醫化行業揮發性有機廢氣（VOCs）排放特征及防治對策

萬 林 王 浩 胡慶年

（臺州市環境科學設計研究院,臺州 318000）

引言

隨著醫化行業的發展，隨之而來的環境污染問題日益凸顯，特別是醫化行業有機廢氣的區域環境污染，嚴重影響居民的正常生活，制約區域經濟發展。在醫化行業中大量使用有機溶劑（如DMF、苯系物、有機胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等[1]），揮發形成了具有刺激性氣味和惡臭的氣體，并具有一定毒害性，長期排放必然惡化區域大氣環境質量，并對附近居民的身體產生危害。

世界貿易組織提出揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds）是指在常溫下，沸點在50℃～260℃的各種有機化合物[1]。揮發性有機化合物按其化學結構，可進一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等，目前已鑒定出的有300多種。最常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯（TDI）、二異氰甲苯酯等。惡臭是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環境的氣體物質[2]。

醫化企業使用的有機溶劑種類多、產生點位復雜，如儲運輸送、反應過程、末端治理等很多環節均會有VOCs產生。對醫化行業VOCs排放特征的調查是VOCs防治基礎和關鍵，只有全面了解污染物種類、排放點位、排放方式，才能從源頭到末端全面削減企業VOCs的排放，減少周邊大氣環境污染。同時，醫化行業VOCs排放特征調查也為環保行政主管部門掌握醫化企業廢氣污染規律提供了大量信息，有利于開展醫化行業的廢氣整治和環保監管。

1.醫化行業VOCs排放特征

醫化行業VOCs產排點位主要為物料儲運輸送、生產過程及末端治理等。VOCs產排特征分析首先需判定敏感物料，以敏感物料為基礎對其產排關鍵點位進行全面調查分析。

1.1 物料敏感性的確定

根據物料的理化性質（如嗅閾值、毒性、沸點等參數）、物料的排放量及環境容量等來確定其敏感值大小。

物料敏感值計算：

物性敏感值可通過公式（1）～（8）[3]計算，其計算公式如下：

式中：X：物料的嗅閾值，mg/m3；

LC50：動物半數致死濃度，mg/l；

LD50：動物半數致死劑量，mg/kg；

t沸：敏感物料的沸點，℃；

C0：物料固有敏感值；

C0i：某企業第i種物料固有敏感值；

Qi：企業第i種物料排放量；

Ei：第i種物料的區域環境容量；

Ki：物料敏感值加權系數；

Cki：某企業的第i種物料加權敏感值；

Ci：某企業第i種物料相對敏感值，%。

根據公式（1）～（4）計算出C1、C2、C3、C4，取C1、C2、C3、C4倒數的最大值可計算得到物料的固有敏感值C0。將某企業第i種物料的使用量與該物料的區域環境容量相除，可計算得到該物料的敏感值加權系數Ki；第i種物料的固有敏感值與其加權系數相乘，可計算得到相對敏感值CKi。

企業的第i種物料的相對敏感值CKi，占企業所有物料總相對敏感值∑ (CKi)的比例為該物料的相對敏感值Ci。

敏感物料的確定

將企業各種物料的相對敏感值Ci由大到小排列，再逐個相加計算累計相對敏感值。當累計相對敏感值達到80%以上，此時所包含的各個物料可確定為企業的敏感物料。

1.2 儲運輸送VOCs排放特征

通常醫化企業小劑量敏感物料以桶裝儲存，采用真空抽料的方式輸送；大宗量敏感物料使用儲罐儲存，采用輸送泵輸送。敏感物料儲運過程VOCs排放特征見表1。

表1 儲存、輸送過程VOCs排放特征

1.3 生產過程VOCs排放特征

醫化企業生產過程VOCs排放主要發生在投料、反應、溶劑回收、過濾、離心、烘干、出料等操作單元。各單元操作特征：①投料：小量敏感物料使用真空抽料，大量的敏感物料使用泵投料或泵輸送至高位槽投料；②反應：反應釜的放空口經冷凝回收溶劑后排空；③溶劑回收：蒸餾釜的放空口經冷凝回收后排空，若使用減壓蒸餾，則廢氣進入真空系統后外排，回收的溶劑暫存至接收罐；④過濾、離心：使用敞口式離心機或敞口式過濾器，采用密閉離心機、過濾器出料時敏感物料直接暴露空氣中；⑤烘干：烘干廢氣進入緩沖罐后排放，出料時敏感物料直接暴露于空氣中。生產過程中VOCs排放特征見表2。

表2 生產過程VOCs排放

1.4 “三廢”治理VOCs排放特征

醫化企業在“三廢”治理主要環節包括廢水收集、廢水處理、廢氣收集、廢氣處理、固廢儲存、運輸等。各環節特征為：①廢水收集：生產廢水通過管路接入車間外圍的污水收集池，經管道送至廢水站；②廢水處理：生產廢水進入收集池或調節池，通過生化處理、沉淀分離后外排，生化污泥經壓濾后外運處置；③廢氣收集：各廢氣產生點位經過廢氣支管、廢氣干管，引入廢氣處理裝置；④廢氣處理：收集的廢氣經過末端處理設施處理后高空排放；⑤固廢儲存：各車間產生的固廢根據特性分類儲存至具有防雨、防腐、防滲的規范固廢堆場；⑥固廢運輸：固廢堆存到一定量時，統一由有資質的處置單位外運處置。 “三廢”治理過程中VOCs排放特征見表3。

表3 污染防治過程VOCs排放

2.醫化行業VOCs防治措施

醫化行業VOCs的防治應堅持“以防為主，防治結合”的原則，首先從源頭上減少廢氣產生量；其次做好廢氣的分類收集回收預處理；最后進行高效末端處理。

2.1 VOCs源頭控制

醫化企業VOCs廢氣排放的根源是易發揮物料的使用，源頭控制必須進行工藝優化，通過減少反應步長，尋找低毒性、低臭、低揮發性的非敏感物料替代，減少敏感物料的用量。

另外，醫化企業生產裝備、管理落后，廢氣排放點位復雜、排放量大、難以有效收集，是廢氣污染的關鍵原因，各操作設備單元提升方式如表4。

表4 各單元操作須提升的裝備

醫化企業生產車間系統設計落后、管路繁雜、臨時性管路多、人工控制為主、自動化水平低，也是導致廢氣污染的重要因素。為了減少VOCs的排放點源，必須加強清潔生產。在設計、安裝方面，必須進行總體規劃、系統設計、規范建設、精密安裝；在過程控制方面，應進行GMP認證，以提高信息化、自動化水平；提倡連續化生產工藝和定量化控制技術，減少VOCs廢氣產生量。

2.2 VOCs收集

醫化企業VOCs的收集是處理的前提，不同的廢氣排放點位需采用不同的收集方式，將無組織廢氣轉化為有組織廢氣，并進一步通過預處理回收，不同環節廢氣收集及預處理措施如表5。

表5 各點位VOCs的收集措施

2.3 VOCs末端處理

國內外VOCs末端處理技術的優點、缺點和適用范圍，對比如表6。

表6 各廢氣末端處理設施的調研情況

通常醫化企業反應步驟較長，使用的敏感物料多，排放的廢氣成分復雜、含量不均，使用一種廢氣末端處理設施處理，難以達到預期的處理效果。對各類VOCs廢氣可按照酸性廢氣、水溶性廢氣、高濃度高沸點有機廢氣、高濃度低沸點有機廢氣、低濃度有機廢氣、污水站和固廢堆場的惡臭廢氣等，分別采用一種或多種方法聯合處理。通過加強廢氣的分類分質收集、分類分質預處理，可有效減少VOCs排放總量，并降低VOCs處理成本，不同廢氣的分類處理方式見表7。

表7 醫化廢氣的處理方式

3.結語

醫化行業VOCs防治優先考慮源頭控制，通過原料替代、工藝改進、裝備提升從源頭減少廢氣產生量，并進一步加強廢氣分類收集、分類回收，減少廢氣排放量；對于難以回收利用的廢氣需根據廢氣特征進行末端處理，減少VOCs最終排放量。

醫化企業有機廢氣治理技術方法多樣，在選擇廢氣治理技術上需根據企業自身的廢氣排放特點，因地制宜、對癥下藥，選擇合適的治理措施，通過強化廢氣分類收集，將預處理回收、末端處理多技術、多方法相結合。對于有條件的醫化園區，可考慮由園區統一建設VOCs廢氣末端處理裝置，對園區企業廢氣集中進行末端處理，既可以減少企業的環保投入，也可以減少運行的環境、安全風險，便于監管部門監督管理。

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