廣東省揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs排放與控制現狀研究

余宇帆，周 咪，黃翠娟，羅 超，劉玲英

（廣東環境保護工程職業學院，廣東 廣州 510655）

“十三五”以來，隨著環境治理措施的不斷完善和加強，我國PM2.5污染控制取得積極進展，大氣細顆粒PM2.5濃度顯著下降[1]；而城市區域近地面臭氧濃度和超標天數則持續上升，污染呈持續加重趨勢[2-4]。2020年中國生態環境狀況公報顯示，168個主要城市中以O3和PM2.5為首要污染物的超標天數分別占總超標天數的43.1%和51.3%，相較于2019年有一定下降。但揮發性有機化合物在光照條件下會與大氣中的其他物質發生化學反應生成臭氧和二次有機顆粒物，已成為我國目前區域性大氣復合污染的主要污染物之一[5-7]。京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原等區域O3濃度呈上升趨勢，尤其是夏秋季已成為城市的首要污染物。京津冀及周邊地區源解析結果表明，當前階段有機物（OM）是PM2.5的最主要組分，占比達20%～40%，其中，二次有機物占OM比例為30%～50%，主要由VOCs轉化生成。隨著我國經濟規模不斷擴大，VOCs年總排放將持續攀升，預計2020年將達到4100萬t左右[8-10]，其中工業源排放為主要的VOCs人為排放源。

制鞋工藝整體包括鞋大底制造、鞋面制造和成型貼合制造等工序，也包括塑料鞋直接成型工序，其中成型貼合需要用到大量膠粘劑、處理劑和稀釋劑等含VOCs溶劑的產品。一直以來，成型工藝的勞動密集型粗放式生產、使用溶劑時VOCs的排放較難收集和處理等備受關注。然而鞋大底制造、塑料鞋制造涉及的硫化、發泡、注塑成型等工藝在制鞋行業中則較少被關注，但這類工藝中所用到的發泡劑、PVC、各類油類物料，在高溫加熱熔融及出料時，同樣會產生VOCs和煙塵，對環境空氣造成污染，因此，這種工藝的污染亦不容忽視。

本研究選用廣東省揭陽市PVC塑料鞋制造為研究對象，結合實際調研情況，初步對揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs排放與治理情況進行分析，并對該行業后續污染防控提出相應的整治方向。

1 廣東省揭陽市PVC塑料鞋的生產狀況

廣東省有全國兩大塑料鞋生產基地，分別位于粵東揭陽市和粵西湛江市，其中湛江市的塑料鞋生產企業主要以發泡塑料鞋為主，揭陽市主要生產PVC塑料鞋，通過揭陽市統計年鑒統計數據可知，揭陽市的PVC塑料鞋的產量近年來呈現下降趨勢，相較于2014年，2019年全市塑料鞋產量已下降近10億雙，降幅達41.4%，但在2019年全市產量統計數據仍有12.4431億雙，全市塑料鞋企業主要集中于榕城區，產量占全市產量的99.6%，近年來也在規劃經濟區和產業園，旨在集中生產，優化管理，但集中產能上升有限，2019年產量相較于2018年產量有大幅上升，漲幅達280%，但總量仍有限，僅約為0.192億雙。揭陽市PVC塑料鞋產量及分布見圖1。

圖1 揭陽市PVC塑料鞋產量及分布

根據對揭陽市塑料鞋生產企業調查情況得知，記錄在冊的企業構成以中小微型企業和小作坊為主，兩者的占比接近1：1，均約為300余家，中小微型企業年產量約為100～300萬雙，小作坊企業年產量約為20～50萬雙，而從全年生產產值來看，揭陽市2019年皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋業全行業年生產總值為2784164萬元，全部分攤至制鞋產品中，單雙鞋的產值也僅為22.38元，實質分攤至塑料鞋的產值將更低，塑料鞋生產行業的總體產值并不高，因此，對其后續的污染治理難以提供較大的資金支持。

2 揭陽市PVC塑料鞋制造VOCs的產排污現狀

揭陽市PVC塑料鞋企業的生產流程基本一致，在攪拌車間，將鈣粉、PVC粉料和二丁酯、二辛酯以及發泡劑（主要為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈）、色母、香精（如需）等物料放入攪拌機中攪拌混勻，再通過桶裝運至盤式注塑機，約150 ℃的加熱熔融，注入相應塑料鞋模具壓模成型，少量成型后仍需用脫模劑清洗模具，制造PVC塑料鞋的企業基本上采用一體成型工藝，極少再使用膠水進行貼合成型。其中主要的VOCs產污環節為在成型打開模具時，會產生熱煙氣及少量VOCs。

根據揭陽市30家企業現場調研數據統計分析結果得出，同類型塑料鞋每雙約需VOCs物料250 g，即需使用PVC粉料、二丁酯、二辛酯等物料合計約250 g/每雙。參考廣東省揮發性有機物排放量的計算辦法，塑料制品制造企業VOCs產污系數采用0.24 kg/t。可計算得出揭陽市2014～2019年PVC塑料鞋制造VOCs產生量，如表1所示。

表1 揭陽市PVC塑料鞋產量及全行業VOCs產生量

由統計計算可知，PVC塑料鞋制造行業，對于揭陽市VOCs排放總體量的實質貢獻并不顯著，2019年全年全行業排放小于750 t，若平均分配至單個企業，VOCs產生量僅約為1.244 t。而通過對揭陽市PVC塑料鞋企業調研發現，企業基本都開展了廢氣收集與治理，但由于攪拌區和注塑成型區有一定距離，且產生的主要污染物類型不同，整體收集效率一般，且全行業大致均采用類似的治理設施，其中約60%的企業安裝水噴淋裝置+低溫等離子體處理設施，另有40%的企業安裝水噴淋裝置+UV光解處理設施，均為當前不提倡使用的低效處理設備，整體收集處理能力一般，處于無效狀態，因此，也可將揭陽市PVC塑料鞋制造行業VOCs的產生量視為排放量。

3 揭陽市PVC塑料鞋制造產生的VOCs的收集及治理現狀

3.1 廢氣收集現狀

揭陽市PVC塑料鞋制造企業對產生的VOCs廢氣的收集總體處于較低水平，并且存在一定誤區。主要表現為：（1）少部分企業采用整體車間圍閉，集氣管或集氣罩位于車間上空整體抽風，導致治理設施設計風量過大、能耗大大增加且治理技術實質并未起作用，實際應用中企業生產車間并未完全做到圍閉，實際集氣系統更多被抽取到整體的環境空氣中，治理技術形同擺設；（2）大多數企業采用工位上方加裝集氣罩形式對攪拌和注塑機廢氣進行收集，但集氣罩安裝位置距離產污工位過高，而注塑成型工位由于注塑機加熱、模具溫熱以及車間悶熱等原因，在盤式注塑機臺旁通常會用風扇降溫，而產生了局部擾流，進一步影響了廢氣收集效果；（3）極少數企業了解集氣罩收集應盡可能靠近，因此采用了軟管連接集氣罩，方便員工操作其對應盤式注塑機工位，但仍存在風扇吹風干擾廢氣收集問題，甚至有一些企業在攪拌工序的集氣罩連接管處增加了軸流風機加強收集，效果良好，然而攪拌工序并不加熱，原輔料在攪拌過程中產生的VOCs量更小，在此工位收集更多的是攪拌過程的粉塵。

3.2 廢氣治理現狀

揭陽市PVC塑料鞋制造企業基本上都安裝了VOCs治理設備，但采用的技術為不推薦使用的低效治理技術，主要是水噴淋+UV光解和水噴淋+低溫等離子體設備。并且從現場調研情況發現，幾乎所有企業均存在同樣的問題，主要包括：（1）風量過大，水噴淋和后續的UV光解或低溫等離子體設備幾乎無停留時間；（2）下方收集過多的粉塵進入噴淋塔后并未完全清除干凈，噴淋塔與UV光解/低溫等離子體設備之間無進一步除水、除霧、除顆粒裝置，而導致粉塵及水進入UV光解/低溫等離子體設備，UV燈或低溫等離子電極箱體附著大量粉塵，且缺乏運維，已然無效，在開停機切換時存在消防安全隱患；（3）企業主不清楚治理設施技術及維護需求，缺乏對廢氣收集和治理設施的認識，選擇治理技術基本是一種跟風行為，并未了解清楚真正如何收集治理VOCs。

結合實際治理設施運行維護調研情況，同樣印證了該行業對VOCs治理效率為0的推估。

4 結語

綜上所述，揭陽市PVC塑料鞋生產行業并不需要使用大量易揮發溶劑輔料，主要工藝屬于塑料制品制造，總體VOCs排放量不大。企業生產工序簡單，產污環節明確，但收集和治理技術仍存在普遍性問題，為了滿足《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB37822-2019）相關廢氣收集和治理要求，應分類收集，分類治理，攪拌過程中廢氣不應直接進入VOCs處理設備進行處理。而注塑成型工段廢氣收集則應盡可能靠近工位，并根據產污情況進行油煙凈化后再考慮VOCs治理技術更為合適。建議揭陽市從技術上尋找規模以上PVC塑料鞋企業開展VOCs收集處理改造試點，探索廢氣高效收集和有效處理的方式。

從整個產業格局來看，PVC塑料鞋制造行業并不是一個產值高、環境生態友好的行業，且當前在揭陽市，該行業家庭作坊式企業較多，甚至住宅即安置于廠房內，市場的低價競爭導致企業利潤空間壓縮，亦難以對廢氣進行收集和治理，因此亟需轉型升級。

本文對揭陽市PVC塑料鞋制造工藝、VOCs產排放量及收集處理現狀進行了探討，希望能通過現狀分析，為地方生態環境管控策略的制定提供一定的實際現場數據支撐。