广东省揭阳市PVC塑料鞋制造VOCs排放与控制现状研究

余宇帆，周 咪，黄翠娟，罗 超，刘玲英

（广东环境保护工程职业学院，广东 广州 510655）

“十三五”以来，随着环境治理措施的不断完善和加强，我国PM2.5污染控制取得积极进展，大气细颗粒PM2.5浓度显著下降[1]；而城市区域近地面臭氧浓度和超标天数则持续上升，污染呈持续加重趋势[2-4]。2020年中国生态环境状况公报显示，168个主要城市中以O3和PM2.5为首要污染物的超标天数分别占总超标天数的43.1%和51.3%，相较于2019年有一定下降。但挥发性有机化合物在光照条件下会与大气中的其他物质发生化学反应生成臭氧和二次有机颗粒物，已成为我国目前区域性大气复合污染的主要污染物之一[5-7]。京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等区域O3浓度呈上升趋势，尤其是夏秋季已成为城市的首要污染物。京津冀及周边地区源解析结果表明，当前阶段有机物（OM）是PM2.5的最主要组分，占比达20%～40%，其中，二次有机物占OM比例为30%～50%，主要由VOCs转化生成。随着我国经济规模不断扩大，VOCs年总排放将持续攀升，预计2020年将达到4100万t左右[8-10]，其中工业源排放为主要的VOCs人为排放源。

制鞋工艺整体包括鞋大底制造、鞋面制造和成型贴合制造等工序，也包括塑料鞋直接成型工序，其中成型贴合需要用到大量胶粘剂、处理剂和稀释剂等含VOCs溶剂的产品。一直以来，成型工艺的劳动密集型粗放式生产、使用溶剂时VOCs的排放较难收集和处理等备受关注。然而鞋大底制造、塑料鞋制造涉及的硫化、发泡、注塑成型等工艺在制鞋行业中则较少被关注，但这类工艺中所用到的发泡剂、PVC、各类油类物料，在高温加热熔融及出料时，同样会产生VOCs和烟尘，对环境空气造成污染，因此，这种工艺的污染亦不容忽视。

本研究选用广东省揭阳市PVC塑料鞋制造为研究对象，结合实际调研情况，初步对揭阳市PVC塑料鞋制造VOCs排放与治理情况进行分析，并对该行业后续污染防控提出相应的整治方向。

1 广东省揭阳市PVC塑料鞋的生产状况

广东省有全国两大塑料鞋生产基地，分别位于粤东揭阳市和粤西湛江市，其中湛江市的塑料鞋生产企业主要以发泡塑料鞋为主，揭阳市主要生产PVC塑料鞋，通过揭阳市统计年鉴统计数据可知，揭阳市的PVC塑料鞋的产量近年来呈现下降趋势，相较于2014年，2019年全市塑料鞋产量已下降近10亿双，降幅达41.4%，但在2019年全市产量统计数据仍有12.4431亿双，全市塑料鞋企业主要集中于榕城区，产量占全市产量的99.6%，近年来也在规划经济区和产业园，旨在集中生产，优化管理，但集中产能上升有限，2019年产量相较于2018年产量有大幅上升，涨幅达280%，但总量仍有限，仅约为0.192亿双。揭阳市PVC塑料鞋产量及分布见图1。

图1 揭阳市PVC塑料鞋产量及分布

根据对揭阳市塑料鞋生产企业调查情况得知，记录在册的企业构成以中小微型企业和小作坊为主，两者的占比接近1：1，均约为300余家，中小微型企业年产量约为100～300万双，小作坊企业年产量约为20～50万双，而从全年生产产值来看，揭阳市2019年皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业全行业年生产总值为2784164万元，全部分摊至制鞋产品中，单双鞋的产值也仅为22.38元，实质分摊至塑料鞋的产值将更低，塑料鞋生产行业的总体产值并不高，因此，对其后续的污染治理难以提供较大的资金支持。

2 揭阳市PVC塑料鞋制造VOCs的产排污现状

揭阳市PVC塑料鞋企业的生产流程基本一致，在搅拌车间，将钙粉、PVC粉料和二丁酯、二辛酯以及发泡剂（主要为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈）、色母、香精（如需）等物料放入搅拌机中搅拌混匀，再通过桶装运至盘式注塑机，约150 ℃的加热熔融，注入相应塑料鞋模具压模成型，少量成型后仍需用脱模剂清洗模具，制造PVC塑料鞋的企业基本上采用一体成型工艺，极少再使用胶水进行贴合成型。其中主要的VOCs产污环节为在成型打开模具时，会产生热烟气及少量VOCs。

根据揭阳市30家企业现场调研数据统计分析结果得出，同类型塑料鞋每双约需VOCs物料250 g，即需使用PVC粉料、二丁酯、二辛酯等物料合计约250 g/每双。参考广东省挥发性有机物排放量的计算办法，塑料制品制造企业VOCs产污系数采用0.24 kg/t。可计算得出揭阳市2014～2019年PVC塑料鞋制造VOCs产生量，如表1所示。

表1 揭阳市PVC塑料鞋产量及全行业VOCs产生量

由统计计算可知，PVC塑料鞋制造行业，对于揭阳市VOCs排放总体量的实质贡献并不显著，2019年全年全行业排放小于750 t，若平均分配至单个企业，VOCs产生量仅约为1.244 t。而通过对揭阳市PVC塑料鞋企业调研发现，企业基本都开展了废气收集与治理，但由于搅拌区和注塑成型区有一定距离，且产生的主要污染物类型不同，整体收集效率一般，且全行业大致均采用类似的治理设施，其中约60%的企业安装水喷淋装置+低温等离子体处理设施，另有40%的企业安装水喷淋装置+UV光解处理设施，均为当前不提倡使用的低效处理设备，整体收集处理能力一般，处于无效状态，因此，也可将揭阳市PVC塑料鞋制造行业VOCs的产生量视为排放量。

3 揭阳市PVC塑料鞋制造产生的VOCs的收集及治理现状

3.1 废气收集现状

揭阳市PVC塑料鞋制造企业对产生的VOCs废气的收集总体处于较低水平，并且存在一定误区。主要表现为：（1）少部分企业采用整体车间围闭，集气管或集气罩位于车间上空整体抽风，导致治理设施设计风量过大、能耗大大增加且治理技术实质并未起作用，实际应用中企业生产车间并未完全做到围闭，实际集气系统更多被抽取到整体的环境空气中，治理技术形同摆设；（2）大多数企业采用工位上方加装集气罩形式对搅拌和注塑机废气进行收集，但集气罩安装位置距离产污工位过高，而注塑成型工位由于注塑机加热、模具温热以及车间闷热等原因，在盘式注塑机台旁通常会用风扇降温，而产生了局部扰流，进一步影响了废气收集效果；（3）极少数企业了解集气罩收集应尽可能靠近，因此采用了软管连接集气罩，方便员工操作其对应盘式注塑机工位，但仍存在风扇吹风干扰废气收集问题，甚至有一些企业在搅拌工序的集气罩连接管处增加了轴流风机加强收集，效果良好，然而搅拌工序并不加热，原辅料在搅拌过程中产生的VOCs量更小，在此工位收集更多的是搅拌过程的粉尘。

3.2 废气治理现状

揭阳市PVC塑料鞋制造企业基本上都安装了VOCs治理设备，但采用的技术为不推荐使用的低效治理技术，主要是水喷淋+UV光解和水喷淋+低温等离子体设备。并且从现场调研情况发现，几乎所有企业均存在同样的问题，主要包括：（1）风量过大，水喷淋和后续的UV光解或低温等离子体设备几乎无停留时间；（2）下方收集过多的粉尘进入喷淋塔后并未完全清除干净，喷淋塔与UV光解/低温等离子体设备之间无进一步除水、除雾、除颗粒装置，而导致粉尘及水进入UV光解/低温等离子体设备，UV灯或低温等离子电极箱体附着大量粉尘，且缺乏运维，已然无效，在开停机切换时存在消防安全隐患；（3）企业主不清楚治理设施技术及维护需求，缺乏对废气收集和治理设施的认识，选择治理技术基本是一种跟风行为，并未了解清楚真正如何收集治理VOCs。

结合实际治理设施运行维护调研情况，同样印证了该行业对VOCs治理效率为0的推估。

4 结语

综上所述，揭阳市PVC塑料鞋生产行业并不需要使用大量易挥发溶剂辅料，主要工艺属于塑料制品制造，总体VOCs排放量不大。企业生产工序简单，产污环节明确，但收集和治理技术仍存在普遍性问题，为了满足《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822-2019）相关废气收集和治理要求，应分类收集，分类治理，搅拌过程中废气不应直接进入VOCs处理设备进行处理。而注塑成型工段废气收集则应尽可能靠近工位，并根据产污情况进行油烟净化后再考虑VOCs治理技术更为合适。建议揭阳市从技术上寻找规模以上PVC塑料鞋企业开展VOCs收集处理改造试点，探索废气高效收集和有效处理的方式。

从整个产业格局来看，PVC塑料鞋制造行业并不是一个产值高、环境生态友好的行业，且当前在揭阳市，该行业家庭作坊式企业较多，甚至住宅即安置于厂房内，市场的低价竞争导致企业利润空间压缩，亦难以对废气进行收集和治理，因此亟需转型升级。

本文对揭阳市PVC塑料鞋制造工艺、VOCs产排放量及收集处理现状进行了探讨，希望能通过现状分析，为地方生态环境管控策略的制定提供一定的实际现场数据支撑。