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【申貝氣體檢測案例】某化學工業園區VOCs污染問題初探
閱讀：3488發布時間：2015-12-1
針對某化工園區重點行業企業揮發性有機物(VOCs)污染問題，通過對其中50家企業的原料、設備、數據調查以及現場考察，總結其VOCs的使用種類與數量、治理設備與排放情況。對一些典型VOCs排放企業分析，提出針對性減污措施。根據化工園區的VOCs特點與危害性，提出管理、控制、治理等方面的建議。
隨著工業的發展，近年來各大城市大氣污染問題日趨嚴峻，尤其是空氣中各類揮發性有機物(VOCs)，引起社會各界廣泛關注。VOCs具有揮發性，儲存、運送、混合、攪拌、清洗、涂裝、干燥及其他處理工序均可能造成VOCs的排放，種類繁多，涉及烷烴、烯烴、炔烴、醇、醛、酮、羧酸、酚、醚、酯等。
盡管大氣中VOCs的濃度相對于其他化學組分較低，但這些痕量有機物在大氣中的化學反應會顯著改變大氣化學和物理性質，繼而影響空氣質量。大氣VOCs-NOx-O3反應體系中，VOCs可與羥基自由基(˙OH)等引發氧化反應，產生過氧烷基、HO2等自由基中間體，促使一氧化氮(NO)向二氧化氮(NO2)轉變，zui終光解形成臭氧。同時，生成氧化性較強的二次有機物，如過氧乙酰硝酸酯(PAN)、有機硝酸鹽等。由于其蒸氣壓較低，可通過成核作用、凝結、氣粒分配等過程形成而二次有機氣溶膠(SOA)，而SOA是PM2.5的重要來源之一。因此，城市地區高濃度臭氧和細顆粒物的形成大多與VOCs的光化學反應過程有關。
VOCs的大量排放不僅造成環境污染，還嚴重影響人體健康。歷*發生的洛杉磯光化學煙霧事件、倫敦煙霧事件都與大量排放的VOCs有關。VOCs中很多是有毒物質，如甲苯、二甲苯、甲醛和丙酮等。有些有機物易燃易爆，稍不注意就會有嚴重的惡性事故發生，造成生命財產損失。有機物的揮發還造成物料損失資源浪費，無形中加大生產成本，阻礙經濟發展。研究VOCs的污染治理，對環境保護有重要意義。
1、受調查企業VOCs主要來源
為了解化工園區VOCs的排放與治理情況，調查了江蘇某化學工業園區內部分重點行業企業。調查的50家企業包括化工類、塑料制品業、農藥制造業和倉儲業等4大行業，排放的廢氣種類包括VOCs、粉塵和惡臭。調查發現，化工企業排放的廢氣主要為VOCs，種類繁多，成分復雜，從非極性的烷烴到極性的醛、酮、醇等。塑料制品業產生的廢氣主要來自物料加熱、熔融分解產生的VOCs，在切割、粉碎階段還會產生碎屑粉塵。農藥制造業產生的廢氣主要為粉塵與VOCs。倉儲業則多因設施未密封造成VOCs的逸散。除此之外，某些企業內的污水處理設施散發的VOCs也成為園區內VOCs排放的來源之一。
2、受調查企業VOCs使用及排放現狀
根據調查數據統計，園區內被調查的50家企業中有23家企業的VOCs使用量可以獲得，企業VOCs排放的處理設施為火炬燃燒、洗滌吸附塔、活性炭吸附、熱氧化爐、負壓回收、膜分離、冷凝回收、酸洗、堿洗等共41套，處理效率均在75%以上。具體數據如表1所示。
由表1可見，這23家企業對各類有機物的年使用量達114萬t，除進入產品外，還有部分在儲存、轉運、生產等過程排放。23家企業年廢氣產生量為61.4t，占VOCs投入量的0.0054%。根據計算，這23家企業在處理設施正常運轉的情況下，年VOCs有組織排放量約為10.7t。如再考慮有些裝置不能正常運行，及無法估算的VOCs無組織排放，則污染問題更大。因此，有必要對上述受調查企業的VOCs可能來源與處理情況作詳細分析。
2.1化工企業產生的VOCs及處理現狀
上述調查的50家企業中有43家屬于化工企業，占比86%。這43家化工企業產品涉及范圍廣，各種有機物的使用量巨大，產生的VOCs種類也更為繁雜，主要來源分為2部分:一是企業的生產加工;二是物料的裝卸與儲存。各企業針對自身排放污染的特點選用了不同的處理方式，企業產生的VOCs及采用的處理方式見表2。
43家化工企業共有85套不同處理設施，包括油氣回收、廢氣收集、水洗、除塵裝置等，處理設施的效率均在75%以上，其中只有2家效率在90%以上。據測算，在采用VOCs處理設施前，43家化工企業年產生VOCs58.3t，各處理裝置運行后，每年可減排VOCs43.8t。因此，即使在所有VOCs處理裝置都正常運轉情況下，仍有14.5tVOCs排入大氣。
物料的裝卸和儲存會產生大量有機廢氣。調查的有儲存設備的21家企業均采用罐裝形式，并配有固定頂或內浮頂以及氮封裝置。部分企業在罐頂配有氣相平衡總管、液相管、安全閥、淋水系統等，在安全閥前側裝有閥門和管道，泄壓排氣和事故情況下安全閥排放氣將會通過管道送往處理系統。只有少數幾家企業還存在使用桶裝原料的情況，造成了一定量的有機物無組織排放。
為防止在卸料過程中造成有機物揮發，運輸物料的卡車或槽車也有所改進，如設有氣相平衡管，使用**的裝卸技術等。以某企業的醋酸乙烯裝卸為例，槽車裝卸時通過金屬軟管，用泵抽取槽罐車內的物料進入醋酸乙烯儲罐，設有氣相平衡管平衡輸送壓力。裝卸結束后，液位開關自動報警，關閉泵和閥門，氮氣吹掃殘留物料，減少無組織排放，呼吸罐廢氣通過管道連接火炬系統燃燒處理。計算表明，該裝卸過程幾乎沒有物料損失，現場調查也沒有明顯氣味。
然而，有些企業對VOCs的排放重視不夠。現場調查發現，少數化工企業無組織排放嚴重。在對某企業整個生產流程共20個單元密閉檢測后，發現共有102處泄漏點，約占檢測點總數的1%，泄漏點的物料質量濃度都在115mg/L～1750mg/L之間，造成VOCs無組織排放，降低了廢氣處理設施的效率。
2.2倉儲業產生的VOCs及處理現狀
在調查的50家企業中有4家企業屬倉儲業，涉及的物料有石油液化化工原料、甲醇、醋酸、醋酸乙烯酯等，VOCs排放主要來于物料的儲存與運輸。據測算，這4家企業每年共產生9.34t廢氣。
為防止物料揮發，4家企業都在物料儲罐設置呼吸閥并加以氮封，有部分儲罐的呼吸器設置了活性炭吸附和水封處理，呼吸閥產生的呼吸氣通過引風機送往活性炭吸附催化燃燒裝置處理。在物料的輸送方面設置膨脹管，使得裝車裝船管道中的殘余物料可通過膨脹管回到儲罐中。同時設置氣相平衡管一體式的鶴管，密閉裝卸。裝運過程基本都在密閉條件下進行，且配備有掃線系統，將裝卸管道中的殘余物料吹掃至儲罐中。在廢氣處理方面有2家企業建有壓縮冷凝/膜/吸附三效重疊廢氣處理工藝，1家采用活性炭吸附/催化燃燒裝置，還有1家采用水洗/活性炭吸附工藝。
在一系列的有效措施處理后，4家企業年VOCs減排量為6.91t，仍有2.43t的廢氣排入大氣造成污染。而且，現場調查后發現有些設備仍有需要改進之處，例如部分呼吸氣直排、部分裝卸車采用上裝鶴管等。
2.3其他行業VOCs排放情況
調查企業中有2家企業屬于農藥制造業。企業1主要從事液劑、粉劑農藥和化肥的生產，每年生產3000t各種農藥。企業2主要從事乳油、粉劑和水劑的生產，每年生產1950t低毒農藥。該企業所使用的物料基本為高沸點農藥，不易揮發，有機污染物產生量少，然而現場調查后發現在混合靜置階段仍有少量無組織廢氣產生。數據顯示這2家企業每年廢氣產生量為2t。經過企業的處理裝置處理后，年減排量1.5t。
調查企業中有1家企業屬于塑料制造業。企業年消耗高密度聚乙烯3000t、色母粒30t，每年生產910萬只不同規格的塑料桶，VOCs污染主要產生于物料加熱熔融的分解。現場調查發現，企業未收集吹塑機和注塑機物料加熱過程產生的VOCs，造成VOCs無組織排放。
3、
結語
為減少VOCs的產生，建議應從以下幾點入手:
(1)重點行業企業應充分認識VOCs排放危害，把降低VOCs排放作為己任。根據企業自身特點，落實消除VOCs排放措施，并確保VOCs處理設施正常運轉。
(2)從原料的儲存、轉移到企業的生產加工各環節，采取措施統一收集、集中處理，減少無組織廢氣的排放。落實省市有關石化化工企業VOCs污染的整治方案與防治措施，泄漏嚴重的企業要實施LDAR(泄漏檢測與修復)技術。
(3)針對不同企業排放的VOCs成分采用合適的處理技術，回收利用可用成分[16]，以求達到處理效果。在有條件時，盡量采用尾氣燃燒爐，將有害物質轉化為無害物質。園區可以考慮將相鄰的化工企業的排放氣體通過管道輸送集中，形成規模后由燃燒爐燃燒。
(4)企業應安排有關機構和專門人員負責VOCs污染控制的相關工作。完善各處理設施運行臺賬記錄，客觀記錄運行情況。定期對VOCs輸送的管道與裝置進行檢查，發現問題立即解決。對一些易燃易爆或毒性大易揮發的物質的儲存、生產場所應安裝在線監測報警系統，避免惡性事故的發生。
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