VOCs和煙塵，對環(huán)境空氣造成污染，因此，這種工藝的污染亦不容忽視。

本研究選用廣東省揭陽市PVC塑料鞋制造為研究對象，結(jié)合實(shí)際調(diào)研情況，初步對揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs排放與治理情況進(jìn)行分析，并對該行業(yè)后續(xù)污染防控提出相應(yīng)的整治方向。

1 廣東省揭陽市PVC塑料鞋的生產(chǎn)狀況

廣東省有全國兩大塑料鞋生產(chǎn)基地，分別位于粵東揭陽市和粵西湛江市，其中湛江市的塑料鞋生產(chǎn)企業(yè)主要以發(fā)泡塑料鞋為主，揭陽市主要生產(chǎn)PVC塑料鞋，通過揭陽市統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，揭陽市的PVC塑料鞋的產(chǎn)量近年來呈現(xiàn)下降趨勢，相較于2014年，2019年全市塑料鞋產(chǎn)量已下降近10億雙，降幅達(dá)41.4%，但在2019年全市產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)仍有12.4431億雙，全市塑料鞋企業(yè)主要集中于榕城區(qū)，產(chǎn)量占全市產(chǎn)量的99.6%，近年來也在規(guī)劃經(jīng)濟(jì)區(qū)和產(chǎn)業(yè)園，旨在集中生產(chǎn)，優(yōu)化管理，但集中產(chǎn)能上升有限，2019年產(chǎn)量相較于2018年產(chǎn)量有大幅上升，漲幅達(dá)280%，但總量仍有限，僅約為0.192億雙。揭陽市PVC塑料鞋產(chǎn)量及分布見圖1。

圖1 揭陽市PVC塑料鞋產(chǎn)量及分布

根據(jù)對揭陽市塑料鞋生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查情況得知，記錄在冊的企業(yè)構(gòu)成以中小微型企業(yè)和小作坊為主，兩者的占比接近1：1，均約為300余家，中小微型企業(yè)年產(chǎn)量約為100～300萬雙，小作坊企業(yè)年產(chǎn)量約為20～50萬雙，而從全年生產(chǎn)產(chǎn)值來看，揭陽市2019年皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋業(yè)全行業(yè)年生產(chǎn)總值為2784164萬元，全部分?jǐn)傊林菩a(chǎn)品中，單雙鞋的產(chǎn)值也僅為22.38元，實(shí)質(zhì)分?jǐn)傊了芰闲漠a(chǎn)值將更低，塑料鞋生產(chǎn)行業(yè)的總體產(chǎn)值并不高，因此，對其后續(xù)的污染治理難以提供較大的資金支持。

2 揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs的產(chǎn)排污現(xiàn)狀

揭陽市PVC塑料鞋企業(yè)的生產(chǎn)流程基本一致，在攪拌車間，將鈣粉、PVC粉料和二丁酯、二辛酯以及發(fā)泡劑（主要為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈）、色母、香精（如需）等物料放入攪拌機(jī)中攪拌混勻，再通過桶裝運(yùn)至盤式注塑機(jī)，約150 ℃的加熱熔融，注入相應(yīng)塑料鞋模具壓模成型，少量成型后仍需用脫模劑清洗模具，制造PVC塑料鞋的企業(yè)基本上采用一體成型工藝，極少再使用膠水進(jìn)行貼合成型。其中主要的VOCs產(chǎn)污環(huán)節(jié)為在成型打開模具時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱煙氣及少量VOCs。

根據(jù)揭陽市30家企業(yè)現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果得出，同類型塑料鞋每雙約需VOCs物料250 g，即需使用PVC粉料、二丁酯、二辛酯等物料合計(jì)約250 g/每雙。參考廣東省揮發(fā)性有機(jī)物排放量的計(jì)算辦法，塑料制品制造企業(yè)VOCs產(chǎn)污系數(shù)采用0.24 kg/t?？捎?jì)算得出揭陽市2014～2019年P(guān)VC塑料鞋制造VOCs產(chǎn)生量，如表1所示。

表1 揭陽市PVC塑料鞋產(chǎn)量及全行業(yè)VOCs產(chǎn)生量

由統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，PVC塑料鞋制造行業(yè)，對于揭陽市VOCs排放總體量的實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)并不顯著，2019年全年全行業(yè)排放小于750 t，若平均分配至單個(gè)企業(yè)，VOCs產(chǎn)生量僅約為1.244 t。而通過對揭陽市PVC塑料鞋企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)基本都開展了廢氣收集與治理，但由于攪拌區(qū)和注塑成型區(qū)有一定距離，且產(chǎn)生的主要污染物類型不同，整體收集效率一般，且全行業(yè)大致均采用類似的治理設(shè)施，其中約60%的企業(yè)安裝水噴淋裝置+低溫等離子體處理設(shè)施，另有40%的企業(yè)安裝水噴淋裝置+UV光解處理設(shè)施，均為當(dāng)前不提倡使用的低效處理設(shè)備，整體收集處理能力一般，處于無效狀態(tài)，因此，也可將揭陽市PVC塑料鞋制造行業(yè)VOCs的產(chǎn)生量視為排放量。

3 揭陽市PVC塑料鞋制造產(chǎn)生的VOCs的收集及治理現(xiàn)狀

3.1 廢氣收集現(xiàn)狀

揭陽市PVC塑料鞋制造企業(yè)對產(chǎn)生的VOCs廢氣的收集總體處于較低水平，并且存在一定誤區(qū)。主要表現(xiàn)為：（1）少部分企業(yè)采用整體車間圍閉，集氣管或集氣罩位于車間上空整體抽風(fēng)，導(dǎo)致治理設(shè)施設(shè)計(jì)風(fēng)量過大、能耗大大增加且治理技術(shù)實(shí)質(zhì)并未起作用，實(shí)際應(yīng)用中企業(yè)生產(chǎn)車間并未完全做到圍閉，實(shí)際集氣系統(tǒng)更多被抽取到整體的環(huán)境空氣中，治理技術(shù)形同擺設(shè)；（2）大多數(shù)企業(yè)采用工位上方加裝集氣罩形式對攪拌和注塑機(jī)廢氣進(jìn)行收集，但集氣罩安裝位置距離產(chǎn)污工位過高，而注塑成型工位由于注塑機(jī)加熱、模具溫?zé)嵋约败囬g悶熱等原因，在盤式注塑機(jī)臺(tái)旁通常會(huì)用風(fēng)扇降溫，而產(chǎn)生了局部擾流，進(jìn)一步影響了廢氣收集效果；（3）極少數(shù)企業(yè)了解集氣罩收集應(yīng)盡可能靠近，因此采用了軟管連接集氣罩，方便員工操作其對應(yīng)盤式注塑機(jī)工位，但仍存在風(fēng)扇吹風(fēng)干擾廢氣收集問題，甚至有一些企業(yè)在攪拌工序的集氣罩連接管處增加了軸流風(fēng)機(jī)加強(qiáng)收集，效果良好，然而攪拌工序并不加熱，原輔料在攪拌過程中產(chǎn)生的VOCs量更小，在此工位收集更多的是攪拌過程的粉塵。

3.2 廢氣治理現(xiàn)狀

揭陽市PVC塑料鞋制造企業(yè)基本上都安裝了VOCs治理設(shè)備，但采用的技術(shù)為不推薦使用的低效治理技術(shù)，主要是水噴淋+UV光解和水噴淋+低溫等離子體設(shè)備。并且從現(xiàn)場調(diào)研情況發(fā)現(xiàn)，幾乎所有企業(yè)均存在同樣的問題，主要包括：（1）風(fēng)量過大，水噴淋和后續(xù)的UV光解或低溫等離子體設(shè)備幾乎無停留時(shí)間；（2）下方收集過多的粉塵進(jìn)入噴淋塔后并未完全清除干凈，噴淋塔與UV光解/低溫等離子體設(shè)備之間無進(jìn)一步除水、除霧、除顆粒裝置，而導(dǎo)致粉塵及水進(jìn)入U(xiǎn)V光解/低溫等離子體設(shè)備，UV燈或低溫等離子電極箱體附著大量粉塵，且缺乏運(yùn)維，已然無效，在開停機(jī)切換時(shí)存在消防安全隱患；（3）企業(yè)主不清楚治理設(shè)施技術(shù)及維護(hù)需求，缺乏對廢氣收集和治理設(shè)施的認(rèn)識(shí)，選擇治理技術(shù)基本是一種跟風(fēng)行為，并未了解清楚真正如何收集治理VOCs。

結(jié)合實(shí)際治理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)調(diào)研情況，同樣印證了該行業(yè)對VOCs治理效率為0的推估。

4 結(jié)語

綜上所述，揭陽市PVC塑料鞋生產(chǎn)行業(yè)并不需要使用大量易揮發(fā)溶劑輔料，主要工藝屬于塑料制品制造，總體VOCs排放量不大。企業(yè)生產(chǎn)工序簡單，產(chǎn)污環(huán)節(jié)明確，但收集和治理技術(shù)仍存在普遍性問題，為了滿足《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB37822-2019）相關(guān)廢氣收集和治理要求，應(yīng)分類收集，分類治理，攪拌過程中廢氣不應(yīng)直接進(jìn)入VOCs處理設(shè)備進(jìn)行處理。而注塑成型工段廢氣收集則應(yīng)盡可能靠近工位，并根據(jù)產(chǎn)污情況進(jìn)行油煙凈化后再考慮VOCs治理技術(shù)更為合適。建議揭陽市從技術(shù)上尋找規(guī)模以上PVC塑料鞋企業(yè)開展VOCs收集處理改造試點(diǎn)，探索廢氣高效收集和有效處理的方式。

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)格局來看，PVC塑料鞋制造行業(yè)并不是一個(gè)產(chǎn)值高、環(huán)境生態(tài)友好的行業(yè)，且當(dāng)前在揭陽市，該行業(yè)家庭作坊式企業(yè)較多，甚至住宅即安置于廠房內(nèi)，市場的低價(jià)競爭導(dǎo)致企業(yè)利潤空間壓縮，亦難以對廢氣進(jìn)行收集和治理，因此亟需轉(zhuǎn)型升級(jí)。

本文對揭陽市PVC塑料鞋制造工藝、VOCs產(chǎn)排放量及收集處理現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，希望能通過現(xiàn)狀分析，為地方生態(tài)環(huán)境管控策略的制定提供一定的實(shí)際現(xiàn)場數(shù)據(jù)支撐。