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有效控制挥发性有机物污染, 实施在线监测是时候了

一、背景(对挥发性有机化合物污染实施在线监测的必要性)
1、挥发性有机化合物(VOC)对大气环境和人类健康危害大
炼油、石油化工、油漆和涂料制造、印刷、电子与机电产品制造、橡胶、塑料、皮革、玩具等许多行业都会产生挥发性有机化合物(VOC),例如,苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、甲醇、乙二醇……等有害类物质,对大气环境和人类健康都有很大的影响。

例如,传统涂料用有机溶剂作为稀释剂,含有大量的挥发性有机化合物(VOC),仅涂料施工,目前我国就有数十万吨的溶剂挥发到大气中。据统计,我国每年约有220万吨VOC排放到空气中,相当于13亿中国人连续16个小时吸入空气的总和,并以年均9%的速度递增。数据显示,在VOC的排放总量中,工业溶剂约占30%,成为主要的排放源之一,而涂料胶黏剂的VOC排放约占工业溶剂的70%。年排放总量达到400万吨,大约是6000万辆车一年的VOC排放总量,相当于燃烧2.7亿吨煤的排放量。

挥发性有机化合物(VOC)通过吸入或皮肤接触对人体造成伤害。当VOC达到一定浓度时,短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重时会出现抽搐、昏迷甚至死亡,并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果。

VOC是造成酸雾、烟雾、地面臭氧的主要原因之一,地面臭氧层是指距地面10km范围内的对流层中的臭氧。高浓度的地面臭氧对人体有害,浓度超过0.3pdmd时会导致人体出现如头疼、胸闷等不适症状。溶剂挥发是继汽车尾气排放及烟雾飘尘之后的第三大空气污染源。环境保护部国家环境分析测试中心主任理学博士黄业茹说:“光化学烟雾的形成主要条件就是VOC的存在,不光如此,VOC对生态环境和人体健康都有着巨大的危害。”黄业茹在介绍挥发性有机物及其环保控制标准时说,VOC多半具有光化学反应性,会产生二次污染物。

近年来臭氧污染越来越受到关注。据粤港监控网络在2006年~2010年间监测到的数据显示,臭氧浓度的年平均值上升了10%,是二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)和可吸入颗粒物(PM10)四个监测指标中唯一上升的。在发布2010年粤港珠三角区域空气监测报告时,广东省环保厅有关负责人表示,这反映出区域内的光化学污染仍未改善,需要推行有效的污染物减排措施,以进一步改善空气质量及光化学污染问题。

当前挥发性有机化合物(VOC)的排放量不断增加,已经成为我国重点城市和局部区域大气复合污染的主要原因之一。为了摸清VOC的污染现状,北京市开展了VOC污染源普查。调查结果表明,北京的VOC污染源种类繁多,排放的污染物成分复杂,烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮、醚、酯都存在。在工业有机溶剂使用造成的VOC排放中,涂装工艺和包装印刷(含书刊纸质印刷)行业是占比例最大的两个行业。

2、挥发性有机化合物污染治理存在的问题
近年的污染投诉,废气污染投诉所占比例最高,而废气污染投诉中,主要是有机溶剂废气、污水和垃圾恶臭废气、饮食业油烟等污染扰民。
北京市在VOC污染源普查中发现,涉及有机溶剂使用装置的大多数中小企业无治理能力,即使是具备治理能力的企业,技术水平也不高,运行管理不到位。
对于挥发性有机化合物污染的治理,以往所用的方法大多数采用活性炭吸附。被活性炭吸附的挥发性有机物或其它恶臭废气,无法变成无毒成分,需要定时对活性炭进行脱附(俗称解吸)和对脱附物进一步处理和处置。活性炭解吸需要配备加热脱附的热源(锅炉或电加热蒸汽源),活性炭脱附的释放物要用浓缩---催化燃烧或其它工艺方法进一步处理,否则造成二次污染。这样,整套废气处理设施就很复杂,投资和运行费用很大,操作管理很麻烦,易产生二次污染是它的致命弱点,高风阻、高能耗也是活性炭吸附法的弊端。

活性炭吸附一般几天或一两个月就要进行脱附处理,活性炭不断地吸附、脱附,容易破碎,每次脱附的结果是活性炭的吸附效率逐渐下降,因而处理效果不稳定,活性炭破碎以致一两年就要全部更换。若不进行脱附而采用活性炭丢弃法,则需要频频更换价钱较高的活性炭,不但麻烦而且经济负担更重(以处理15000m3/h风量的有机溶剂废气需2吨活性碳、每个月更换一次计,每年仅活性炭就要16.8万元)。活性炭脱附再生或更换都需要在废气治理设施停止运行的状态下进行,频繁的操作必然影响企业产品的正常生产。
因为活性炭吸附法存在操作管理麻烦、运行成本高、再生难,净化效果不稳定等问题,为了减少投资和运行费,相当多企业往往活性炭已经吸附饱和了也不进行脱附或更换,污染治理效果丧失。因而,尽管有净化装置,但净化装置不起作用。事实上,废气处理设施中的活性炭早已失效而又不更换的情况很普遍。例如,某轮胎厂的十几套炼胶废气活性炭处理装置,没有配套脱附设备,活性炭已经被炼胶废气中的溶剂油浸润,活性炭设备底部一大滩黑色的油状物,表明活性炭长期不更换,已经完全失效,因而长期被投诉;某开发区几间大型外资印刷线路板生产企业的有机溶剂废气处理也是仅有活性炭吸附装置而没有配套脱附设备,询问何时更换过活性炭,竟然无法回答;某工厂的喷漆车间虽然配置有活性炭--催化燃烧装置,但仍然长期被投诉,看上去设备尘封已久,表明净化效果甚差;江门市某大型涂料企业(产品出口),12台活性炭吸附装置也没有配套脱附设备,新建涂料车间“三同时”废气处理仍旧采用不配套脱附设备的活性炭吸附装置,而不采用处理效果好、长期稳定、操作简便、运行费用低廉、但投资稍高一些的治理技术,显然,图的是节省投资,只要投产时验收合格就可以过关,钻环保日常检测和监督跟不上的空子,多年来确实未受到过处罚,企业能糊弄就糊弄。这种现象比比皆是,因此可以说,现时用活性炭吸附法处理有机溶剂废气、污水、垃圾恶臭废气的实际效果甚微,治理设施形同虚设。按照《关于控制重点行业挥发性有机物排放的通告》,2010年9月30日前广州市全市炼油、石油化工、油漆和涂料制造等11个行业4000多家企业完成挥发性有机物治理排放整改,但是,如果只要安装了活性炭吸附装置就算达到要求,而上述存在的问题没有根本性的措施解决,这样的举措的实效到底有多大呢?

治污成本高,违法成本低,加上长期以来重经济、轻环保的发展惯性尚未得到根本扭转的情况下,有些企业治污效果差甚至偷排的情况不可低估;此外,以往缺乏妥善、彻底和简单、易管理的挥发性有机化合物治理技术以及环保部门监管方法落后也是重要原因。因此,实施挥发性有机化合物污染的在线监测以及加强其治理先进技术的示范与推广,是下一步大气污染防治工作的重点之一。

3、对挥发性有机化合物污染实施在线监测是时候了
近年,我国在锅炉燃烧废气安装烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的在线监测,在重点企业安装水污染物的在线监测都已取得很好的成绩。那么,下一步需要实施在线监测的对象应该是什么?
颗粒物、挥发性有机物污染防治被列为我国“十二五”污染减排重点工作之一。
2011年3月31日,省环保厅在中山市召开广东省工业挥发性有机化合物污染治理技术交流会,要求各地环保局、各企业和有关科研机构全力以赴,打赢挥发性有机化合物污染治理攻坚战。会议指出,我省挥发性有机化合物污染治理工作迫在眉睫,主要表现在:一是涉及企业量大面广,目前列入挥发性有机物重点监管名录的1840家企业,涵盖了印刷、家具、制鞋、表面涂装、石油加工、集装箱等十多个行业;二是治理工作时间紧,根据大运会空气质量保障工作和清洁空气行动计划的要求,除肇庆市外的珠三角各市企业要在2011年7月31日前完成治理任务,肇庆市最迟也要在今年底完成;三是各种治理技术、设备良莠不齐,在一定程度上阻碍了挥发性有机化合物污染治理工作。为确保挥发性有机化合物治理工作的顺利推进,会议提出三点要求:一是各地环保局要积极引导本地区挥发性有机化合物污染治理工作,通过政策扶持、加强监管、加大宣传,确保印刷、制鞋、家具、汽车制造四个典型行业挥发性有机物排放源稳定达标,积极推动其他行业挥发性有机污染物治理工作,确保重点监管企业按时完成挥发性有机物污染治理工作,实现达标排放。二是各企业要增强社会责任感和主人翁意识,在创造经济效益的同时,自觉承担企业责任,按照“谁污染,谁治理”和“三同时”的原则加大投入、加快进度,切实履行应尽义务。三是有关科研机构要结合我省实际,加大创新力度,开发具有自主知识产权的挥发性有机物污染治理技术,为企业提供新型、实用、经济的治污技术。

为了有效控制排放量较大、污染危害较大的挥发性有机化合物污染,促进和保证挥发性有机物排放源稳定达标,有效改善大气环境质量,下一步实施挥发性有机化合物污染在线监测是时候了。

二、技术支持设想(挥发性有机化合物污染实施在线监测的可行性)
挥发性有机化合物(VOC)的污染物种类很多,一个企业排放的废气中往往含有多种挥发性有机化合物,对每一种挥发性有机化合物都安装一台在线监测仪显然不现实。因此,可考虑实施在线监测一项“非甲烷总烃”,则可监测大部分挥发性有机化合物治理前后的排放浓度,可以衡量其污染物排放的变化和治理后的稳定性,促进企业加强治理设施的操作管理和维护,或者选用(更新为)新型、实用、经济的治污技术设备。这样,实施挥发性有机化合物在线监测既简单又有效。“非甲烷总烃”见中华人民共和国《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)第33项指标。

目前,外国VOC检测仪产品的价格只有2~3万元一台,配上其他设备甚至数据传输设备,其费用估计只有企业安装水污染物在线监测的三分之一左右。