工业源VOCs治理现状、存在的问题及建议

2024-03-09陈建华魏登科

化工管理 2024年6期

陈建华，魏登科

(湘潭市环境保护科学研究院，湖南湘潭 411104)

1 挥发性有机物的定义

挥发性有机物[1]常用VOCs (volatile organic compounds)表示，世界卫生组织将其定义为：熔点低于室温而沸点在50～260 ℃之间的挥发性有机物的总称。2017年我国六部委制定的“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案中，挥发性有机物(VOCs)是指参与大气光化学反应的有机化合物，主要包括非甲烷烃类、含氧有机物、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等。

2 挥发性有机物的危害

2.1 对人体健康的危害

VOCs表现出的刺激性[2]、毒性、致癌性和具有的特有气味等，对人体健康造成的危害主要有三个方面：第一是感官方面，多数VOCs具有刺激性气味，会对人体的呼吸道、眼等有较强的刺激作用，可导致呼吸道、眼睛发炎，严重时会引起呕吐及支气管炎等；第二是对内脏器官的致毒性，如果人们在浓度过高的环境中则可能会引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统、消化系统功能，如果长期处于高浓度环境还可能损伤肝脏和造血系统功能；第三是致癌方面，一些VOCs(如苯、二氯二乙硫醚、氯乙烯、工业品级甲醛等)被认为或已经被证实对人体具有致癌性[3]，室内长期暴露于高浓度VOCs下会增加得肺癌、白血病等的概率。

2.2 对环境空气的污染

VOCs在空气中与氮氧化物发生光化学反应生成光化学烟雾和臭氧，光化学烟雾[4]会导致环境空气污染，而产生的臭氧会增加环境空气中臭氧浓度；VOCs经过大气光化学反应之后被转化为不挥发或半挥发性有机物，成为二次有机气溶胶而增加PM2.5的浓度，从而造成环境空气的污染。

2.3 对自然生态的影响

VOCs如氟氯烃进入平流层后在强烈的紫外辐射作用下，释放出氯原子，加速臭氧层中臭氧的分解，打破臭氧平衡，导致到达地面的紫外线辐射量增加。过多的紫外线会削弱植物的光合作用，影响植物的代谢功能和生理功能等；大量的紫外线照射还会增加动物的患病率、影响鱼虾类数量以及浮游动物等生命体。

2.4 对企业生产安全的影响

部分VOCs具有易燃易爆等特性，如甲烷、乙烯、丁烷、甲苯、丙酮等，这些物质一旦受到火源的刺激，就会迅速燃烧，容易引起火灾。近年来，由于VOCs造成的火灾及爆炸事故时有发生[5]，特别是发生在石油化工企业，这给企业的安全生产带来较为严重的影响。

3 工业源VOCs来源及治理概况

3.1 工业源VOCs来源

以湘潭市为例，根据湘潭市第二次全国污染源普查数据统计，湘潭市工业源VOCs主要来源于五个行业(即38、25、23、33、34)，VOCs排放量累积占比达到80%的行业分别为：38—电气机械和器材制造业，占比25.13%；25—石油、煤炭及其他燃料加工业，占比17.99%；23—印刷和记录媒介复制业，占比16.63%；33—金属制品业，占比12.90%；34—通用设备制造业，占比8.89%，总计占比达到81.54%(数据来源于《湘潭市第二次全国污染源普查技术分析报告》)。

3.2 工业源VOCs治理概况

3.2.1 “一企一策”名录企业

湘潭市已有五家企业纳入重点行业挥发性有机物污染治理“一企一策”名录(其中一家企业目前已破产)，根据企业的实际情况, 每个企业制定专有的“一策”方案，从原辅材料源头消减、工艺过程控制以及末端治理去除等方面进行挥发性有机物的综合整治，四家企业综合治理情况如表1所示。

表1 湘潭市“一企一策”综合治理情况表

3.2.2 “一企一策”名录外企业

湘潭市“一企一策”名录外的企业，主要从两个方面进行VOCs的治理：一是从源头做好控制工作，鼓励企业采用环保型原辅材料，例如涂装行业鼓励使用水性涂料、高固含量涂料、粉末涂料等，限制使用溶剂型涂料，另外生产工艺上进行改进，充分使用密闭性优良的工艺设备等，从根本上减少VOCs废气的产生；二是末端进行消减控制，通过吸附、氧化等治理措施，提高VOCs去除率而减少排放量。

湘潭市五个主要VOCs排放行业选取的部分企业生产末端治理情况如表2所示。

表2 湘潭市五个主要VOCs排放行业选取的部分企业生产末端治理情况表

目前湘潭市涉VOCs在线监控点位联网共计20台(套)，监控因子为非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯等，涉及15家企业，主要行业为23—印刷和记录媒介复制业、38—电气机械和器材制造业。根据2022年在线监测数据可知，非甲烷总烃浓度在0.80～52.95 mg/m³，苯浓度在0.06～5.6 mg/m³，甲苯浓度在0.08～1.43 g/m³，二甲苯浓度在0.34～9.76 g/m³，其中个别企业的非甲烷总烃、苯浓度偶有超标排放现象，对环境空气造成一定的影响。

4 工业源VOCs治理存在的问题

4.1 源头替代不足

源头减排是工业源VOCs减排的最根本途径之一，湘潭市鼓励企业采用环保型物料，但由于缺乏对原辅材料替代的强制性标准和要求，同时辖区内企业受生产成本、工艺设备等方面的影响，源头替代效果并不明显，比如纳入重点行业治理的企业使用低VOCs含量原辅材料比例很低，个别企业则全部使用溶剂型涂料。再者部分企业原辅材台账资料不完善，涉VOCs成分及含量不明确，不能确定原辅料中VOCs的准确含量，无法从源头控制VOCs的产生量。

4.2 生产过程控制不严，无组织排放问题较突出

根据2022年环境统计数据可知，湘潭市使用含VOCs原辅材料的企业约90余家，且规模大小不一、产污环节较多、无组织排放特征明显。目前部分涉VOCs企业对废气的收集仅限于一个或者多个重要生产工序，而未能覆盖到所有产生环节。由于管理水平参差不齐，部分企业因为管理不到位造成无组织排放和逸散的问题较普遍，比如生产车间门窗不密闭，车间留有通风孔，液态VOCs物料存储、转移、装卸过程不密闭，废气收集管道破裂等，导致VOCs未经处理直接排放到环境中，对环境空气造成一定程度上的污染。

4.3 治理设施缺乏有效维护，末端治理稳定性不佳

VOCs废气因组分复杂，收集处理设施技术选择、系统匹配性及运行要求较高，少部分企业存在VOCs处理设施设计不规范、与生产工艺不匹配、治污效果不理想现象；部分企业治理设施老化，管理制度不健全、人员技术能力不足，致使治理设施运行状况未达设计参数，运行不规范，周期性维护不到位，废气的排放不能满足现行标准要求；部分企业未对活性炭的使用时间、更换时间、装填量及废活性炭的处置情况做好详细记录，有可能存在活性炭受潮严重、未能定期更换和不能妥善处置等问题，导致吸附装置不能稳定达到应有效果。

5 工业源VOCs治理建议

5.1 完善涉VOCs重点企业的“一企一策”工作

根据湖南省VOCs污染防治三年实施方案要求，开展重点行业挥发性有机物污染治理和重点企业“一企一策”。截至目前我市已有五家企业完成“一企一策”整治，后续应根据辖区内企业实际情况，确保涉VOCs重点企业按“一企一策”要求落实整治措施，科学有效地实施VOCs减排。

5.2 推进VOCs源头控制技术

针对目前溶剂型原辅料使用比例较高的现状，大力加强政策引导，推进低VOCs含量原辅料的源头替代[6]，例如在23—印刷和记录媒介复制业中逐步降低溶剂型油墨、溶剂型复合胶黏剂和稀释剂等的使用量；在38—电气机械和器材制造业中提高水性涂料和水性溶剂的使用比例，并推动工艺过程中对含VOCs物料的存储、转运设备及管线泄漏和液面逸散等方面的源头控制，削减VOCs的无组织排放。

5.3 改进VOCs过程治理

推进企业使用先进的生产工艺，比如工业涂装行业推广粉末静电喷涂、电泳喷涂、高压无气喷涂等效率较高的涂装技术及先进的一体自动化密闭的涂装设备；包装印刷行业推广使用无溶剂复合加工技术，鼓励采用水性凹印、无水胶印等印刷工艺，减少工艺过程VOCs的产生；根据企业工艺科学设计废气收集系统，鼓励企业车间进行微负压改造等，进一步提高废气收集率。

5.4 强化VOCs末端治理

VOCs治理技术主要包括吸附、燃烧(高温焚烧和催化燃烧)、吸收、冷凝、生物处理等，应指导企业对不同浓度的废气进行分类收集，合理选择废气的末端治理工艺，鼓励企业根据实际情况采用多种技术的组合处理工艺，从而进一步提高VOCs的处理效率。比如低浓度、大风量废气宜采用沸石转轮吸附、活性炭吸附等浓缩技术；高浓度废气优先进行溶剂回收，难以回收的宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术；采用一次性活性炭吸附技术的企业应足量添加、定期更换活性炭，提高VOCs去除效率。