唐山高新区挥发性有机物污染状况及控制对策

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　　摘要：随着经济快速发展，大气污染成为难以避免的严重问题，挥发性有机物已经成为大气污染物中占比较重的污染物。近年来，国家大力治理挥发性有机物，相继出台相关政策、法规、标准。本文结合唐山高新区的实际情况，就挥发性有机物的产生、污染状况以及采取的控制措施进行分析，并提出具有针对性的对策，以期为治理挥发性有机物污染，有效改善环境空气质量提供依据。
　　关键词：大气污染;挥发性有机物（VOCs）;控制对策
　　中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-00-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.038
　　Brief introduction to the pollution situation and control policy of volatile organic compounds （VOCs） in high-tech district of Tangshan City
　　Liu biao
　　（Tangshan Ecological Environment Bureau High-tech Zone Branch，Tangshan Hebei 063000，China）
　　Abstract：With rapid development of economy， atmospheric pollution became inavoidable problem. VOCs is the majority atmospheric pollutant nowadays.In recent years， the government has paid much attention on the control of VOCs，including policy， laws and standards. In this paper， we analyzed the origin， situation and control implementation of VOCs based on local condition in high-tech district of Tangshan. Furthermore， a series of suggestions，possible policy was raised in order to provide the help for prevent VOCs pollution and improve the air quality.
　　Key words：Air pollution;VOCs;Control countermeasures
　　1 挥发性有机物的基本情况
　　1.1 概念
　　挥发性有机物，常用VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写。根据世界卫生组织的定义，VOCs是在常温下，沸点50～260℃的各种有机化合物。然而，由于关注点不同，VOCs的定义在全球范围不尽相同。根据天津市环境保护局和天津市市场和质量监督管理委员会发布的《工业企业挥发性有机物排放控制标准》中关于挥发性有机物的定义为：在 293.15K 条件下蒸气压大于或等于 10Pa，或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有机化合物（不包括甲烷），简称 VOCs。VOCs的种类非常多，通常分为非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类，最常见的是苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、香蕉水、乙酸乙酯、丙酮、醇、酮、酯、醚、醛、酚、萜烯类、有机胺等。
　　1.2 挥发性有机物的排放源
　　我国工业门类齐全，产业规模庞大，这就照成了我国VOCs排放来源复杂、种类繁多。根据《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南（试行）》（公告2014年第55号），排放源主要包括交通源、工业源、生活源和农业源四大类。其中交通源包括道路机动车、非道路移动源和油品储运销等;工业源包括化石燃料燃烧和工艺过程;生活源包括生活燃料燃烧、环境管理、居民生活消费、建筑装饰和餐饮油烟;农业源则包括生物质露天燃烧源、生物质燃料燃烧源和农药使用等[1]。
　　根据有关统计，2015年我国VOCs排放总量为2503万吨。其中工业源VOCs排放最多，占总量的43%，其次是交通源排放的VOCs，占总量的28%，生活源和农业源排放的VOCs量比较接近，分别占总量的15%和14%。按行业划分，工业源中排放较多的是化工、工业涂装、石化和印刷行业;交通源中，道路機动车油品储运销排放的VOCs较多;农业源中农药排放的VOCs最多;生活源中家居用品、餐饮油烟和化妆品排放的VOCs较多[1-2]。
　　1.3 挥发性有机物的危害性
　　VOCs可以在一定条件下与氮氧化物发生光化学反应，参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的贡献;是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，其还可以与大气中的一些自由基反应，形成二次有机气溶胶[3]，是导致区域性大气复合污染问题的重要根源之一。
　　2 唐山高新区挥发性有机物污染状况
　　高新区的主导产业为焊接、机器人、汽车零部件、新材料及新型建材、智能仪器仪表、生物医药6大特色产业。截至2018年底，高新区涉及VOCs排放的企业共49家，其中非金属矿物制品行业16家，家具制造行业5家，通用、专用设备制造行业14家，金属制品制造行业4家，塑料制品制造行业4家，医药行业1家，汽车及零部件制造2家，印刷3家。其中排放量贡献值较大的为表面涂装业及家具制造业。
　　以表面涂装行业为例，高新区主要涉及表面涂装行业企业有亚特重工、开元机械、关东精密、国华科技、陆凯科技等，详见表1。 　　以关东精密机械（唐山）有限公司为例：该公司年产16000台（套）建筑工程机械精密加工部件，主要生产工艺为焊接、切割、抛丸、喷漆，喷漆为大件喷漆。2014年该企业按照政策要求改善治理工艺，由原来的水帘+活性炭吸附，改为喷淋洗涤+除雾+光催化氧化+低温等离子净化;2018年为更好的保护环境，减少污染物排放，拆除了原有喷淋洗涤+除雾+光催化氧化+低温等离子净化的VOCs治理设施，新增过滤器+沸石转轮（RC）+催化燃烧（CO）的VOCs治理设施。
　　1 水帘+活性炭吸附 1.处理效率高;2.价格便宜，运行成本低;3适应性强 更换周期短，产生危险废物，造成二次污染，不便于环境监管
　　2 喷淋洗涤+除雾+催化氧化+低温等离子净化 1.高效除恶臭;2.适用于处理低浓度废气;3.运行成本较低;4.设备占地面积小，性能稳定，使用寿命长;5.不产生二次污染，同时达到高效消毒杀菌的作用 1.更换周期短，产生危险废物废灯管;2灯管容易被覆盖失活，需要进行前处理;3.处理效率不稳定
　　3 过滤器+沸石转轮（RC）+催化燃烧（CO） 1.设备适用于处理高濃度、小气量的可燃性气体;2.净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解 1.一次处理效率高，无二次污染性投入;2.成本高、能耗高;3.需要定期更换催化剂
　　该企业2017年8月23日，2018年8月15、16日，2018年10月18、19日监测报告数据详见表4。
　　类比三种处理工艺、处理效率、监测数据分析可知：活性炭吸附法处理效率高，价格便宜，运行稳定，适用于各种浓度废气的处理。但是由于更换周期短，且废活性炭需要作为危废进行处理，会产生二次污染，对企业环保管理工作人员要求高，且不利于环保部门环境监管。光催化氧化+低温等离子净化的组合方案技术，适用于低浓度、大风量的有机废气治理。光催化氧化的原理是采用高能UV紫外线，裂解氧化分子链，将高分子污染物质裂解、氧化为低分子无害物质。低温等离子技术的原理是等离子体场富含极高的活性物质，如高能电子、离子、自由基和激发态分子等，废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应离解成小分子物质[4]。该技术作为新兴技术应用十分广泛，但处理效率不稳定，受生产工况影响较大。同时需要进行前处理，大颗粒的漆渣如果处理得不好将附着在灯管上，减少使用寿命，降低处理效率。废弃的灯管需作为危险废物管理。过滤器+沸石转轮（RC）+催化燃烧（CO）处理工艺是目前为止处理效率最高、最稳定的方法。它适用于各种浓度，能将无回收利用价值的有机废气通过燃烧的方式变成CO2和水。但是一次性投入大、运行成本高、能耗高等特点也行为了许多企业可望而不可求的治理方式。
　　通过企业监测报告数据来看，企业生产工艺、产量、规模都没有发生变化。通过改变污染处理工艺，有效的降低了VOCs的排放浓度。非甲烷总烃进口浓度由原来的73.5mg/m3降低到了40mg/m3左右，苯、甲苯和二甲苯的浓度也不同程度的降低了。但是光催化氧化+低温等离子和催化燃烧法两种污染处理工艺的处理效率相差不多，催化燃烧方式并未达到理论的处理效率，并且距理论值相差很多。分析原因可能是因为该治理技术废气浓度在200-350mg/m3的范围处理效率最佳，实际监测时废气的浓度未达到这个范围值，导致处理效率低于理论值。
　　总体来说，三种污染治理方式活性炭吸附法性价比最高，但由于现行政策问题不能采用此方式;光催化氧化+低温等离子属于新兴技术，虽然通过组合处理的方式对VOCs进行治理，设备价格相对稳定，但是受生产工况影响较大，处理效率不稳定问题也十分突出，同时按照唐山市现行大气管控措施，该处理方式属于管控范围;催化燃烧法虽然投资高，运行成本高，但是处理效率高且稳定。作为现行最有效、最稳定的处理方式，不仅政府推荐使用，而且企业使用安全。
　　3 唐山高新区挥发性有机物控制对策
　　3.1 大力推进源头替代
　　工业涂装、包装印刷等行业要加大源头替代力度，通过使用低VOCs含量的水性涂料或粉末、UV漆、高固分涂料、低VOCs含量的粘合剂等替代溶剂型涂料，使用水性、植物基等环保型低VOCs含量油墨 、清洗剂等，从源头减少VOCs产生。
　　3.2 全面加强无组织排放控制
　　重点对含VOCs物料储存、输送和转移、设备与管线组件泄漏、敞开液面逸散以及工艺过程等五类排放源实施管控，通过采取设备与场所密闭、工艺改进、废气有效收集等措施，削减VOCs无组织排放。
　　推进使用先进生产工艺。通过采用全密闭、连续化、自动化等生产技术，以及高效工艺与设备等，减少工艺过程无组织排放。例如：挥发性有机液体装载优先采用底部装载方式，工业涂装行业推广采用辊涂、静电喷涂、高压无气喷涂、空气辅助无气喷涂、热喷涂等涂装技术，鼓励企业采用自动化、智能化喷涂设备替代人工喷涂，减少使用空气喷涂技术。包装印刷行业推广使用无溶剂复合、挤出复合、共挤出复合技术，鼓励采用水性凹印、醇水凹印、辐射固化凹印、柔版印刷、无水胶印等印刷工艺，提高废气收集率。遵循“应收尽收、分质收集”的原则，科学设计废气收集系统，将无组织排放转变为有组织排放进行控制[5]。
　　3.3 推进建设适宜高效的治污设施
　　结合企业实际产污种类和污染物产生浓度，选择适宜高效的有机废气治理设施。鼓励企业采用多种技术的组合工艺，提高VOCs治理效率。对于低浓度、大风量有机废气，可采用沸石转轮或活性炭吸附等技术，先提高VOCs浓度，之后再进行焚烧、燃烧等净化处理;而高浓度有机废气，则可优先考虑溶剂回收;对于难以回收的废气，宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术。一般光氧化或催化、低温等离子技术主要适用于恶臭异味等治理;生物法则主要适用于低浓度VOCs废气治理和恶臭异味治理。
　　3.4 深入实施精细化管控
　　结合高新区企业分布情况，对区域内排放VOCs的企业分别采取重点行业和重点污染物的控制，提出有效管控方案。VOCs治理措施要精准、有效，环保设施维护管理要到位。
　　对于污染物排放量较大的重点企业，可采取帮扶指导，鼓励企业编制具有针对性和可行性的污染治理方案，建设生产全过程减排措施，必要时组织专家提供专业化技术支持;加强企业运行管理，积极推进专业化的环保管理，鼓励企业委托第三方专业环保设施运维机构维护治污设施，保证其有效运维和处理效果; 健全企业内部环保考核制度，建立环保责任制和奖惩机制。
　　4 结语
　　随着唐山高新区经济和工业的快速发展，VOCs污染与治理也将面临越来越严峻的挑战。应从源头减少VOCs的产生，提高治污水平，加大VOCs污染治理，同时结合企业精细化的管控措施，从而有效管控环境当中VOCs，改善环境质量。
　　参考文献
　　[1]张新民，赵文娟，孟凡.基于OFP的大气挥发性有机物污染源分级控制解析[J].环境保护，2017，45（13）：22-25.
　　[2]张新民.如何打造VOCS污染源头防控机制[J].中华环境，2018（11）：47-49.
　　[3]张静.典型制药行业废水中VOCs特性研究[D].石家庄：河北科技大学，2014.
　　[4]李实，葛芳君，等.石油化工厂挥发性有机物（VOCs）废气处理工艺探讨[J].化学工程与装备，2017（9）：314-316.
　　[5]生态环境部.关于印发《重点行业挥发性有机物综合治理方案》的通知.2019.
　　收稿日期：2020-02-21
　　作者简介：刘彪（1986-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境影响评价及环境管理研究。
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