淺談涂料行業VOCs廢氣的環境影響評價要點

陳維族

(福建高科環保研究院有限公司，福建 泉州　362000)

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淺談涂料行業VOCs廢氣的環境影響評價要點

陳維族

(福建高科環保研究院有限公司，福建 泉州362000)

【摘要】隨著對環境質量要求不斷提高，揮發性有機化合物(VOCs)的排放日益引起人們的關注。在開展涂料制造項目環境影響評價的實際工作基礎上，總結出針對涂料行業VOCs的評價方法供參考，提出在環評工作中如何識別VOCs作為評價因子和如何計算排放量，并對VOCs的控制措施進行了論述。

【關鍵詞】揮發性有機化合物(VOCs)；排放量估算；控制措施

我國是涂料生產和消費的大國，2015年我國涂料總產量達1711萬噸。涂料在生產過程中用到大量的有機溶劑，由此產生的揮發性有機化合物(簡稱為VOCs)是涂料行業主要的工藝廢氣。按照世界衛生組織的定義，VOCs是指沸點在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa，在常溫下以蒸汽存在于空氣中的一類有機物[1]。VOCs在國內兩大空氣質量難題(PM2.5和臭氧)中扮演著關鍵角色，而且大約有30%的種類屬于有毒空氣污染物，直接危害人體健康[2]。本文主要論述涂料制造項目開展環境影響評價時，如何識別VOCs作為評價因子和計算排放量以及提出相應的控制措施。

1評價因子的篩選

評價因子的選擇，應從各揮發性有機物組分的毒性和對環境的影響，以及現有的環境標準和法定監測方法綜合考慮。我國大氣污染物排放標準體系的現狀是綜合排放標準和行業排放標準并行，目前除了北京、上海等地區有地方大氣污染物排放標準外，大部分地區仍執行國家制定的《大氣污染物綜合排放標準》，由于該標準沒有規定VOCs排放限值，因此采用非甲烷總烴(簡稱為NMHC)作為評價因子可以彌補不足。VOCs所涵蓋的范疇大于NMHC，《固定污染源排氣中非甲烷總烴 氣相色譜法》中將NMHC定義為“指除甲烷以外的碳氫化合物(其中主要是C2～C8)的總稱。在本標準規定的條件下所測得的NMHC，是于氣相色譜火焰離子化檢測儀器有明顯響應的除甲烷外碳氫化合物總量，以碳計”。

涂料企業生產過程所用的溶劑為《大氣污染物綜合排放標準詳解》所列的污染物必須作為有機廢氣的評價因子。對于該標準沒有列出的，可以參考地方標準或國外相應的標準，但應作出說明，并報環保主管部門批準后執行。在污染物源強分析時，還應注意苯系物、NMHC、VOCs的相互關系。

2涂料行業VOCs排放量估算方法

涂料業生產過程中VOCs產生來自于物料生產、輸送和加工等過程。主要VOCs的排放源項有：工藝廢氣排放；有機液體儲存揮發損失；設備動靜密封點泄漏；廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散；實驗室廢氣排放等。針對涂料生產企業開展環境影響評價時，提供VOCs排放估算可供參考的計算方法。

2.1工藝廢氣排放

涂料生產過程中的有組織工藝廢氣排放源可以采取實測，即通過測定排放口氣體流量乘以濃度進行計算，同時應注意排風凈化裝置的捕集效率，估算出無組織散逸的VOCs排放量。在涂料制造項目開展環境影響評價時，還可以通過與同類型廠家的類別調查分析進行估算，但往往類比數據取得較為不易，且不同的涂料企業產品中原料組成差別也較大，因此采用公式法進行估算是比較可行的。

涂料工藝廢氣VOCs排放量公式法可采用中原大學生物環境工程學系趙煥平編制的《有機溶劑揮發量之估算方法》，在有機溶劑飽和蒸汽壓介于95.3～1.4mmHg范圍內，且在無風之條件與溫度趨近于25℃時，可用下式估算其揮發量：

式中：E工藝為有機溶劑揮發量，g/min；P為25℃溫度下有機溶劑飽和蒸汽壓，mmHg；M為有機溶劑分子量，g/mol；F為容器與大氣接觸之表面積，m2。

2.2儲罐揮發損耗

有機液體儲存通常采用儲罐，儲罐呼吸損失是涂料企業VOCs重要的排放源之一。目前，國際上得到廣泛認可的定量方法是EPA推薦方法及其對應軟件TANK4，美國EPA建議其國內各級管理部門、咨詢公司和企業采用該軟件估算儲罐VOCs的排放量，體現了該方法的權威性。歐盟廣泛使用TANK軟件進行排放量的精確計算；澳大利亞在建立本地氣象模型的基礎上利用TANK軟件計算澳大利亞排放清單(NPI)列出的有機污染物質。

在涂料制造項目開展環境影響評價時，推薦采用TANK軟件方法對儲罐揮發的VOCs進行排放量估算。

2.3設備、管道的泄漏

設備、管道泄漏是指設備組件密封點的密封失效致使內部物料逸散至大氣中，造成VOCs排放的現象。設備組件密封點通常指泵/攪拌器、壓縮機、泄壓設備、放空閥或放空管、閥門、法蘭及其連接件或儀表等動、靜密封點。

在涂料制造項目開展環境影響評價時，推薦采用美國EPA平均排放系數法計算設備、管道VOCs泄漏，如表1所示。

表1　平均泄漏系數

由于設備服務年限對泄漏排放系數有一定的影響，且國內外設備情況差距較大，可以通過實測運行設備VOCs的泄漏情況進行修正。

2.4廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散

在廢水集輸、儲存、處理處置過程中，廢水中VOCs會向大氣中逸散。目前國內外主要采用美國EPA推薦軟件WATER9對石化企業廢水處理中VOCs的揮發量進行估算。WATER9依托氣體揮發、生物降解、化學吸附、光化學反應和水解作用等一系列理論模型以及少量經驗公式編制而成。

此外，還可以采用系數法進行估算：

式中：E廢水為統計期內廢水環節的VOCs產生量，kg；EFi為廢水收集/處理設施i的產污系數，kg/m3，見表2；Qi為統計期內廢水收集/處理設施i的廢水流量，m3。

表2　廢水收集/處理設施VOCs產污系數

3某涂料制造企業VOCs排放情況調查實例

以福建省某涂料制造企業溶劑型涂料車間為核查對象，年產聚氨酯漆2.2萬噸(包括主漆和稀釋劑)，主要物料有醇酸樹脂、乙酸丁酯、環己酮、顏料、固化劑、甲苯、二甲苯、助劑等，生產設備包括制漆分散缸、反應釜、分散機、灌裝機等，有機溶劑采用固定頂罐儲存。車間反應釜均配有冷凝回收系統，工藝廢氣主要來源于投料、調漆、灌裝等工序，每條生產線配一套封閉式負壓排風系統，年生產作業300天，每天10小時。

目前我國關于固定源的VOCs的測定方法尚未確立。對工業污染源的VOCs采用GC-MS方法測定，定量的物種多(約可以到102種)，比較全面，但測定需要的儀器價格昂貴，且標準氣體獲得比較困難。本次VOCs檢測方法按GB21902-2008《合成革與人造革工業污染物排放標準》附錄C要求，監測結果見表3。

表3　某涂料制造企業聚氨酯漆車間工藝廢氣VOCs監測結果

根據上述介紹的計算方法結合調研企業開展的清潔生產審核統計資料，計算出聚氨酯漆產品生產過程VOCs排放量見表4。

該企業生產過程基本能做到密閉，并配有完善的集氣設施。從核算各環節的VOCs的排放統計情況看，主要的有機溶劑揮發來自于涂料生產車間，其中有組織VOCs排放量占總排放量88%。

表4　某涂料制造企業聚氨酯漆生產VOCs排放量統計(t/a)

4VOCs主要控制措施

4.1過程控制措施

(1)管道輸送：針對使用量比較大的液體原料采用管道輸送。對主要原料通過計量泵管道輸送至分散釜外，針對小批量的拉缸作業實施了管道輸送至計量環節，實施自動計量配料，拉缸實施全封閉。

(2)桶泵或者其他等效技術：桶泵技術在國外得到了較為廣泛的推廣，中國臺灣、德國等地區都有成熟的成品。針對桶裝液體或者拉缸之間的物料輸送，則其在生產單元之間的轉移應該采取泵入或其他等效的方式。

(3)密封、加蓋技術：反應釜的密閉技術已經毋容置疑，對于比較新的企業來說，大部分都使用密閉性比較好的反應器，但針對預混合器、攪拌、分散、中間槽等容器的密閉系統則看似簡單，做到100%密閉性卻有很大的難度；對易造成泄漏的、閥門經常檢查，定時更換。

(4)投料、包裝以及采樣過程的吸風裝置：投料、包裝以及采樣等各個環節都需要設置吸風罩，在研磨機上方也設置吸風罩，還包括側向的吸風罩。吸風罩的集氣效果決定了VOCs的控制水平，也決定了無組織排放的強度。同時企業可以通過自動化包裝機可以有效地降低VOCs的散發。

4.2末端VOCs控制技術

目前國內外采用的VOCs廢氣治理技術常見的有：燃燒處理技術、吸附技術、吸收技術、冷凝技術及膜分離技術等。對涂料生產過程產生的VOCs大多數企業都是活性炭吸附的處理方法。本次調研的涂料企業VOCs采用“沉流式除塵+活性炭吸附”的處理方式，并配有活性炭脫附再生裝置，監測結果分析VOCs去除率達90%以上。

據調查了解，目前有些地區的環保部門對VOCs采用活性炭吸附工藝并不認可，主要原因部分中小型企業沒有對活性炭進行定期更換或采取脫附再生，加上VOCs檢測限制和監管上比較困難。因此，企業采取活性炭吸附處理工藝設計的，須按照HJ2006-2013《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》要求執行，并按要求建立VOCs臺帳，保存相關記錄。

4.3儲罐揮發損耗控制

儲存有機溶劑的儲罐應盡量采用浮頂罐。現狀大多數涂料企業采用的是固定頂罐，采用冷卻儲罐的方法可降低小呼吸氣的排放；儲罐大呼吸氣的控制，一是將呼吸氣體收集后排入廢氣處理系統；二是平衡管回到槽罐車系統。但由于平衡系統受制于槽車是否安裝的現狀，因此平衡系統的利用率不高。大部分選擇的是氮封后不處理，或者是引入到專門的處理措施或者引入到集中處理設施。

5結束語

涂料企業生產過程中大量有機溶劑的使用是VOCs的主要產生源。正確科學地對VOCs進行評價是涂料制造項目環境影響評價工作中的重點，它關系到大氣環境影響評價等級和評價范圍的確定，決定了大氣環境防護距離和衛生防護距離的劃定，還是環境影響評價結論的重要依據。本文從VOCs評價因子的篩選、排放量估算方法及控制措施進行了探討，對今后開展涂料制造項目環境影響評價具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1]陳敏敏.佛山市涂料行業揮發性有機物(VOCs)排放特征調查與分析[J].廣東化工，2012，39(6)：179-180.

[2]齊祥昭，魯文輝，牛長睿.涂料行業VOC污染控制政策法規研究[J].中國涂料，2015，30(2)：9-13.

作者簡介：陳維族，本科，國家注冊環評工程師，長期從事環境影響評價工作

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0136-03

Discussion on Main Points of Environmental Impact AssessmentofVOCsWasteGasinCoatingIndustry

CHEN Weizu

(Environmental Research Institute of Fujian Gaoke，Quanzhou 362000，Fujian，China)

Abstract：In practice basis for the paint manufacturing project environmental impact evaluation，summed up for the Evaluation of the coatings industry VOCs for reference，proposed in the EIA work，how to identify VOCs as evaluation factors and how to calculate emissions，and VOCs control measures discussed.

Keywords：Volatile organic compounds (VOCs)；Emissions estimates；Control measures

引用文獻格式：陳維族.淺談涂料行業VOCs廢氣的環境影響評價要點[J].環境與可持續發展，2016，41(4)：136-138.