工業源VOCs治理現狀、存在的問題及建議

陳建華，魏登科

(湘潭市環境保護科學研究院，湖南 湘潭 411104)

1 揮發性有機物的定義

揮發性有機物[1]常用VOCs (volatile organic compounds)表示，世界衛生組織將其定義為：熔點低于室溫而沸點在50～260 ℃之間的揮發性有機物的總稱。2017年我國六部委制定的“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案中，揮發性有機物(VOCs)是指參與大氣光化學反應的有機化合物，主要包括非甲烷烴類、含氧有機物、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等。

2 揮發性有機物的危害

2.1 對人體健康的危害

VOCs表現出的刺激性[2]、毒性、致癌性和具有的特有氣味等，對人體健康造成的危害主要有三個方面：第一是感官方面，多數VOCs具有刺激性氣味，會對人體的呼吸道、眼等有較強的刺激作用，可導致呼吸道、眼睛發炎，嚴重時會引起嘔吐及支氣管炎等；第二是對內臟器官的致毒性，如果人們在濃度過高的環境中則可能會引起機體免疫水平失調，影響中樞神經系統、消化系統功能，如果長期處于高濃度環境還可能損傷肝臟和造血系統功能；第三是致癌方面，一些VOCs(如苯、二氯二乙硫醚、氯乙烯、工業品級甲醛等)被認為或已經被證實對人體具有致癌性[3]，室內長期暴露于高濃度VOCs下會增加得肺癌、白血病等的概率。

2.2 對環境空氣的污染

VOCs在空氣中與氮氧化物發生光化學反應生成光化學煙霧和臭氧，光化學煙霧[4]會導致環境空氣污染，而產生的臭氧會增加環境空氣中臭氧濃度；VOCs經過大氣光化學反應之后被轉化為不揮發或半揮發性有機物，成為二次有機氣溶膠而增加PM2.5的濃度，從而造成環境空氣的污染。

2.3 對自然生態的影響

VOCs如氟氯烴進入平流層后在強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，導致到達地面的紫外線輻射量增加。過多的紫外線會削弱植物的光合作用，影響植物的代謝功能和生理功能等；大量的紫外線照射還會增加動物的患病率、影響魚蝦類數量以及浮游動物等生命體。

2.4 對企業生產安全的影響

部分VOCs具有易燃易爆等特性，如甲烷、乙烯、丁烷、甲苯、丙酮等，這些物質一旦受到火源的刺激，就會迅速燃燒，容易引起火災。近年來，由于VOCs造成的火災及爆炸事故時有發生[5]，特別是發生在石油化工企業，這給企業的安全生產帶來較為嚴重的影響。

3 工業源VOCs來源及治理概況

3.1 工業源VOCs來源

以湘潭市為例，根據湘潭市第二次全國污染源普查數據統計，湘潭市工業源VOCs主要來源于五個行業(即38、25、23、33、34)，VOCs排放量累積占比達到80%的行業分別為：38—電氣機械和器材制造業，占比25.13%；25—石油、煤炭及其他燃料加工業，占比17.99%；23—印刷和記錄媒介復制業，占比16.63%；33—金屬制品業，占比12.90%；34—通用設備制造業，占比8.89%，總計占比達到81.54%(數據來源于《湘潭市第二次全國污染源普查技術分析報告》)。

3.2 工業源VOCs治理概況

3.2.1 “一企一策”名錄企業

湘潭市已有五家企業納入重點行業揮發性有機物污染治理“一企一策”名錄(其中一家企業目前已破產)，根據企業的實際情況, 每個企業制定專有的“一策”方案，從原輔材料源頭消減、工藝過程控制以及末端治理去除等方面進行揮發性有機物的綜合整治，四家企業綜合治理情況如表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

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

湘潭市五個主要VOCs排放行業選取的部分企業生產末端治理情況如表2所示。

表2 湘潭市五個主要VOCs排放行業選取的部分企業生產末端治理情況表

目前湘潭市涉VOCs在線監控點位聯網共計20臺(套)，監控因子為非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯等，涉及15家企業，主要行業為23—印刷和記錄媒介復制業、38—電氣機械和器材制造業。根據2022年在線監測數據可知，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，其中個別企業的非甲烷總烴、苯濃度偶有超標排放現象，對環境空氣造成一定的影響。

4 工業源VOCs治理存在的問題

4.1 源頭替代不足

源頭減排是工業源VOCs減排的最根本途徑之一，湘潭市鼓勵企業采用環保型物料，但由于缺乏對原輔材料替代的強制性標準和要求，同時轄區內企業受生產成本、工藝設備等方面的影響，源頭替代效果并不明顯，比如納入重點行業治理的企業使用低VOCs含量原輔材料比例很低，個別企業則全部使用溶劑型涂料。再者部分企業原輔材臺賬資料不完善，涉VOCs成分及含量不明確，不能確定原輔料中VOCs的準確含量，無法從源頭控制VOCs的產生量。

4.2 生產過程控制不嚴，無組織排放問題較突出

根據2022年環境統計數據可知，湘潭市使用含VOCs原輔材料的企業約90余家，且規模大小不一、產污環節較多、無組織排放特征明顯。目前部分涉VOCs企業對廢氣的收集僅限于一個或者多個重要生產工序，而未能覆蓋到所有產生環節。由于管理水平參差不齊，部分企業因為管理不到位造成無組織排放和逸散的問題較普遍，比如生產車間門窗不密閉，車間留有通風孔，液態VOCs物料存儲、轉移、裝卸過程不密閉，廢氣收集管道破裂等，導致VOCs未經處理直接排放到環境中，對環境空氣造成一定程度上的污染。

4.3 治理設施缺乏有效維護，末端治理穩定性不佳

VOCs廢氣因組分復雜，收集處理設施技術選擇、系統匹配性及運行要求較高，少部分企業存在VOCs處理設施設計不規范、與生產工藝不匹配、治污效果不理想現象；部分企業治理設施老化，管理制度不健全、人員技術能力不足，致使治理設施運行狀況未達設計參數，運行不規范，周期性維護不到位，廢氣的排放不能滿足現行標準要求；部分企業未對活性炭的使用時間、更換時間、裝填量及廢活性炭的處置情況做好詳細記錄，有可能存在活性炭受潮嚴重、未能定期更換和不能妥善處置等問題，導致吸附裝置不能穩定達到應有效果。

5 工業源VOCs治理建議

5.1 完善涉VOCs重點企業的“一企一策”工作

根據湖南省VOCs污染防治三年實施方案要求，開展重點行業揮發性有機物污染治理和重點企業“一企一策”。截至目前我市已有五家企業完成“一企一策”整治，后續應根據轄區內企業實際情況，確保涉VOCs重點企業按“一企一策”要求落實整治措施，科學有效地實施VOCs減排。

5.2 推進VOCs源頭控制技術

針對目前溶劑型原輔料使用比例較高的現狀，大力加強政策引導，推進低VOCs含量原輔料的源頭替代[6]，例如在23—印刷和記錄媒介復制業中逐步降低溶劑型油墨、溶劑型復合膠黏劑和稀釋劑等的使用量；在38—電氣機械和器材制造業中提高水性涂料和水性溶劑的使用比例，并推動工藝過程中對含VOCs物料的存儲、轉運設備及管線泄漏和液面逸散等方面的源頭控制，削減VOCs的無組織排放。

5.3 改進VOCs過程治理

推進企業使用先進的生產工藝，比如工業涂裝行業推廣粉末靜電噴涂、電泳噴涂、高壓無氣噴涂等效率較高的涂裝技術及先進的一體自動化密閉的涂裝設備；包裝印刷行業推廣使用無溶劑復合加工技術，鼓勵采用水性凹印、無水膠印等印刷工藝，減少工藝過程VOCs的產生；根據企業工藝科學設計廢氣收集系統，鼓勵企業車間進行微負壓改造等，進一步提高廢氣收集率。

5.4 強化VOCs末端治理

VOCs治理技術主要包括吸附、燃燒(高溫焚燒和催化燃燒)、吸收、冷凝、生物處理等，應指導企業對不同濃度的廢氣進行分類收集，合理選擇廢氣的末端治理工藝，鼓勵企業根據實際情況采用多種技術的組合處理工藝，從而進一步提高VOCs的處理效率。比如低濃度、大風量廢氣宜采用沸石轉輪吸附、活性炭吸附等濃縮技術；高濃度廢氣優先進行溶劑回收，難以回收的宜采用高溫焚燒、催化燃燒等技術；采用一次性活性炭吸附技術的企業應足量添加、定期更換活性炭，提高VOCs去除效率。

5.5 加強企業的運行管理

企業應制定具體的操作規章流程，加強日常的運行管理，加強技術人員的崗位能力培訓與經驗交流。同時應建立管理臺賬特別是涉及VOCs的原輔料使用情況，記錄企業生產和廢氣治理設施運行的關鍵參數以及固廢產生處置等，強化企業日常的自行監測工作，確保VOCs穩定達標排放。