焦作市揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)管控和治理現(xiàn)狀及對(duì)策研究

張 蓓 朱利霞 劉軍軍

（1.焦作大學(xué)，河南 焦作 454000；2.焦作市環(huán)境安全管理與應(yīng)急中心，河南 焦作 454000）

在我國(guó)，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的認(rèn)定主要是指常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，常見(jiàn)的主要是一些鹵代烴、含氧、含氮、含硫的有機(jī)化合物。VOCs毒性、致畸、致癌作用極強(qiáng)，對(duì)人體健康危害極大。VOCs產(chǎn)生于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，如各種燃料的燃燒、工業(yè)廢氣、汽車尾氣等，主要以工業(yè)源為主。由于VOCs是臭氧和一些氣溶膠如PM2.5形成的重要前體物，所以，在大氣治理領(lǐng)域，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)成為從國(guó)家到地方降低污染物濃度、改善空氣質(zhì)量的首要控制對(duì)象。就焦作市而言，受地理位置、自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的影響，使得VOCs排放成為焦作市臭氧污染、PM2.5濃度居高不下的一個(gè)重要來(lái)源。

1.研究背景

焦作市位于京津冀及周邊地區(qū)大氣污染傳輸通道城市末端，臨汾渭平原，三面環(huán)山。特殊的地理位置既不利于本地大氣污物的稀釋和擴(kuò)散，也使得京津冀上游城市輸送的污染物易在本地積聚。

據(jù)2017年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，焦作市揮發(fā)性有機(jī)物排放量1.737萬(wàn)噸，其中排放量較大的有10家企業(yè)，排放量占全市工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放總量的51.7%。近年來(lái)，焦作市采取了一系列的大氣治污舉措，顆粒物污染逐步改善，但臭氧超標(biāo)問(wèn)題凸顯，連續(xù)多年超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，已成為影響焦作市夏季空氣質(zhì)量和優(yōu)良天的首要污染物。揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)作為臭氧生成前體物，對(duì)其進(jìn)行全過(guò)程控制和深度治理迫在眉睫。

2.焦作市VOCs排放情況和管控現(xiàn)狀

2.1 焦作市VOCs排放情況

焦作市工業(yè)源VOCs排放量0.509萬(wàn)噸，占比29.3%；生活污染源0.435萬(wàn)噸，占比25.0%；移動(dòng)源0.793萬(wàn)噸，占比45.7%。焦作市涉及揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放的企業(yè)1200余家。從工業(yè)污染源VOCs排放量、臭氧生產(chǎn)貢獻(xiàn)、企業(yè)自身排放和治理現(xiàn)狀看，焦作市揮發(fā)性有機(jī)物排放量較大的行業(yè)總共5個(gè)，分別是化工相關(guān)行業(yè)、橡膠和塑料制造業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)行業(yè)、皮制品行業(yè)、紙制品行業(yè)，合計(jì)占工業(yè)源揮發(fā)性有機(jī)物排放量的80.6%，其中排放量最高的化工相關(guān)行業(yè)，其揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生量為5042.46噸，占比53.1%。橡膠和塑料制造業(yè)僅次之，排放量占比也在25%以上。焦作市揮發(fā)性有機(jī)物排放量前10家企業(yè)主要集中在化工、醫(yī)藥、紙加工行業(yè)，其總排放量占全市工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物總排放量的51.7%?？傮w去除率低，行業(yè)差別較大。

從區(qū)域上看，焦作市各縣市區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物排放量較高區(qū)域并未集中在主城區(qū)，具體情況見(jiàn)圖1。為保證焦作市城區(qū)空氣質(zhì)量，除焦作市五城區(qū)外，和市區(qū)較近的博愛(ài)縣、武陟縣也同時(shí)被列為焦作市夏季臭氧污染防控工作重點(diǎn)防控區(qū)域。

圖1 焦作市各縣市區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物排放量

2.2 焦作市VOCs管控現(xiàn)狀

2.2.1 確定重點(diǎn)管控行業(yè)

根據(jù)焦作產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和實(shí)際排放情況，確定化工(制藥、農(nóng)藥、涂料、油墨、膠黏劑、橡膠和塑料制品等)、工業(yè)涂裝(汽車、家具、集裝箱、電子產(chǎn)品、工程機(jī)械等)、包裝印刷、電線電纜制造等行業(yè)為VOCs重點(diǎn)管控行業(yè)，另外，其他涉VOCs企業(yè)，若廢氣排放量大于3000m3/h或VOCs初始排放速率大于等于0.5千克/小時(shí)的，也在重點(diǎn)管控范圍。

2.2.2 加強(qiáng)工業(yè)源污染管控

對(duì)于工業(yè)源污染，采取重點(diǎn)行業(yè)差異化管控的方法。在對(duì)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)進(jìn)行VOCs績(jī)效考核時(shí)，分別從源頭替代、過(guò)程控制、末端治理情況進(jìn)行績(jī)效分類。對(duì)每一個(gè)行業(yè)涉及的企業(yè)進(jìn)行分類，分別為第一類企業(yè)、第二類企業(yè)、第三類企業(yè)、第四類企業(yè)，不同類別的企業(yè)，管控要求不同，進(jìn)行分類管控、差異化管控，強(qiáng)化重點(diǎn)時(shí)段VOCs污染管控。第一類企業(yè)，可自主采取減排措施；第二類及以下企業(yè)減排力度應(yīng)不低于有關(guān)要求。對(duì)于夏季，要求企業(yè)制定管控“一廠一策”,特別是對(duì)使用活性炭作為尾氣處理設(shè)施的企業(yè)，必須在“一廠一策”中明確活性炭更換周期。管控措施不符合相應(yīng)績(jī)效水平的,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.3 加強(qiáng)面源污染管控

焦作市面源污染管控主要涉及汽修行業(yè)、加油站、涉VOCs排放的戶外施工作業(yè)、非道路移動(dòng)機(jī)械污染。對(duì)汽修行業(yè)，對(duì)涂料、工藝、工作地點(diǎn)、廢氣收集、作業(yè)時(shí)間進(jìn)行了要求；加油站落實(shí)錯(cuò)時(shí)裝卸油，引導(dǎo)市民錯(cuò)峰加油；持續(xù)推進(jìn)非道路移動(dòng)機(jī)械備案管理，高排放非道路移動(dòng)機(jī)械禁用區(qū)內(nèi)禁止使用國(guó)二及以下排放階段、未懸掛環(huán)保號(hào)牌以及超標(biāo)排放的非道路移動(dòng)機(jī)械，調(diào)整作業(yè)時(shí)間，避免高溫時(shí)段作業(yè)。

2.2.4 加強(qiáng)執(zhí)法幫扶、宣傳教育引導(dǎo)、督導(dǎo)考核

焦作市整合執(zhí)法、監(jiān)測(cè)、行業(yè)專家等力量，組建了專門的執(zhí)法幫扶隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)主城區(qū)及鄰近縣的幫扶執(zhí)法全覆蓋。對(duì)涉VOCs企業(yè)，指導(dǎo)、引導(dǎo)他們樹(shù)立VOCs減排觀念，強(qiáng)化運(yùn)行管理，對(duì)高環(huán)境績(jī)效水平的企業(yè)，納入監(jiān)督執(zhí)法正面清單；對(duì)不達(dá)標(biāo)企業(yè)依法處罰,嚴(yán)厲查處違反VOCs“10個(gè)禁止”的違法行為，并對(duì)典型案例公開(kāi)曝光。堅(jiān)持精準(zhǔn)執(zhí)法，如在對(duì)VOCs廢氣收集環(huán)節(jié)進(jìn)行執(zhí)法時(shí)，重點(diǎn)檢查集氣罩的負(fù)壓情況、外部集氣罩的吸入風(fēng)速、廢氣輸送管道的密閉情況；污染治理環(huán)節(jié)重點(diǎn)檢查動(dòng)力消耗、活性炭和吸收液等物料的消耗、廢棄吸附劑的處理處置情況等；停產(chǎn)檢修的企業(yè)重點(diǎn)檢查清洗、退料、吹掃、放空、晾曬等環(huán)節(jié)是否符合要求。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督性抽測(cè)，充分利用各種監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)手段，提升執(zhí)法能力和效率。對(duì)VOCs特殊重點(diǎn)污染源進(jìn)行專項(xiàng)執(zhí)法督查，如汽修行業(yè)調(diào)漆、噴漆、汽車零部件清洗等涉VOCs作業(yè)點(diǎn)，儲(chǔ)油庫(kù)、加油站、油罐車油氣回收裝置，餐飲油煙和非道路移動(dòng)機(jī)械等。

3.VOCs處理技術(shù)及焦作市VOCs治理現(xiàn)狀

3.1 VOCs處理技術(shù)

對(duì)VOCs處理技術(shù)而言，目前已經(jīng)成熟的有物理處理法，如：吸附、吸收、膜分離、冷凝技術(shù)等；化學(xué)處理法，如高溫焚燒、催化燃燒、生物氧化、低溫等離子體、光催化氧化等；生物處理法，如生物降解等，不同的方法有其適合的行業(yè)污染特征。物理處理法是非破壞性方法，即采用物理方法將VOCs回收，而化學(xué)處理法和生物處理法是通過(guò)生化反應(yīng)將VOCs氧化分解掉[1]。

3.1.1 物理處理法

（1）吸附技術(shù)。此法是目前應(yīng)用最為最廣泛的VOCs回收法。它是用比表面積較大，吸附性能很強(qiáng)的物質(zhì)作吸附劑[2]，對(duì)廢氣中的VOCs進(jìn)行吸附，使廢氣得到凈化。吸附技術(shù)能耗小，技術(shù)成熟，處理效率高，基本可以將廢氣中的VOCs吸附干凈。此方法也有一些不足，如設(shè)備占地面積大，一般的吸附劑只適合處理低濃度VOCs廢氣?；钚蕴恳蚱湮⒖捉Y(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)，是VOCs吸附處理中的常用吸附劑。處理后的活性炭對(duì)高中低濃度VOCs廢氣都有一定的吸附效果。

（2）吸收技術(shù)。此法是采用填料塔和噴淋塔的方式，對(duì)氣流中的VOCs進(jìn)行吸收的一種方法。這種方法適合處理高濕度廢氣，效率在95%以上，對(duì)各種濃度廢氣都適用，但是此法更換吸收劑的頻率較高，因此費(fèi)用高，過(guò)程復(fù)雜，應(yīng)用較少。

（3）冷凝法。不同溫度下物質(zhì)的飽和蒸氣壓不同，冷凝法通過(guò)改變系統(tǒng)的溫度和壓力，從而改變廢氣中VOCs的狀態(tài)，使處于氣態(tài)的VOCs從廢氣中冷凝出來(lái),從而實(shí)現(xiàn)分離。冷凝法適合處理高濃度VOCs廢氣（≥10000ppm)，常作為高濃度廢氣凈化的前處理，降低后續(xù)處理的負(fù)荷。

3.1.2 化學(xué)處理法

（1）燃燒技術(shù)。該技術(shù)分為直接燃燒法和催化燃燒法。后者是在前者的基礎(chǔ)上，在燃燒的過(guò)程中加入催化劑，以使待處理廢氣徹底氧化降解為CO2和H2O等。燃燒的過(guò)程可以很好地消除一些惡臭性的氣體，同時(shí)可以回收熱量。但是，此法只適合處理可燃性以及高溫易分解廢氣，如化工、噴漆行業(yè)廢氣，應(yīng)用此法效果良好。

（2）光分解法。此法是用一定波長(zhǎng)的光直接照射有機(jī)廢氣或加入催化劑照射，使有機(jī)廢氣被氧化分解。該技術(shù)理論基礎(chǔ)尚未完備，中間產(chǎn)物的二次污染有可能存在，再加上催化劑的固定、失活問(wèn)題未有很好的解決方案，所以此法未得到商業(yè)化應(yīng)用。

3.1.3 生物處理法

此法是將可溶性VOCs溶入水，利用微生物的生物降解作用，把廢氣中的VOCs轉(zhuǎn)化為小分子的CO2、H2O等其他一些無(wú)機(jī)物。此法最顯著的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)二次污染，安全、易操作。

3.1.4 新興技術(shù)

（1）蓄熱式燃燒技術(shù)。該技術(shù)是將燃燒尾氣中的熱量蓄積在具有高熱容量的陶瓷蓄熱體內(nèi)，利用高溫蓄熱體直接加熱待處理廢氣，分為蓄熱式熱力焚燒技術(shù)(RTO)和蓄熱式催化燃燒技術(shù)(RCO)兩種。

（2）低溫等離子體技術(shù)。利用介質(zhì)放電所產(chǎn)生的等離子體去破壞C-H、C=C或C-C鍵，從而破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，使復(fù)雜的大分子有機(jī)污染物通過(guò)電離、裂解轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿訜o(wú)害、低害物質(zhì)。

3.2 焦作市工業(yè)源VOCs治理現(xiàn)狀

按照國(guó)家、河南省以及焦作市對(duì)VOCs的控制要求，焦作市各企業(yè)采取了相應(yīng)的末端治理措施，表1列出了焦作市部分VOCs重點(diǎn)企業(yè)尾氣處理情況，從表1可以看到，一些企業(yè)治理手段使用 UV光氧、低溫等離子，且也未和活性炭裝置組合使用，低溫等離子、光催化、光氧化等低效技術(shù)應(yīng)用范圍大，治污效果差。一些企業(yè)采用單一治理技術(shù)，由于VOCs成分復(fù)雜多樣，單一處理技術(shù)很難將其清除徹底。

表1 焦作市個(gè)別重點(diǎn)企業(yè)VOCs治理情況

4.建議對(duì)策

4.1 管控對(duì)策

（1）向社會(huì)公開(kāi) VOCs 排放重點(diǎn)企業(yè)名單、VOCs 治理和排放情況，加強(qiáng)公眾參與，發(fā)揮群眾的監(jiān)督舉報(bào)力量。

（2）加強(qiáng)源頭控制。從表1可以看出，焦作市一些企業(yè)仍未完成源頭替代，企業(yè)應(yīng)積極推廣低VOCs含量原料、低VOCs生產(chǎn)工藝、低VOCs產(chǎn)品。如制藥行業(yè)，推廣使用非鹵代烴和非芳香烴類溶劑，推廣生物酶法合成技術(shù)。

4.2 治理對(duì)策

（1）采用RTO、RCO等高效處理技術(shù)，同時(shí)幾種處理技術(shù)組合使用。焦作市涉及VOCs排放的企業(yè)中僅有13 家企業(yè)使用 RTO、RCO處理技術(shù)，不但治理效率低，而且治理過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生醛、酮等中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物毒性更強(qiáng)。低溫等離子會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)用臭氧，致使一些易燃易爆VOCs被引爆。

（2）焦作市很多企業(yè)在VOCs治理過(guò)程中采用了活性炭吸附法，這樣就存在活性炭的處置問(wèn)題。使用后的活性炭可以統(tǒng)一回收、集中處理。利用生物處理技術(shù)，使其再生后重新利用，同時(shí)使VOCs得到徹底清除。