北京市工業園區揮發性有機物（VOCs）精細化管控技術研究

王萌，姚震，郝潤，王海林

（北京市生態環境保護科學研究院，北京 100037）

北京市工業園區VOCs 排放總量已占到工業源VOCs 排放總量近九成，對工業園區實施精細化VOCs管控，已成為“十四五”時期北京市深入推進“一微克”行動，持續改善空氣質量的重要方向之一[1—3]。近年來，北京市VOCs 治理要求不斷變化。隨著“十三五”期間集中整治“散亂污和工業大院”，工業企業已不再是散點式分布，而是進入園區，形成園區集群、產業集群[4，5]。因此，工業園區已成為當前北京市VOCs 重點管控對象。隨著VOCs 防治工作的不斷深入，VOCs 管控不僅聚焦單體企業達標排放，更加側重區域性環境影響，有效開展園區層面VOCs 精細化管控，推動區域環境空氣中VOCs 濃度不斷下降，是當前VOCs 污染防控面臨的新任務[6]。此外，《北京市“十四五”時期生態環境保護規劃》明確提出強化工業園區和產業集群管控，并要求“到2025年，重點工業園區、產業集群VOCs 環境濃度較監測基準年力爭下降10%以上”。

據不完全統計，北京市現有各級工業園區40 余個，涉及企業超3300 家，VOCs 排放量約占北京市工業源VOCs 排放總量的80%以上，污染物排放聚集效應顯著，重點園區、產業集群環境濃度高的情況突出，同時園區VOCs 精細化管理還存在溯源、監管、減排等難點。因此，如何實現工業園區的VOCs 精細化管控是北京市大氣環境質量進一步改善面臨的迫切挑戰。鑒于此，本文提出了基于“源頭VOCs 含量監管+過程用能監管+末端技術幫扶”的企業全過程、精細化管控模式，以及園區層面的“VOCs 走航+紅外遙測”的VOCs 全方位、全天候監管模式[7，8]，有望解決現階段VOCs 監管難題。

1 VOCs 全過程精細化管控與應用

以工業園區為對象，結合現階段和未來工業園區VOCs 管控需求和發展趨勢，從企業和園區不同層面、不同維度考慮，構建點（企業）、線（行業）、面（園區）相結合的三位一體的園區VOCs 管控模式：企業作為園區的具體組成單元，主要考慮自身實際情況和環境污染主體管控要求，按行業分類，形成基于“源頭VOCs 含量監管+過程用能監管+末端專家幫扶”的行業全過程、精細化管控模式；園區作為企業的載體，在做好日常環境管理工作的同時，應充分利用現代科技手段，利用“VOCs 走航+紅外遙測”的動態監管+日常監管結合的管控模式，實現園區層面的VOCs 有效監管[8]。

1.1 含VOCs 原輔料管控

北京市現有工業園區多為有機溶劑使用型工業園區，多涉及涂料、油墨、清洗劑、膠粘劑等含VOCs 的原輔料[9，10]。對含VOCs 原輔料的管控主要是對企業進行現場調研，并將企業提供的VOCs 含量第三方檢測報告與現有的《油墨中可揮發性有機化合物（VOCs）含量的限值》（GB 38507—2020）、《工業防護涂料中有害物質限量》（GB 30981—2020）、《車輛涂料中有害物質限量》（GB 24409—2020）、《木器涂料中有害物質限量》（GB 18581—2020）、《膠粘劑揮發性有機化合物限量》（GB 33372—2020）、《清洗劑揮發性有機化合物含量限值》（GB 38508—2020）等涉VOCs 物料限值標準進行對比分析。因此，企業提供的VOCs 含量第三方檢測報告直接決定了相關原輔料是否能滿足標準。為此，該部分工作的重點在VOCs 含量的真實性，應對以下幾個方面重點關注：

（1）認真對企業現有的涂料、油墨、清洗劑、膠粘劑等含VOCs 的原輔料進行檢查，并與其提供的第三方檢測報告中相關樣品信息進行比對分析，確保兩者的信息保持一致，而且不存在缺項和漏項。

（2）對企業提供的第三方檢測報告進行判別，確保其采用的分析方法為現行《油墨中可揮發性有機化合物（VOCs）含量的限值》（GB 38507—2020）、《工業防護涂料中有害物質限量》（GB 30981—2020）、《車輛涂料中有害物質限量》（GB 24409—2020）、《木器涂料中有害物質限量》（GB 18581—2020）、《膠粘劑揮發性有機化合物限量》（GB 33372—2020）、《清洗劑揮發性有機化合物含量限值》（GB 38508—2020）等標準中規定的檢測方法。

（3）對企業提供的第三方檢測報告的真實性進行抽檢實測驗證。

1.2 過程用能監管

建設園區內企業用電監控系統，可以準確掌握生產設施和治理設施的運行情況，實現對企業生產運行、污染排放全流程、差別化、精細化管理；污染源管控；停限產及錯峰生產情況動態監管；遠程監管，有助于強化精準限停產措施、提升監管效率，有效提升企業污染防治設施規范運行水平與污染源監測監控現代化、信息化水平。

1.3 末端治理專家幫扶

由于末端治理選擇較多，而且需要相關人員具備較高的專業知識水平，應通過聘請行業專家+治理技術專家的形式，形成專家組，定期對工業園區內的企業開展調研和治理幫扶。調研和幫扶內容應重點集中在廢氣收集和排放治理兩方面。

應從以下幾個方面強化廢氣的收集：（1）調漆過程應在調漆間進行，并對廢氣進行收集；（2）采用集氣罩、集氣柜收集廢氣的，應加大排風量或調節風量閥，確保收集范圍最遠端收集風速不低于0.3m/s；（3）采用密閉間收集廢氣的，應確保為負壓密閉收集（排放量大于送風量），最好采用上送下抽式廢氣收集方式，減少無組織逸散；（4）烘（晾）干廢氣應納入收集范圍；（5）涉及VOCs 原輔料的儲存、使用和處置應滿足密閉要求，即處在非即用狀態的涂料、清洗劑、膠粘劑等，應密閉加蓋處理；（6）增設廢氣管路標志，標明廢氣的走向。

針對現有的廢氣治理措施，應從以下幾方面進行調整優化：（1）年廢氣排放量大于1t 的企業，整體廢氣處理工藝應采取“吸附濃縮（活性炭/沸石轉輪等）+燃燒（催化燃燒/蓄熱燃燒）”的技術路線。（2）經預處理后進入吸附單元的VOCs 廢氣溫度應低于40℃。（3）顆粒物濃度應低于1mg/m3，吸附單元進口、出口端應預留監測孔。（4）吸附單元實測效率應不低于80%，燃燒單元進口、出口端應預留監測孔。（5）燃燒單元實測效率應不低于80%。綜合去除效率（吸附+燃燒）應不低于90%。（6）吸附、燃燒單元的設計應滿足《吸附工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2026—2013）、《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2027—2013）、《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 1093—2020）相關規定。（7）年廢氣排放量小于1t 的企業，整體廢氣處理工藝應采取“吸附濃縮（活性炭/沸石轉輪等）+燃燒（催化燃燒/蓄熱燃燒或活性炭吸附）+第三方再生”的技術路線。（8）活性炭的裝填量應滿足最少1—2月更換一次的要求，吸附時廢氣溫度應低于40℃，其整體設計應滿足《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2026—2013）的相關規定。

1.4 VOCs 走航溯源整治

通過區域調研，制定走航計劃，主要圍繞園區開展白天及夜間走航，以便了解整體區域情況。整體走航結束后，通過走航軟件將污染企業及特征污染物質添加到走航地圖內形成區域污染畫像；通過走航了解區域性VOCs 背景情況；選取其他點位VOCs 走航參比點，背景點要選取受城市VOCs 排放影響較小的位置；通過上下風向判斷區域性傳輸影響；根據園區里企業分布制定走航路線，根據園區和生活區分析走航路線和對VOCs 排放的影響。

根據走航結果調查排放情況，劃分污染排放的不同等級，制定差異化監管政策，重點關注中高污染等級區域或企業，定期巡檢常規區域。

將走航高值區得到的VOCs 具體特征物種，與園區現有企業的VOCs 排放成分譜等進行分析比較和匹配度識別，初步篩選出疑似企業，并結合企業的原輔料物種信息、用電信息以及污染擴散傳輸模型等，鎖定疑似企業并進行現場確認與核實，從而確定高值污染來源。

針對高值污染來源企業，開展VOCs 全過程精細化整治幫扶，包括源頭原輔料VOCs 含量合規性排查和減量化建議、過程排查以及末端治理設備的提標改造建議等，有效降低企業污染高值點的出現。

1.5 紅外遙測

北京市目前大部分園區已經開展VOCs 走航監測，目的是通過走航對發現的污染高值點開展溯源，從而促進企業VOCs 治理提升，但如上所述，VOCs走航采樣高度有限，為3—4m，而大部分企業有組織排氣筒排放高度較高，基本在15m 以上，容易存在走航檢測盲區。此外，由于走航技術得到的高值點為瞬時高值點，無法快速準確識別污染源（企業）。而紅外遙測可以很好地解決這一問題。根據“兩點定源”技術原理，兩套紅外遙測設備組成遙測體系，當一套紅外遙測掃描到高值區域且另外一套設備也通過不同路徑掃描到該高值點時，兩條掃描路徑的交叉點即為該高值區所在的具體位置。

根據調研，市場上現有設備可以做到360°全視角掃描，常規測量半徑為5 公里，可檢測無機污染氣體、有機污染氣體、化學毒氣等400 種氣體。適用工業園區不間斷進行VOCs 監測分析評估，判斷高值點所在區域，并在大空間尺度上掌握其分布擴散情況。

1.6 技術應用案例—中關村順義園VOCs 精細化管控

中關村順義園是以汽車制造業為核心的工業園區，屬于典型的溶劑使用工業園區。“十四五”規劃明確未來發展新能源汽車、第三代半導體等涉溶劑使用行業，VOCs 減排壓力進一步增大。《北京市深入打好污染防治攻堅戰2022年行動計劃》《北京市深入打好污染防治攻堅戰2023年行動計劃》對VOCs 精細化管控提出了明確要求。

在相關技術支撐下，需在以下幾方面開展工作：（1）對園區內重點企業開展“一廠一策”調研，構建了園區含VOCs 物料信息庫，VOCs 源排放特征譜庫，對監管現狀進行了梳理，全面了解園區現狀，摸清園區基礎信息，為后續推行基于行業分類的“源頭VOCs 含量監管+過程用能監管+末端技術幫扶”的企業全過程、精細化管控提出了基礎支撐。（2）對園區近20 家重點企業進行了生產設施、VOCs 治污設施用電監控的全覆蓋安裝，運用物聯網等手段，對涉VOCs 生產設備、產能信息、治污信息、運行工況、在線監測儀器等進行實時不間斷用能信號監測，并將大數據與排放信息耦合關聯，建立了過程用能監控系統，低成本解決了過程監測的規模化難題。（3）積極協調紅外設備，在園區安裝了兩套紅外遙測設備，對園區進行24h 不間斷掃描遙測。結合安裝點位與掃描區域地理位置信息，判斷出相對高值區域氣體可能的來源。（4）針對園區積極開展了VOCs 走航監測與溯源整治，并實現了溯源精準定位。目前該園區VOCs實現了點、線、面的精細化管控，2023年第一、二季度市級VOCs 走航結果均未發現高值點位，說明現有管控措施得當，VOCs 精細化管控取得了預期的效果。

2 展望

工業園區VOCs 精細化管控是“十四五”時期北京市深入推進“一微克”行動、持續改善空氣質量的重要方向之一。北京市現有各級工業園區40 余個，涉及企業超3300 家，多以溶劑使用型園區為主，VOCs 排放量約占北京市工業源VOCs 排放總量的80%以上，污染物排放聚集效應顯著，重點園區、產業集群環境濃度高值情況突出，如何實現VOCs 精細化管控是當前擺在各大園區面前的一道難題。本研究在現有園區管控的經驗基礎上，充分利用精細化、科技化手段，提出了基于“源頭VOCs 含量監管+過程用能監管+末端技術幫扶”的企業全過程、精細化管控模式，以及園區層面的“VOCs 走航+紅外遙測”的VOCs 全方位、全天候監管模式，并在中關村順義園區進行了示范應用，效果較好，為北京市其他工業園區VOCs 管控提供參考路徑和技術方法，有望產生輻射示范作用，從而有效促進北京市工業園區VOCs 實現進一步深度減排。