北京市工業(yè)園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）精細(xì)化管控技術(shù)研究

王萌，姚震，郝潤(rùn)，王海林

（北京市生態(tài)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京 100037）

北京市工業(yè)園區(qū)VOCs 排放總量已占到工業(yè)源VOCs 排放總量近九成，對(duì)工業(yè)園區(qū)實(shí)施精細(xì)化VOCs管控，已成為“十四五”時(shí)期北京市深入推進(jìn)“一微克”行動(dòng)，持續(xù)改善空氣質(zhì)量的重要方向之一[1—3]。近年來(lái)，北京市VOCs 治理要求不斷變化。隨著“十三五”期間集中整治“散亂污和工業(yè)大院”，工業(yè)企業(yè)已不再是散點(diǎn)式分布，而是進(jìn)入園區(qū)，形成園區(qū)集群、產(chǎn)業(yè)集群[4，5]。因此，工業(yè)園區(qū)已成為當(dāng)前北京市VOCs 重點(diǎn)管控對(duì)象。隨著VOCs 防治工作的不斷深入，VOCs 管控不僅聚焦單體企業(yè)達(dá)標(biāo)排放，更加側(cè)重區(qū)域性環(huán)境影響，有效開(kāi)展園區(qū)層面VOCs 精細(xì)化管控，推動(dòng)區(qū)域環(huán)境空氣中VOCs 濃度不斷下降，是當(dāng)前VOCs 污染防控面臨的新任務(wù)[6]。此外，《北京市“十四五”時(shí)期生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》明確提出強(qiáng)化工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群管控，并要求“到2025年，重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群VOCs 環(huán)境濃度較監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)年力爭(zhēng)下降10%以上”。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，北京市現(xiàn)有各級(jí)工業(yè)園區(qū)40 余個(gè)，涉及企業(yè)超3300 家，VOCs 排放量約占北京市工業(yè)源VOCs 排放總量的80%以上，污染物排放聚集效應(yīng)顯著，重點(diǎn)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群環(huán)境濃度高的情況突出，同時(shí)園區(qū)VOCs 精細(xì)化管理還存在溯源、監(jiān)管、減排等難點(diǎn)。因此，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)園區(qū)的VOCs 精細(xì)化管控是北京市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步改善面臨的迫切挑戰(zhàn)。鑒于此，本文提出了基于“源頭VOCs 含量監(jiān)管+過(guò)程用能監(jiān)管+末端技術(shù)幫扶”的企業(yè)全過(guò)程、精細(xì)化管控模式，以及園區(qū)層面的“VOCs 走航+紅外遙測(cè)”的VOCs 全方位、全天候監(jiān)管模式[7，8]，有望解決現(xiàn)階段VOCs 監(jiān)管難題。

1 VOCs 全過(guò)程精細(xì)化管控與應(yīng)用

以工業(yè)園區(qū)為對(duì)象，結(jié)合現(xiàn)階段和未來(lái)工業(yè)園區(qū)VOCs 管控需求和發(fā)展趨勢(shì)，從企業(yè)和園區(qū)不同層面、不同維度考慮，構(gòu)建點(diǎn)（企業(yè)）、線（行業(yè)）、面（園區(qū)）相結(jié)合的三位一體的園區(qū)VOCs 管控模式：企業(yè)作為園區(qū)的具體組成單元，主要考慮自身實(shí)際情況和環(huán)境污染主體管控要求，按行業(yè)分類(lèi)，形成基于“源頭VOCs 含量監(jiān)管+過(guò)程用能監(jiān)管+末端專(zhuān)家?guī)头觥钡男袠I(yè)全過(guò)程、精細(xì)化管控模式；園區(qū)作為企業(yè)的載體，在做好日常環(huán)境管理工作的同時(shí)，應(yīng)充分利用現(xiàn)代科技手段，利用“VOCs 走航+紅外遙測(cè)”的動(dòng)態(tài)監(jiān)管+日常監(jiān)管結(jié)合的管控模式，實(shí)現(xiàn)園區(qū)層面的VOCs 有效監(jiān)管[8]。

1.1 含VOCs 原輔料管控

北京市現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)多為有機(jī)溶劑使用型工業(yè)園區(qū)，多涉及涂料、油墨、清洗劑、膠粘劑等含VOCs 的原輔料[9，10]。對(duì)含VOCs 原輔料的管控主要是對(duì)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并將企業(yè)提供的VOCs 含量第三方檢測(cè)報(bào)告與現(xiàn)有的《油墨中可揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）含量的限值》（GB 38507—2020）、《工業(yè)防護(hù)涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 30981—2020）、《車(chē)輛涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 24409—2020）、《木器涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 18581—2020）、《膠粘劑揮發(fā)性有機(jī)化合物限量》（GB 33372—2020）、《清洗劑揮發(fā)性有機(jī)化合物含量限值》（GB 38508—2020）等涉VOCs 物料限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析。因此，企業(yè)提供的VOCs 含量第三方檢測(cè)報(bào)告直接決定了相關(guān)原輔料是否能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)。為此，該部分工作的重點(diǎn)在VOCs 含量的真實(shí)性，應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面重點(diǎn)關(guān)注：

（1）認(rèn)真對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的涂料、油墨、清洗劑、膠粘劑等含VOCs 的原輔料進(jìn)行檢查，并與其提供的第三方檢測(cè)報(bào)告中相關(guān)樣品信息進(jìn)行比對(duì)分析，確保兩者的信息保持一致，而且不存在缺項(xiàng)和漏項(xiàng)。

（2）對(duì)企業(yè)提供的第三方檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行判別，確保其采用的分析方法為現(xiàn)行《油墨中可揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）含量的限值》（GB 38507—2020）、《工業(yè)防護(hù)涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 30981—2020）、《車(chē)輛涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 24409—2020）、《木器涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 18581—2020）、《膠粘劑揮發(fā)性有機(jī)化合物限量》（GB 33372—2020）、《清洗劑揮發(fā)性有機(jī)化合物含量限值》（GB 38508—2020）等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢測(cè)方法。

（3）對(duì)企業(yè)提供的第三方檢測(cè)報(bào)告的真實(shí)性進(jìn)行抽檢實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

1.2 過(guò)程用能監(jiān)管

建設(shè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)用電監(jiān)控系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)設(shè)施和治理設(shè)施的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行、污染排放全流程、差別化、精細(xì)化管理；污染源管控；停限產(chǎn)及錯(cuò)峰生產(chǎn)情況動(dòng)態(tài)監(jiān)管；遠(yuǎn)程監(jiān)管，有助于強(qiáng)化精準(zhǔn)限停產(chǎn)措施、提升監(jiān)管效率，有效提升企業(yè)污染防治設(shè)施規(guī)范運(yùn)行水平與污染源監(jiān)測(cè)監(jiān)控現(xiàn)代化、信息化水平。

1.3 末端治理專(zhuān)家?guī)头?/h3>

由于末端治理選擇較多，而且需要相關(guān)人員具備較高的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平，應(yīng)通過(guò)聘請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家+治理技術(shù)專(zhuān)家的形式，形成專(zhuān)家組，定期對(duì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)的企業(yè)開(kāi)展調(diào)研和治理幫扶。調(diào)研和幫扶內(nèi)容應(yīng)重點(diǎn)集中在廢氣收集和排放治理兩方面。

應(yīng)從以下幾個(gè)方面強(qiáng)化廢氣的收集：（1）調(diào)漆過(guò)程應(yīng)在調(diào)漆間進(jìn)行，并對(duì)廢氣進(jìn)行收集；（2）采用集氣罩、集氣柜收集廢氣的，應(yīng)加大排風(fēng)量或調(diào)節(jié)風(fēng)量閥，確保收集范圍最遠(yuǎn)端收集風(fēng)速不低于0.3m/s；（3）采用密閉間收集廢氣的，應(yīng)確保為負(fù)壓密閉收集（排放量大于送風(fēng)量），最好采用上送下抽式廢氣收集方式，減少無(wú)組織逸散；（4）烘（晾）干廢氣應(yīng)納入收集范圍；（5）涉及VOCs 原輔料的儲(chǔ)存、使用和處置應(yīng)滿(mǎn)足密閉要求，即處在非即用狀態(tài)的涂料、清洗劑、膠粘劑等，應(yīng)密閉加蓋處理；（6）增設(shè)廢氣管路標(biāo)志，標(biāo)明廢氣的走向。

針對(duì)現(xiàn)有的廢氣治理措施，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化：（1）年廢氣排放量大于1t 的企業(yè)，整體廢氣處理工藝應(yīng)采取“吸附濃縮（活性炭/沸石轉(zhuǎn)輪等）+燃燒（催化燃燒/蓄熱燃燒）”的技術(shù)路線。（2）經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入吸附單元的VOCs 廢氣溫度應(yīng)低于40℃。（3）顆粒物濃度應(yīng)低于1mg/m3，吸附單元進(jìn)口、出口端應(yīng)預(yù)留監(jiān)測(cè)孔。（4）吸附單元實(shí)測(cè)效率應(yīng)不低于80%，燃燒單元進(jìn)口、出口端應(yīng)預(yù)留監(jiān)測(cè)孔。（5）燃燒單元實(shí)測(cè)效率應(yīng)不低于80%。綜合去除效率（吸附+燃燒）應(yīng)不低于90%。（6）吸附、燃燒單元的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足《吸附工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2026—2013）、《催化燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2027—2013）、《蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 1093—2020）相關(guān)規(guī)定。（7）年廢氣排放量小于1t 的企業(yè)，整體廢氣處理工藝應(yīng)采取“吸附濃縮（活性炭/沸石轉(zhuǎn)輪等）+燃燒（催化燃燒/蓄熱燃燒或活性炭吸附）+第三方再生”的技術(shù)路線。（8）活性炭的裝填量應(yīng)滿(mǎn)足最少1—2月更換一次的要求，吸附時(shí)廢氣溫度應(yīng)低于40℃，其整體設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2026—2013）的相關(guān)規(guī)定。

1.4 VOCs 走航溯源整治

通過(guò)區(qū)域調(diào)研，制定走航計(jì)劃，主要圍繞園區(qū)開(kāi)展白天及夜間走航，以便了解整體區(qū)域情況。整體走航結(jié)束后，通過(guò)走航軟件將污染企業(yè)及特征污染物質(zhì)添加到走航地圖內(nèi)形成區(qū)域污染畫(huà)像；通過(guò)走航了解區(qū)域性VOCs 背景情況；選取其他點(diǎn)位VOCs 走航參比點(diǎn)，背景點(diǎn)要選取受城市VOCs 排放影響較小的位置；通過(guò)上下風(fēng)向判斷區(qū)域性傳輸影響；根據(jù)園區(qū)里企業(yè)分布制定走航路線，根據(jù)園區(qū)和生活區(qū)分析走航路線和對(duì)VOCs 排放的影響。

根據(jù)走航結(jié)果調(diào)查排放情況，劃分污染排放的不同等級(jí)，制定差異化監(jiān)管政策，重點(diǎn)關(guān)注中高污染等級(jí)區(qū)域或企業(yè)，定期巡檢常規(guī)區(qū)域。

將走航高值區(qū)得到的VOCs 具體特征物種，與園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)的VOCs 排放成分譜等進(jìn)行分析比較和匹配度識(shí)別，初步篩選出疑似企業(yè)，并結(jié)合企業(yè)的原輔料物種信息、用電信息以及污染擴(kuò)散傳輸模型等，鎖定疑似企業(yè)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)與核實(shí)，從而確定高值污染來(lái)源。

針對(duì)高值污染來(lái)源企業(yè)，開(kāi)展VOCs 全過(guò)程精細(xì)化整治幫扶，包括源頭原輔料VOCs 含量合規(guī)性排查和減量化建議、過(guò)程排查以及末端治理設(shè)備的提標(biāo)改造建議等，有效降低企業(yè)污染高值點(diǎn)的出現(xiàn)。

1.5 紅外遙測(cè)

北京市目前大部分園區(qū)已經(jīng)開(kāi)展VOCs 走航監(jiān)測(cè)，目的是通過(guò)走航對(duì)發(fā)現(xiàn)的污染高值點(diǎn)開(kāi)展溯源，從而促進(jìn)企業(yè)VOCs 治理提升，但如上所述，VOCs走航采樣高度有限，為3—4m，而大部分企業(yè)有組織排氣筒排放高度較高，基本在15m 以上，容易存在走航檢測(cè)盲區(qū)。此外，由于走航技術(shù)得到的高值點(diǎn)為瞬時(shí)高值點(diǎn)，無(wú)法快速準(zhǔn)確識(shí)別污染源（企業(yè)）。而紅外遙測(cè)可以很好地解決這一問(wèn)題。根據(jù)“兩點(diǎn)定源”技術(shù)原理，兩套紅外遙測(cè)設(shè)備組成遙測(cè)體系，當(dāng)一套紅外遙測(cè)掃描到高值區(qū)域且另外一套設(shè)備也通過(guò)不同路徑掃描到該高值點(diǎn)時(shí)，兩條掃描路徑的交叉點(diǎn)即為該高值區(qū)所在的具體位置。

根據(jù)調(diào)研，市場(chǎng)上現(xiàn)有設(shè)備可以做到360°全視角掃描，常規(guī)測(cè)量半徑為5 公里，可檢測(cè)無(wú)機(jī)污染氣體、有機(jī)污染氣體、化學(xué)毒氣等400 種氣體。適用工業(yè)園區(qū)不間斷進(jìn)行VOCs 監(jiān)測(cè)分析評(píng)估，判斷高值點(diǎn)所在區(qū)域，并在大空間尺度上掌握其分布擴(kuò)散情況。

1.6 技術(shù)應(yīng)用案例—中關(guān)村順義園VOCs 精細(xì)化管控

中關(guān)村順義園是以汽車(chē)制造業(yè)為核心的工業(yè)園區(qū)，屬于典型的溶劑使用工業(yè)園區(qū)?！笆奈濉币?guī)劃明確未來(lái)發(fā)展新能源汽車(chē)、第三代半導(dǎo)體等涉溶劑使用行業(yè)，VOCs 減排壓力進(jìn)一步增大?！侗本┦猩钊氪蚝梦廴痉乐喂?jiān)戰(zhàn)2022年行動(dòng)計(jì)劃》《北京市深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)2023年行動(dòng)計(jì)劃》對(duì)VOCs 精細(xì)化管控提出了明確要求。

在相關(guān)技術(shù)支撐下，需在以下幾方面開(kāi)展工作：（1）對(duì)園區(qū)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)展“一廠一策”調(diào)研，構(gòu)建了園區(qū)含VOCs 物料信息庫(kù)，VOCs 源排放特征譜庫(kù)，對(duì)監(jiān)管現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，全面了解園區(qū)現(xiàn)狀，摸清園區(qū)基礎(chǔ)信息，為后續(xù)推行基于行業(yè)分類(lèi)的“源頭VOCs 含量監(jiān)管+過(guò)程用能監(jiān)管+末端技術(shù)幫扶”的企業(yè)全過(guò)程、精細(xì)化管控提出了基礎(chǔ)支撐。（2）對(duì)園區(qū)近20 家重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行了生產(chǎn)設(shè)施、VOCs 治污設(shè)施用電監(jiān)控的全覆蓋安裝，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)等手段，對(duì)涉VOCs 生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)能信息、治污信息、運(yùn)行工況、在線監(jiān)測(cè)儀器等進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷用能信號(hào)監(jiān)測(cè)，并將大數(shù)據(jù)與排放信息耦合關(guān)聯(lián)，建立了過(guò)程用能監(jiān)控系統(tǒng)，低成本解決了過(guò)程監(jiān)測(cè)的規(guī)?；y題。（3）積極協(xié)調(diào)紅外設(shè)備，在園區(qū)安裝了兩套紅外遙測(cè)設(shè)備，對(duì)園區(qū)進(jìn)行24h 不間斷掃描遙測(cè)。結(jié)合安裝點(diǎn)位與掃描區(qū)域地理位置信息，判斷出相對(duì)高值區(qū)域氣體可能的來(lái)源。（4）針對(duì)園區(qū)積極開(kāi)展了VOCs 走航監(jiān)測(cè)與溯源整治，并實(shí)現(xiàn)了溯源精準(zhǔn)定位。目前該園區(qū)VOCs實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)、線、面的精細(xì)化管控，2023年第一、二季度市級(jí)VOCs 走航結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)高值點(diǎn)位，說(shuō)明現(xiàn)有管控措施得當(dāng)，VOCs 精細(xì)化管控取得了預(yù)期的效果。

2 展望

工業(yè)園區(qū)VOCs 精細(xì)化管控是“十四五”時(shí)期北京市深入推進(jìn)“一微克”行動(dòng)、持續(xù)改善空氣質(zhì)量的重要方向之一。北京市現(xiàn)有各級(jí)工業(yè)園區(qū)40 余個(gè)，涉及企業(yè)超3300 家，多以溶劑使用型園區(qū)為主，VOCs 排放量約占北京市工業(yè)源VOCs 排放總量的80%以上，污染物排放聚集效應(yīng)顯著，重點(diǎn)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群環(huán)境濃度高值情況突出，如何實(shí)現(xiàn)VOCs 精細(xì)化管控是當(dāng)前擺在各大園區(qū)面前的一道難題。本研究在現(xiàn)有園區(qū)管控的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，充分利用精細(xì)化、科技化手段，提出了基于“源頭VOCs 含量監(jiān)管+過(guò)程用能監(jiān)管+末端技術(shù)幫扶”的企業(yè)全過(guò)程、精細(xì)化管控模式，以及園區(qū)層面的“VOCs 走航+紅外遙測(cè)”的VOCs 全方位、全天候監(jiān)管模式，并在中關(guān)村順義園區(qū)進(jìn)行了示范應(yīng)用，效果較好，為北京市其他工業(yè)園區(qū)VOCs 管控提供參考路徑和技術(shù)方法，有望產(chǎn)生輻射示范作用，從而有效促進(jìn)北京市工業(yè)園區(qū)VOCs 實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步深度減排。