家具制造業VOCs全過程整治提升方案設計

黨春閣，郭亞靜，周長波，林雨琛

國家環境保護生態工業重點實驗室，中國環境科學研究院

家具制造業是我國重要的民生產業，在滿足消費需求、充分吸納就業、助推脫貧攻堅等方面發揮了重要作用。該行業也是典型的涉揮發性有機物(VOCs)排放行業，在《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》等VOCs專項管理文件中均將其列為重點管控行業[1]。VOCs對于臭氧(O3)和二次有機氣溶膠(SOA)的形成具有明顯的貢獻[2-3]，因此，控制家具制造業的VOCs排放對于改善區域復合型大氣污染具有重要意義。針對家具制造業的生產全過程產排污特征，運用清潔生產理念，從源頭削減(原輔材料替代)、過程控制、污染物收集、污染物治理、環境管理5個方面研究行業VOCs全過程整治提升方案設計，指導企業開展全過程整治提升，改變當前管理粗放、污染防治水平低的局面，對實現家具制造業的綠色化和清潔化發展將起到至關重要的作用。

1 我國家具制造業發展現狀

家具制造業具有勞動力密集、入行門檻低的特點，且我國尚未出臺關于該行業的產業準入和落后產能調整政策，造成了當前企業數量多、以小微型企業為主、行業集中度低的局面。2018年，我國家具制造業企業約有5萬家，其中規模以下約4.37萬家，占比高達87.4%，也不乏家庭經營式的小企業。

行業發展規模方面，2018年我國家具制造業產量為75 778.6萬件，主營業務收入達7 081.7億元，同比增長4.5%；行業利潤總額達到425.9億元，同比增長4.3%；出口額達537億美元，同比增長7.6%。企業數量方面，2015—2018年，我國規模以上家具制造企業數量呈逐年增加的態勢，行業發展規模總體向好(表1)。

表1 2015—2018年規模以上各類型家具制造企業數量Table 1 Number of various types of furniture enterprises above designated size in 2015-2018 家

2 家具制造業污染防治存在的主要問題

2.1 VOCs排放量大，二次污染物生成潛勢高

研究表明，2016年木器涂裝的VOCs排放量占工業涂裝總VOCs排放量的12%，高于鋼結構生產和汽車整車制造等，是占比最高的行業[4]。溶劑型木器涂料中，苯、甲苯、二甲苯等芳香烴類化合物及丙酮等含氧VOCs占比較高[5-9]，光化學反應活性較強，O3生成潛勢(OFP)和二次有機氣溶膠生成潛勢(SOAFP)高[10-13]。除排放氣態污染物之外，部分人工噴漆房采用的水簾吸收裝置定期產生廢水，該廢水中含有的大量漆物顆粒經沉淀后形成含VOCs的漆渣。生產過程和末端治理過程還會產生廢膠水桶/罐、油漆桶/罐、廢活性炭、廢過濾棉等危險廢物，這些物質中含有半揮發性有機物(SVOCs)或VOCs，也會造成潛在的VOCs排放。

2.2 國家行業排放標準缺失，地方標準初步建立

我國尚未出臺國家層面的家具制造業大氣污染物排放標準。GB 37822—2019《揮發性有機物無組織排放控制標準》的發布為家具制造業VOCs無組織排放和管控提供了依據，但目前該行業VOCs有組織排放和粉塵排放仍鮮有兼具時效性和針對性的國家標準。廣東、北京等10個省(市)已出臺了該行業相關地方排放標準(表2)，其余省份企業廢氣排放目前執行的是GB 16297—1996《大氣污染物排放標準》，而該標準已發布20余年，與當前污染治理水平及國家環境管理和環境空氣質量改善需求有較大的差距，且缺乏行業針對性。

表2 我國已出臺的家具制造業大氣污染物排放標準匯總Table 2 Summary of air pollutant emission standards for furniture manufacturing industry in China

2.3 污染防治水平低，面臨整治提升的迫切需求

我國家具制造業以小微企業為主，工藝相對落后，污染防控水平普遍偏低，主要表現為：1)溶劑型涂料和溶劑型膠黏劑的替代使用率低，其中低VOCs含量涂料的使用率不足20%，低于歐美發達國家40%～60%的水平；2)廣泛存在含VOCs原輔材料貯存使用操作不當、集氣(塵)罩和管道的布局或風速設計不合理等問題，致使廢氣收集率低，VOCs無組織排放問題突出；3)廣泛使用低溫等離子、光催化、光氧化等低效技術，且部分企業存在治理設施規模與生產規模不匹配、污染治理設施運行管理不夠規范等問題，導致污染治理效能普遍偏低。在打贏污染防治攻堅戰的緊迫形勢下，開展環保整治提升，實現綠色升級，是家具制造業的迫切需求。

2.4 技術指導不足，整治提升效果欠佳

家具制造企業VOCs排放點位分散，涉及涂料、稀釋劑、固化劑、膠黏劑等多種原輔材料及調漆、供漆、噴涂、施膠、干燥等多個工序。因此，家具制造業VOCs污染防治需要全面加強過程管控，實施精細化管理。但當前家具制造業缺乏具有操作性的全過程整治提升技術指導文件，如清潔生產評價指標體系、污染防治可行技術指南等，加之家具制造小微企業的環保專業能力有限，致使企業整治提升改造呈現無序狀態，效果欠佳。

3 家具制造業全過程整治提升方案設計

3.1 研究方法與方案設計思路

家具制造業全過程整治提升方案的研究和設計秉承清潔生產理念，通過資料收集調研、現場排查診斷、關鍵點位檢測等，厘清家具制造業主要VOCs產排環節(圖1)；通過對標分析和專家研討等，針對VOCs產排環節，提出具有行業特色的清單式全過程整治提升要求，以期為企業編制切實可行的深度治理方案(“一廠一策”)和管理部門科學施策提供參考。

圖1 典型木質家具制造工藝流程及VOCs排放節點Fig.1 Typical wooden furniture manufacturing process flow chart and VOCs emission nodes

3.2 方案設計具體內容

3.2.1源頭削減

溶劑型涂料排放的總VOCs平均濃度為7.6 mg/m3，遠高于水性涂料的2.6 mg/m3[13]。溶劑型涂料中芳香烴類物質排放濃度也高于水性涂料，導致溶劑型涂料排放VOCs的OFP是水性涂料的3倍多，SOAFP則為4倍[14-15]。水性膠黏劑固體含量高，不含或極少含VOCs。因此，推廣使用水性涂料、高固體含量涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料、水性膠黏劑、無溶劑型膠黏劑等低 VOCs含量涂料原輔材料，從工藝的源頭減少VOCs輸入，對減少家具制造業VOCs排放和降低二次污染具有重要意義。家具制造業源頭污染控制關鍵要求如表3所示。

表3 源頭削減關鍵要求Table 3 Key requirements for source control

3.2.2過程控制

規范含VOCs原輔材料的儲存、原料調配和轉運、供料和使用及回收，同時規范人工涂裝操作條件(噴槍壓力、噴槍距離)，推行密閉化生產。推廣使用先進的生產設備和技術(如采用密閉型成套生產裝置)，推廣自動連續化噴涂設備，提高涂料利用效率，降低廢氣收集和處理負荷；鼓勵企業采用輥涂、靜電噴涂、高壓無氣噴涂、空氣輔助無氣噴涂、熱噴涂等效率較高、VOCs排放量少的涂裝工藝。家具制造業過程控制關鍵要求如表4所示。

表4 過程控制關鍵要求Table 4 Key requirements for process control

3.2.3大氣污染物收集系統

原輔材料VOCs占比≥10%的生產工藝裝置或區域應進行VOCs收集，包括涂膠黏合廢氣、涂料調配廢氣、涂裝廢氣和干燥(含烘干、晾干、風干)等。VOCs收集系統排風罩(集氣罩)的設置應符合GB/T 16758—2008《排風罩的分類及技術條件》的規定，盡量靠近污染物排放點，合理控制風速，確保廢氣收集效率。基材加工等產生粉塵的工位，應在粉塵逸出部位設置吸塵罩等控制措施，合理確定系統風量、風速和其他技術參數，保證除塵系統能有效地發揮作用。家具制造業大氣污染物收集關鍵要求如表5所示。

表5 大氣污染物收集關鍵要求Table 5 Key requirements for air pollutant collection

3.2.4大氣污染物治理系統

家具制造企業VOCs治理應采取分類要求的原則。企業采用符合國家有關低VOCs含量產品規定的涂料(水性漆、紫外光固化涂料、粉末涂料)和膠黏劑(水性膠黏劑、無溶劑型膠黏劑)，且收集的廢氣中非甲烷總烴初始排放速率低于2 kg/h時，在廢氣集中收集、除塵后，若排放濃度穩定達標且排放速率、排放績效等滿足相關規定的，相應生產工序可不要求建設VOCs末端治理設施，但應增加VOCs在線監控預警系統。

對于不滿足上述要求的企業，噴漆廢氣治理時，應首先設置有效的漆霧預處理裝置，可采用干式過濾高效除漆霧、濕式水簾+多級過濾除濕、靜電漆霧捕集等先進除漆霧裝置。預處理后的有機廢氣，濃度低于200 mg/m3的，推薦采用活性炭吸附+定期脫附再生方式處理；濃度高于200 mg/m3的，推薦采用吸附+催化燃燒處理[16]。采用吸附處理工藝的，應滿足HJ 2026—2013《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》要求；采用催化燃燒工藝的，應滿足HJ 2027—2013《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》要求。家具制造業大氣污染物治理關鍵要求如表6所示。

表6 大氣污染物治理關鍵要求Table 6 Key requirements for air pollutant control

3.2.5環境管理

家具制造企業的環境管理要求主要包括檔案資料規范化、落實監測監控制度、VOCs監控預警、分表計電、非正常工況申報等。家具制造業環境管理關鍵要求如表7所示。

表7 環境管理關鍵要求Table 7 Key requirements for environmental management

4 促進家具制造業全過程整治提升的建議

4.1 健全家具制造業污染防治技術標準體系

一是制定發布《家具制造業大氣污染物排放標準》，明確行業需控制的污染物和排放限值、VOCs控制指標及監測方法要求等，以完善的標準倒逼行業提升；二是盡快制定發布《家具制造業清潔生產評價指標體系》《家具制造業污染防治可行技術指南》等技術支撐文件，為企業綠色發展提供技術支撐；三是制定發布《家具制造業大氣污染治理工程技術規范》，促進行業大氣污染治理的精細化和規范化。建議采取團體標準起步、國家標準同時推進的方式開展上述標準和技術文件的制定工作，以實現盡快完善家具制造業污染防治技術標準體系的目標。

4.2 在產業集中地區推廣行業和企業全過程環境整治提升

一是選擇一批產業特色鮮明、整治提升需求迫切的地區開展家具制造業全過程整治提升試點示范，鼓勵各地方結合區域產業水平和子行業特色，編制具有區域特色的家具制造業全過程整治提升方案。加強國家層面的指導和服務，指導地方政府和管理部門推進家具制造業集聚發展，集中建設和利用高效生產設施及污染治理設施[16]。二是組織開展企業專項幫扶工作，指導企業對照行業全過程整治提升方案開展“一廠一策”全過程深度治理方案制定和落實，切實提升家具制造企業，尤其是小微家具制造企業的綠色發展水平。三是在試點地區開展污染物減排績效追蹤評估，用以進一步修訂完善家具制造業全過程整治提升方案，同時樹立標桿企業，制定鼓勵政策，在重點區域停產限產錯峰生產豁免、綠色金融、環保貸、政府采購和招標等方面給予優先支持，充分發揮引領產業升級的功效。

4.3 推進污染防治差別化管控政策落地

《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》和《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》中已出臺相關政策，對采用低VOCs含量涂料的家具制造企業在VOCs收集、治理及重污染應急響應等方面給予差別化管控。后續，建議加快出臺相關政策的操作細則，加強對地方管理部門和企業的宣貫解讀，確保政策有效落地，進一步提升家具制造企業進行全過程環境整治提升的積極性。

5 結語

(1)結合家具制造業VOCs產排特征，基于清潔生產理念，設計提出了家具制造業全過程整治提升方案。方案覆蓋了家具制造業生產全過程，在源頭削減、過程控制、污染物收集與治理以及環境管理幾方面分別進行了規范設計，該方案彌補了當前家具制造業環境整治提升技術指導文件不足的問題，可有效支撐家具制造企業VOCs污染防控能力提升和環境管理部門監管執法。

(2)為促進家具制造業全過程整治提升，從健全家具制造業污染防治技術標準體系，在產業集中地區推廣行業和企業全過程環境整治提升和推進污染防治差別化管控政策落地等角度提出了若干建議。