[環境監測儀器係統]VOCs核查與防治(zhì)的那些事兒

2019-03-21 08:56:29 admin
本文是一篇關於VOCs的專業綜合長文,一般讀者可(kě)瀏覽粗體字,以(yǐ)了解VOCs的基本概念、治理現(xiàn)狀及存在誤區。

作者為環保專業(yè)人士,2005年開始接觸(chù)有機廢氣治理(lǐ),2011年起參與有關技(jì)術評估工作(zuò),2016年參與(yǔ)了250家企業VOCs核查,2017年榮(róng)幸地參加了臭氧汙染防治專(zhuān)項行動。

十(shí)數年來,作者大約見識過400家企(qǐ)業揮(huī)發性有機物的防治情況,從較高的視角看到VOCs防治全貌(石化除外)。
[環境監(jiān)測儀器係統]VOCs核查與防治的那些事兒

以下(xià)是作者根據個人(rén)工(gōng)作見聞所(suǒ)寫的關於VOCs核查、治理的心得體會,僅供(gòng)業內人士參考,歡迎交(jiāo)流。

(一)認識揮發(fā)性有機物VOCs

揮發性有機物英文簡稱VOCs(Volatile Organic Compounds),2010年的地方排放(fàng)標準的定義是(shì):“在101325Pa標準大氣壓(yā)下,任何沸點低於或等於250℃ 的有機化(huà)合物,簡稱VOCs”。

2015年開始改了,定義為“參與大(dà)氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物,或者根據規(guī)定的方(fāng)法測量或核算確定的有機化合物”。

WHO定義揮發性有機化合(hé)物(VOC)是指在常壓下,沸點50℃-260℃的各種有機化合物。

VOC按其化學(xué)結構,可以進一步(bù)分為:烷類、芳(fāng)烴類、酯類、醛類和其他等(děng)。目前已(yǐ)鑒(jiàn)定出的有300多(duō)種。工業上最常用的有乙酸(乙、丙、丁)酯、丙/丁酮、環己酮(tóng)、“三苯”等,這些可根據石化行業產(chǎn)品產量確定區域用量和排放(fàng)量。

如何準確定義VOCs是科學界的事,咱小老百姓,可以(yǐ)有自己的直觀理解,一(yī)般圍繞以下幾個關鍵詞(cí):

【惡臭】VOCs首先表現為惡臭(惡臭汙染物 odor pollutants指(zhǐ)一切刺激(jī)嗅覺器官引起(qǐ)人們不愉快及損害生活環境的氣體物質),人為源的VOCs以溶劑為主,嗅閾不同但都有刺激性氣味(臭氣濃度 odor concentration指惡臭氣體(包括異味)用(yòng)無臭空(kōng)氣進行稀釋,稀釋到剛好無臭時,所需的稀釋倍數(shù)。無(wú)量綱)。由於“度”(濃度)與“量”(總量)的不同,不是所有的惡臭都能稱為VOCs,VOCs的體量應該更大一些。算不出總質量的惡臭最好不要拔高到VOCs。

【還(hái)原性】有人(rén)根據在人體內(nèi)最(zuì)終的代謝產物不同(tóng),把食物劃分為堿性食物和酸性食物,那麽(me)大氣汙染物有沒有氧化(huà)性還原性之分呢?有的。揮發性有機(jī)物顯然是還原物,有還原性,則可以被氧化,而(ér)不(bú)會(huì)被自然界還(hái)原。

【PM2.5】科學界認為,VOCs是PM2.5的前體物,在一定(dìng)條件下VOCs可以轉化成PM2.5。但按照老定義(標準(zhǔn)大氣壓下沸點低於250℃),VOCs在常溫下是液態(tài)顆粒物(wù),是氣(qì)溶膠(jiāo),是PM2.5,更有可能是影響視程的(de)PM1或PM0.5。VOCs應是PM2.5中有機物(wù)的主力,其來源應是(shì)機(jī)動車(chē)尾氣、油煙和工業VOCs。

【無(wú)關臭氧】有好事者照貓畫虎,根據來源把大(dà)氣中的物質也簡單分為氧化物和還原物。除二氧化碳外,燃燒的產物,是氧化物,一定條件下有氧化性,如二氧化硫和氮氧化物;從地下出來可以燃燒(shāo)的,是還原物,不具氧化性。說VOCs“參與大(dà)氣光化學反應”產生了臭氧或硝酸(酯),肯定是冤假錯案(àn),即使參(cān)與了,也是被綁架的受害者,正如美女是受害者,淫賊才是罪(zuì)犯(fàn)。“過氧乙酰硝酸酯(zhǐ)”的加害方是“過氧(yǎng)”和“硝酸”,受害者是“乙酰”和“酯”。“臭氧季(jì)”控製VOCs有(yǒu)如大戰風車,有(yǒu)指(zhǐ)鹿(lù)為馬之嫌。

【霾】因其(qí)物(wù)性,在(zài)不良氣象條件下,其凝聚(jù)大(dà)小不同,裹挾的汙(wū)染物不同,折光和視程效果也不同, “霾季” VOCs減排很重要。

按汙染範圍分,惡臭是局(jú)地汙染物,而VOCs是區域汙染物,應更關注其排放(fàng)總量,而非排放濃度、速率和排(pái)氣筒高度;與二氧化硫、氮氧化物等氣態汙染物的幹濕沉降(jiàng)不同,VOCs的氣溶膠態顆粒物PM2.5,可以被洗滌被氧化,但不能幹(gàn)沉降(jiàng)。

(二)現場核查之中醫大法

現場核(hé)查VOCs,可以用上中醫“望聞問切”之法:

【望】:走近工(gōng)廠,望廠房外的排氣管(guǎn),望通風設施,望收集(jí)處理,望工藝設備,望風機型式型號電機功率轉速(sù),看原輔材料使用(yòng)和管理,看環評看台賬記錄(lù)……

【聞】:聞氣味,聞車間環境(jìng)空氣味,聞原料氣味,對於某些末端治理工藝還可以聞排(pái)氣筒的氣味……

【問】:問行業,問生產工藝產汙(wū)工藝,問設備,問涉VOC原料用途用量……

【切】:摸,摸工(gōng)藝設備溫度,摸原料水性油性……

(三)現(xiàn)場核查遭(zāo)遇7個沒有

去年現場核查結束,發現(xiàn)的(de)問題(tí)林林總總,一開始總結了四個“沒有(yǒu)”:

【沒有工廠了】由於國際經濟形勢變化,地方和企業轉型加速(sù),一些VOCs企業找不到了,沒有了,大約1/6,從“深圳市市場監督管理局-商事信息信用查詢”網站了解到,有的異常經營,有的搬遷了,有的注銷了。

【沒有VOCs】有些企業確實沒有涉VOCs工藝和(hé)原料,到車間一點氣味都沒有,甚至(zhì)都沒有(yǒu)通風(fēng)。紙箱廠用變性(xìng)澱粉黏結水墨印(yìn)字,可(kě)以認為沒有VOCs產生。

【沒有措施】有的企(qǐ)業和行業被認定有VOCs產生和排放,但沒(méi)有做治理,甚至沒有(yǒu)做收集。

【沒有效果】噴塗等行業(yè)建廠時,多建有廢氣處理設施,包括車間(jiān)水簾(lián)櫃(guì)和樓頂(dǐng)噴淋櫃,線路板廠做了噴淋+活性炭吸附,但幾乎都沒有淨化效果。

後來隨著認識深入,有感而發,增加了兩個沒有:

【沒有治理技術】理論上VOCs治理技術很(hěn)多,有回收(吸收(shōu)、吸附(fù)、冷凝)和破壞(化學氧化、生物氧化、熱力或催化燃燒)兩大類別。但現(xiàn)實中,冷凝回收法、液體吸收法、吸附法(fǎ)、UV光解、低溫等(děng)離(lí)子體、膜分(fèn)離法、直接燃燒法、催化燃燒法、吸附-催化燃燒法等,能用(yòng)好(hǎo)、有效的幾乎沒有。

【沒有(yǒu)排(pái)放標準】家具製造行業(DB44/814-2010)、印刷行業(DB44/815-2010)、表麵塗裝(汽車製造業)(DB44/816-2010)、製鞋行業(DB44/817-2010)、集裝箱製造業(DB44/1873-2016)揮發性有機物都有廣東省行業(yè)排放標準,但都不能反映排放(fàng)情況,有和沒有一個樣,幾乎見不到超標的檢測報告。而北京市地(dì)方標準《工業塗裝工(gōng)序大氣汙染物排放標準》(DB11/ 1226—2015)所(suǒ)列汙染物依然是苯(běn)、苯係物、非甲烷總烴、顆粒物四項,隻有濃度限值,沒有(yǒu)總量要求,完(wán)全不能反映汙染(rǎn)控製要求。

再後來(lái)狗尾續貂,又增加了一個沒有:

【沒有檢測方法】經(jīng)常見到的檢(jiǎn)測數據低於標準值2個(gè)數量級,除(chú)了說明標準本身不適用外(wài),或可說明檢(jiǎn)測分析方法有問題。標準(zhǔn)所列的(de)三苯、非甲(jiǎ)烷(wán)總(zǒng)烴和總VOCs監測原理和方法都是用吸附管采集氣體樣品,通過熱脫附法(fǎ)將(jiāng)吸附的氣體注(zhù)入氣相色譜儀進行定性、定量分析。但是吸附環節材料或方法的任何失誤都會(huì)造成(chéng)檢測結果(guǒ)的巨大偏差。

沒(méi)有可(kě)信的檢測數據,很可能是因為沒有可靠的檢測方法。

(四)末端治理技術

揮(huī)發性有機化合物治理技術很多,魚目混雜,現實中常見的有:

【水(shuǐ)吸收】以早期噴(pēn)漆行業為主,主要是水(shuǐ)簾(lián)櫃和噴漆櫃,以(yǐ)去除過噴漆霧為主(zhǔ)要目的,但因結構過於簡單,氣水接觸傳質效果差,除(chú)漆霧(wù)的(de)效果都(dōu)很差。

一般認為溶劑不(bú)溶於(yú)水,水吸(xī)收對(duì)溶劑無效,但實(shí)際(jì)也並(bìng)非如此,常溫下幾種溶劑在水(shuǐ)中“溶解度”不低:乙酸乙酯(zhǐ)約70g/L,乙酸丙酯19g/L,乙酸丁(dīng)酯14g/L,環(huán)己酮(tóng)100g/L,丁酮約30g/L,丙酮與水混溶,隻是三苯微溶於水。

更重要的是,按照(zhào)WHO沸點50℃-260℃的定義,這些物質在常(cháng)溫水中是液態的,可以乳濁液形(xíng)式存在於水中,這個量就可以更大,雖然這些物質的蒸汽分壓不(bú)低(dī)。如果這些水能夠被市政(zhèng)汙水稀釋,可以在市(shì)政汙水處(chù)理廠被生化降解。

所以說,水吸收是VOCs淨化的有效方法之一。

如之類似或原理(lǐ)接近的還有納米氣泡、植物提取液吸收、生物酶/生化法等(děng),AB劑是用來分離漆渣的,與此無關(guān)。

【活性炭吸附】活性炭是多孔材料,可以吸附VOCs達到吸附平衡,但漆霧等顆粒物可能黏附活性炭表麵使其失效,烘(hōng)幹(gàn)出來的(de)VOCs溫度較高,吸附(fù)效果變差,間接冷卻投入大運行(háng)費用高,水冷卻氣體(tǐ)濕度大,吸附效果變差……很(hěn)難伺候。

最重要的是吸附平衡(héng),高濃度廢氣吸附容量大,或能達到20%,但20%又如何呢?能吸附多大體積的(de)高濃度有機廢(fèi)氣呢?工程上多是低濃度有機廢氣,吸附容量極低,效果(guǒ)極差,幾乎可以忽略不(bú)計,為了不(bú)添(tiān)堵,所以旁站式比穿透式好,假的比真的好,8000元一方的蜂窩炭和3000元(yuán)一噸的柱狀煤泥(ní)是一樣(yàng)的。

如果活性炭(tàn)吸附靠不住,那麽活性炭吸附(fù)+脫附再生回收/燃燒也是(shì)靠不住的,“固定相吸(xī)附-熱脫附”也說不清楚。

【UV光解/光氧/低溫等離子】這(zhè)兩年用活性炭吸附的少了,用UV光解(jiě)的多了起來(lái),但設備卻(què)良莠不齊。某些油煙淨化器廠,用靜電淨化器殼體(tǐ)裝十幾支紫外(wài)燈管,就升級換代為UV光(guāng)解淨化器了,不同的環保公司貼不同(tóng)的牌子。有人用φ38mm裝飾管切成300mm長並(bìng)排焊在一起,中間穿一根不(bú)鏽鋼焊絲,接上油煙(yān)淨化器電源,就是低溫等離子體了,氣體從不鏽鋼管和焊絲中(zhōng)間穿過就達(dá)標排放了。

判(pàn)斷這兩(liǎng)種東西好壞的標準就是在排放口聞味(wèi)道,有魚腥(xīng)味的是好的,有溶劑臭味的就是差(chà)的。那麽,問題來了,這玩意的淨化機(jī)理到底是什麽?光解?等離子體(tǐ)?受倫理(lǐ)、道義和商務(wù)限製,沒人願意或敢於說出實情:破壞VOCs的最有效的方法是臭氧氧化。在此省略500字吧。

【冷凝回收(shōu)】對高濃度有機廢氣應首先選用冷凝回(huí)收,比如電磁線圈真空含浸(jìn)和烘幹排氣屬高濃度廢氣,可以冷(lěng)凝回收,但沒(méi)有人嚐試。勁嘉印刷廢氣采用分子篩吸附/脫附回收。

【燃燒法】燃燒是最劇烈的氧化(huà),是最徹底的處(chù)理,有直接燃燒法、催(cuī)化燃燒法、吸附-催化燃燒法等,它們燃燒溫度和(hé)熱能利用效率不同,燃燒溫度和排煙溫度決定能源消耗(hào)和處理成本,是(shì)好東西但一(yī)般用不起,而且一般適用於高濃度廢(fèi)氣。

某汽車公司聲稱使用水性漆,但廢氣(qì)燃燒裝置卻在“正常”運行,這本身(shēn)就不(bú)正常(cháng),從沒(méi)見過不吃飯(fàn)也能一直(zhí)拉屎的。

(五)總結和建議(吐槽)

【整治思路】源頭改造是本,思路很清晰,方向很明確,但不能操之過(guò)急,急於求成,不能再出(chū)現生(shēng)物質鍋爐那樣(yàng)的(de)事情。在VOCs綜(zōng)合整治中,隻要往源頭改造的方向去做,隻要認賬,剩下(xià)的就是監管的事了。隻要硬件到位,使(shǐ)用比例可以(yǐ)不用太認(rèn)真,改造失敗損(sǔn)失慘(cǎn)重的(de)案例很多。

【排氣筒】VOCs是區域(yù)汙染物,不用在排(pái)氣筒擴散方麵(miàn)較勁,排放標(biāo)準的問題也太多(duō),還管他15米、200米+5米、6d+3d幹啥?有時真做不到啊,搭個人(rén)梯就能搞定的采樣,建1.5m2承重200kg/m2采樣平台多麻煩?在大氣汙染日益嚴重的當下,排氣筒是惹事的東西,何必高大上!

燃燒煙氣用含氧量替代過剩空氣係數後,《固定汙染源排氣中顆粒物測定與氣(qì)態汙染物采樣方法》(GB/T 16157)已經沒有多大用(yòng)了,應該及時廢止。

【檢測報告】既然見不到不達標的檢測(cè)報告,隻要標(biāo)準和標準值引用和評價正確(què),也不用太在意檢測時間和周期。

【注塑廢氣】不(bú)管是100-200g/噸還是(shì)1‰,注(zhù)塑的VOCs排放(fàng)總量有限,因原(yuán)料和加工溫度不同,車間可能存(cún)在惡臭或顆粒物汙染,但淨化方法畢竟不同,建議不要統一要求末端治理VOCs。

【活性炭】前麵談到活(huó)性炭吸附,既然效果(guǒ)有限(xiàn),使用方式、再生或(huò)更換就不再重要。關於廢(fèi)活性炭處置問題,搜索了(le)2016版《國家危險廢(fèi)物名錄(lù)》,表中(zhōng)有11個(gè)“廢活性炭”,似乎都與VOCs廢氣吸附無關。其中(zhōng)“HW06 廢有機溶劑與含有(yǒu)機溶劑廢物”表中2個“廢活性炭”是特指工(gōng)業生產中作(zuò)為清洗劑或萃取劑使用後廢棄的(de)含鹵(lǔ)素或有毒有機(jī)溶劑(jì)的。

【涉VOCs行業】塗料與油墨生產主要是過程(chéng)控製,圍簾屬畫蛇添足;橡膠製品業(煉膠、壓延、壓出、成型、硫化等)和塑(sù)料製品(擠塑、注塑(sù)、吹塑(sù)、壓延、層壓等工藝(yì)加工成(chéng)型)製造主要是煙塵(chén)和(hé)惡臭,不應(yīng)視為VOCs;醫(yī)藥製造(zào)分離和提取使用有機溶劑(jì),有回收處理;電子工業主要是含浸(jìn)、線路板絲印和有機清洗;印刷主要是覆膜(mó)和輥筒清洗,油墨在其(qí)次;紙品包裝物幾乎不排放。黑色金屬冶煉“燒結”排放“異(yì)戊烷、1-丁烯、乙烯、乙烷、丙烷、苯、甲苯(běn)、二甲苯、1.2.4-三甲苯、乙苯。”

石化(huà)和表麵塗裝是工業VOCs的主要來源,VOCs綜合整治(zhì)應按行業(不要按名單)穩(wěn)步推進(jìn),不能操之過急,急於求成。廣(guǎng)東省固定汙染源揮發性有機物1434家(579家已治理+855家未治理),重點監管(guǎn)企業中,很多(duō)企業實際排放量很(hěn)小,有的不涉及VOCs。

VOCs控製和減排需要精準發力,不能風(fēng)聲鶴唳,草木皆兵。

【減排目標(biāo)】不知道138萬噸是怎麽算出來的,也不知(zhī)道42萬噸怎麽實現,基層管理和執法的同誌更關心年底60%或100%,專(zhuān)家可以按照理想滴水不漏,可以和督察(chá)執法(fǎ)一樣嚴格,但基層環保考核怎麽辦,企業怎麽辦,為了誰依靠誰……又想多了。

【專家的擔當】知道“回字有四種寫法”,就很博學很有才了,就是(shì)專家了,但還要會寫字,會寫四種回字。光知道車間處理“一類汙染(rǎn)物”、排氣筒高度、直筒段長度、密閉作業……是遠遠不(bú)夠的。

廣東省環境保護廳印發《揮發性有機物(VOCs)汙染防治專家(jiā)庫(kù)》及專家管理辦(bàn)法,把107尊泥塑開了光,但是神是魔還有待實踐和時間檢驗。

“專家(jiā)是用來解(jiě)決技術問題的,不是用來鄙視他人的”,在廣東省揮發性有機化合物汙染防治中,專家要有所作為,要有擔當,那麽(me)多教授、博導、博士、研究員,那麽好的(de)試驗條件,那麽多的科(kē)研經費,可以指導行業(yè)和企業做好VOCs汙染(rǎn)防治,切實減排。

“YOU CAN YOU UP!NO CAN NO BB”,專家做不好的,不要期望(wàng)企業能做好,深(shēn)層的做不好,表(biǎo)麵文章也沒用。

專家應像華南研究(jiū)所岑研究(jiū)員、東莞環科所鄧工那樣,大膽試驗,努力探(tàn)索,為環(huán)境保護(hù)做點實事。


  
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