工業(yè)源VOCs治理現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及建議

陳建華，魏登科

(湘潭市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖南 湘潭 411104)

1 揮發(fā)性有機(jī)物的定義

揮發(fā)性有機(jī)物[1]常用VOCs (volatile organic compounds)表示，世界衛(wèi)生組織將其定義為：熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260 ℃之間的揮發(fā)性有機(jī)物的總稱(chēng)。2017年我國(guó)六部委制定的“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案中，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，主要包括非甲烷烴類(lèi)、含氧有機(jī)物、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等。

2 揮發(fā)性有機(jī)物的危害

2.1 對(duì)人體健康的危害

VOCs表現(xiàn)出的刺激性[2]、毒性、致癌性和具有的特有氣味等，對(duì)人體健康造成的危害主要有三個(gè)方面：第一是感官方面，多數(shù)VOCs具有刺激性氣味，會(huì)對(duì)人體的呼吸道、眼等有較強(qiáng)的刺激作用，可導(dǎo)致呼吸道、眼睛發(fā)炎，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起嘔吐及支氣管炎等；第二是對(duì)內(nèi)臟器官的致毒性，如果人們?cè)跐舛冗^(guò)高的環(huán)境中則可能會(huì)引起機(jī)體免疫水平失調(diào)，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)功能，如果長(zhǎng)期處于高濃度環(huán)境還可能損傷肝臟和造血系統(tǒng)功能；第三是致癌方面，一些VOCs(如苯、二氯二乙硫醚、氯乙烯、工業(yè)品級(jí)甲醛等)被認(rèn)為或已經(jīng)被證實(shí)對(duì)人體具有致癌性[3]，室內(nèi)長(zhǎng)期暴露于高濃度VOCs下會(huì)增加得肺癌、白血病等的概率。

2.2 對(duì)環(huán)境空氣的污染

VOCs在空氣中與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成光化學(xué)煙霧和臭氧，光化學(xué)煙霧[4]會(huì)導(dǎo)致環(huán)境空氣污染，而產(chǎn)生的臭氧會(huì)增加環(huán)境空氣中臭氧濃度；VOCs經(jīng)過(guò)大氣光化學(xué)反應(yīng)之后被轉(zhuǎn)化為不揮發(fā)或半揮發(fā)性有機(jī)物，成為二次有機(jī)氣溶膠而增加PM2.5的濃度，從而造成環(huán)境空氣的污染。

2.3 對(duì)自然生態(tài)的影響

VOCs如氟氯烴進(jìn)入平流層后在強(qiáng)烈的紫外輻射作用下，釋放出氯原子，加速臭氧層中臭氧的分解，打破臭氧平衡，導(dǎo)致到達(dá)地面的紫外線(xiàn)輻射量增加。過(guò)多的紫外線(xiàn)會(huì)削弱植物的光合作用，影響植物的代謝功能和生理功能等；大量的紫外線(xiàn)照射還會(huì)增加動(dòng)物的患病率、影響?hù)~(yú)蝦類(lèi)數(shù)量以及浮游動(dòng)物等生命體。

2.4 對(duì)企業(yè)生產(chǎn)安全的影響

部分VOCs具有易燃易爆等特性，如甲烷、乙烯、丁烷、甲苯、丙酮等，這些物質(zhì)一旦受到火源的刺激，就會(huì)迅速燃燒，容易引起火災(zāi)。近年來(lái)，由于VOCs造成的火災(zāi)及爆炸事故時(shí)有發(fā)生[5]，特別是發(fā)生在石油化工企業(yè)，這給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響。

3 工業(yè)源VOCs來(lái)源及治理概況

3.1 工業(yè)源VOCs來(lái)源

以湘潭市為例，根據(jù)湘潭市第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，湘潭市工業(yè)源VOCs主要來(lái)源于五個(gè)行業(yè)(即38、25、23、33、34)，VOCs排放量累積占比達(dá)到80%的行業(yè)分別為：38—電氣機(jī)械和器材制造業(yè)，占比25.13%；25—石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，占比17.99%；23—印刷和記錄媒介復(fù)制業(yè)，占比16.63%；33—金屬制品業(yè)，占比12.90%；34—通用設(shè)備制造業(yè)，占比8.89%，總計(jì)占比達(dá)到81.54%(數(shù)據(jù)來(lái)源于《湘潭市第二次全國(guó)污染源普查技術(shù)分析報(bào)告》)。

3.2 工業(yè)源VOCs治理概況

3.2.1 “一企一策”名錄企業(yè)

湘潭市已有五家企業(yè)納入重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理“一企一策”名錄(其中一家企業(yè)目前已破產(chǎn))，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況, 每個(gè)企業(yè)制定專(zhuān)有的“一策”方案，從原輔材料源頭消減、工藝過(guò)程控制以及末端治理去除等方面進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物的綜合整治，四家企業(yè)綜合治理情況如表1所示。

表1 湘潭市“一企一策”綜合治理情況表

3.2.2 “一企一策”名錄外企業(yè)

湘潭市“一企一策”名錄外的企業(yè)，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行VOCs的治理：一是從源頭做好控制工作，鼓勵(lì)企業(yè)采用環(huán)保型原輔材料，例如涂裝行業(yè)鼓勵(lì)使用水性涂料、高固含量涂料、粉末涂料等，限制使用溶劑型涂料，另外生產(chǎn)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，充分使用密閉性?xún)?yōu)良的工藝設(shè)備等，從根本上減少VOCs廢氣的產(chǎn)生；二是末端進(jìn)行消減控制，通過(guò)吸附、氧化等治理措施，提高VOCs去除率而減少排放量。

湘潭市五個(gè)主要VOCs排放行業(yè)選取的部分企業(yè)生產(chǎn)末端治理情況如表2所示。

表2 湘潭市五個(gè)主要VOCs排放行業(yè)選取的部分企業(yè)生產(chǎn)末端治理情況表

目前湘潭市涉VOCs在線(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)位聯(lián)網(wǎng)共計(jì)20臺(tái)(套)，監(jiān)控因子為非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯等，涉及15家企業(yè)，主要行業(yè)為23—印刷和記錄媒介復(fù)制業(yè)、38—電氣機(jī)械和器材制造業(yè)。根據(jù)2022年在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，非甲烷總烴濃度在0.80～52.95 mg/m3，苯濃度在0.06～5.6 mg/m3，甲苯濃度在0.08～1.43 g/m3，二甲苯濃度在0.34～9.76 g/m3，其中個(gè)別企業(yè)的非甲烷總烴、苯濃度偶有超標(biāo)排放現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境空氣造成一定的影響。

4 工業(yè)源VOCs治理存在的問(wèn)題

4.1 源頭替代不足

源頭減排是工業(yè)源VOCs減排的最根本途徑之一，湘潭市鼓勵(lì)企業(yè)采用環(huán)保型物料，但由于缺乏對(duì)原輔材料替代的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)轄區(qū)內(nèi)企業(yè)受生產(chǎn)成本、工藝設(shè)備等方面的影響，源頭替代效果并不明顯，比如納入重點(diǎn)行業(yè)治理的企業(yè)使用低VOCs含量原輔材料比例很低，個(gè)別企業(yè)則全部使用溶劑型涂料。再者部分企業(yè)原輔材臺(tái)賬資料不完善，涉VOCs成分及含量不明確，不能確定原輔料中VOCs的準(zhǔn)確含量，無(wú)法從源頭控制VOCs的產(chǎn)生量。

4.2 生產(chǎn)過(guò)程控制不嚴(yán)，無(wú)組織排放問(wèn)題較突出

根據(jù)2022年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，湘潭市使用含VOCs原輔材料的企業(yè)約90余家，且規(guī)模大小不一、產(chǎn)污環(huán)節(jié)較多、無(wú)組織排放特征明顯。目前部分涉VOCs企業(yè)對(duì)廢氣的收集僅限于一個(gè)或者多個(gè)重要生產(chǎn)工序，而未能覆蓋到所有產(chǎn)生環(huán)節(jié)。由于管理水平參差不齊，部分企業(yè)因?yàn)楣芾聿坏轿辉斐蔁o(wú)組織排放和逸散的問(wèn)題較普遍，比如生產(chǎn)車(chē)間門(mén)窗不密閉，車(chē)間留有通風(fēng)孔，液態(tài)VOCs物料存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、裝卸過(guò)程不密閉，廢氣收集管道破裂等，導(dǎo)致VOCs未經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，對(duì)環(huán)境空氣造成一定程度上的污染。

4.3 治理設(shè)施缺乏有效維護(hù)，末端治理穩(wěn)定性不佳

VOCs廢氣因組分復(fù)雜，收集處理設(shè)施技術(shù)選擇、系統(tǒng)匹配性及運(yùn)行要求較高，少部分企業(yè)存在VOCs處理設(shè)施設(shè)計(jì)不規(guī)范、與生產(chǎn)工藝不匹配、治污效果不理想現(xiàn)象；部分企業(yè)治理設(shè)施老化，管理制度不健全、人員技術(shù)能力不足，致使治理設(shè)施運(yùn)行狀況未達(dá)設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)行不規(guī)范，周期性維護(hù)不到位，廢氣的排放不能滿(mǎn)足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；部分企業(yè)未對(duì)活性炭的使用時(shí)間、更換時(shí)間、裝填量及廢活性炭的處置情況做好詳細(xì)記錄，有可能存在活性炭受潮嚴(yán)重、未能定期更換和不能妥善處置等問(wèn)題，導(dǎo)致吸附裝置不能穩(wěn)定達(dá)到應(yīng)有效果。

5 工業(yè)源VOCs治理建議

5.1 完善涉VOCs重點(diǎn)企業(yè)的“一企一策”工作

根據(jù)湖南省VOCs污染防治三年實(shí)施方案要求，開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理和重點(diǎn)企業(yè)“一企一策”。截至目前我市已有五家企業(yè)完成“一企一策”整治，后續(xù)應(yīng)根據(jù)轄區(qū)內(nèi)企業(yè)實(shí)際情況，確保涉VOCs重點(diǎn)企業(yè)按“一企一策”要求落實(shí)整治措施，科學(xué)有效地實(shí)施VOCs減排。

5.2 推進(jìn)VOCs源頭控制技術(shù)

針對(duì)目前溶劑型原輔料使用比例較高的現(xiàn)狀，大力加強(qiáng)政策引導(dǎo)，推進(jìn)低VOCs含量原輔料的源頭替代[6]，例如在23—印刷和記錄媒介復(fù)制業(yè)中逐步降低溶劑型油墨、溶劑型復(fù)合膠黏劑和稀釋劑等的使用量；在38—電氣機(jī)械和器材制造業(yè)中提高水性涂料和水性溶劑的使用比例，并推動(dòng)工藝過(guò)程中對(duì)含VOCs物料的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備及管線(xiàn)泄漏和液面逸散等方面的源頭控制，削減VOCs的無(wú)組織排放。

5.3 改進(jìn)VOCs過(guò)程治理

推進(jìn)企業(yè)使用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，比如工業(yè)涂裝行業(yè)推廣粉末靜電噴涂、電泳噴涂、高壓無(wú)氣噴涂等效率較高的涂裝技術(shù)及先進(jìn)的一體自動(dòng)化密閉的涂裝設(shè)備；包裝印刷行業(yè)推廣使用無(wú)溶劑復(fù)合加工技術(shù)，鼓勵(lì)采用水性凹印、無(wú)水膠印等印刷工藝，減少工藝過(guò)程VOCs的產(chǎn)生；根據(jù)企業(yè)工藝科學(xué)設(shè)計(jì)廢氣收集系統(tǒng)，鼓勵(lì)企業(yè)車(chē)間進(jìn)行微負(fù)壓改造等，進(jìn)一步提高廢氣收集率。

5.4 強(qiáng)化VOCs末端治理

VOCs治理技術(shù)主要包括吸附、燃燒(高溫焚燒和催化燃燒)、吸收、冷凝、生物處理等，應(yīng)指導(dǎo)企業(yè)對(duì)不同濃度的廢氣進(jìn)行分類(lèi)收集，合理選擇廢氣的末端治理工藝，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況采用多種技術(shù)的組合處理工藝，從而進(jìn)一步提高VOCs的處理效率。比如低濃度、大風(fēng)量廢氣宜采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附、活性炭吸附等濃縮技術(shù)；高濃度廢氣優(yōu)先進(jìn)行溶劑回收，難以回收的宜采用高溫焚燒、催化燃燒等技術(shù)；采用一次性活性炭吸附技術(shù)的企業(yè)應(yīng)足量添加、定期更換活性炭，提高VOCs去除效率。

5.5 加強(qiáng)企業(yè)的運(yùn)行管理

企業(yè)應(yīng)制定具體的操作規(guī)章流程，加強(qiáng)日常的運(yùn)行管理，加強(qiáng)技術(shù)人員的崗位能力培訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)交流。同時(shí)應(yīng)建立管理臺(tái)賬特別是涉及VOCs的原輔料使用情況，記錄企業(yè)生產(chǎn)和廢氣治理設(shè)施運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)以及固廢產(chǎn)生處置等，強(qiáng)化企業(yè)日常的自行監(jiān)測(cè)工作，確保VOCs穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。