揮發性有機物治理工程減排量核算方法探析
——以合成革行業為例

林天生

（福建省環境保護設計院有限公司 福建福州 350025）

0 引言

揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是在標準狀態下飽和蒸氣壓較高、沸點較低、常溫狀態下易揮發的有機化合物的總稱，在紫外光照射條件下可與氮氧化物（NOx）發生光化學反應，是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）的關鍵前體物之一，部分VOCs 還具有毒性與易燃易爆性，帶來健康及安全風險［1］。隨著工業領域脫硫、脫硝、除塵治理水平不斷提升，VOCs 治理的短板愈加凸顯，日益成為影響城市大氣臭氧和PM2.5復合污染的重要因素，成為影響我國空氣質量持續改善的痛點、堵點和難點，大幅削減VOCs 的排放量是現階段O3污染防治的關鍵環節［2］。近年來，我國密集出臺和實施了一系列VOCs 污染防治的法規、政策與措施，VOCs 排放量快速增長勢頭逐步得到遏制，而VOCs 排放量和減排量的核算是實施VOCs 排污許可制度和等量、減量或倍量替代的重要環節［3-4］。但同時，我國VOCs 研究基礎薄弱，VOCs 種類和涉及的排放行業繁多，工業源VOCs 核算方法體系不完善，難以科學量化排放量與減排量情況，無法明確各類排放主體的環境責任，制約著管理政策的實施效果［5］。特別是工業園區和企業等責任主體實施VOCs 治理減排工程后，科學量化VOCs 減排量，直接關系治理工程成效評估和利益相關者的積極性。

本文以福建省某工業園區4 家聚氨酯（Poly Urethane）合成革生產企業（簡稱“PU 革企業”）實施工藝廢氣噴淋回收系統技術升級改造后，VOCs 減排量核算為例，參照VOCs 源強核算方法［6-7］，提出“審批總量與現狀允許排放總量差值法”，分析各類方法的適用性，比較不同方法計算結果的差異性，探析VOCs 減排量核算方法體系及存在問題與解決方案，以期為其他行業VOCs 減排量核算提供實踐參考。

1 研究方案

1.1 核算邊界

PU 革生產過程VOCs 廢氣產污類型主要包括干法生產線、濕法生產線、后處理生產線和配料車間等工藝廢氣噴淋回收塔排氣筒末端尾氣點源有組織排放和各類生產線燙平、涂覆、凝固、磨皮、烘干、干燥等工序作業區域密閉不嚴導致的面源無組織排放，以及二甲基甲酰胺（DMF）廢水貯罐、DMF 精餾回收過程無組織排放［8］，其中干法生產線工藝廢氣VOCs 產生量和排放量占整個PU 革生產的90%以上［9］。經調研，本次涉及技改的4 家PU 革企業現有廢氣收集系統較為完善，滿足環評及驗收要求，技改前后廠界無組織監測數據符合標準要求，且基本無變化。4 家PU 革企業僅針對干法生產線工藝廢氣噴淋回收系統實施技術升級改造，于2020—2021 年度完成了8條干法生產線對應的8 套噴淋回收系統加裝立式冷凝器及“三段循環噴淋吸收塔”改“四段循環噴淋吸收塔”2 級技術改造升級工作。而對各類生產線的廢氣收集、輸送系統及其他工藝廢氣噴淋回收系統未做改動，故本次核算邊界定為干法生產線工藝廢氣噴淋回收系統末端尾氣VOCs 有組織減排量。PU 革產污環節與核算邊界見圖1。

圖1 PU 革產污環節與核算邊界

1.2 核算方法

1.2.1 物料衡算法

污染物排放量物料衡算法的應用基礎在于對投入、轉化、回收、處理以及產品中物料所含污染物的準確定量。PU 革生產物料投入物主要包括聚氨酯樹脂、DMF 溶劑、木質粉、輕鈣粉、色漿、助劑、基布（機織布）等，其中VOCs 主要由聚氨酯樹脂、DMF 溶劑產生。經調研，本次涉及技改的4 家PU 革企業干法生產線工藝基本一致，但當前我國部分行業企業普遍存在VOCs 原輔料及產品臺賬不盡規范問題，且PU 革企業工藝廢氣噴淋回收系統將DMF 回收并循環套用，4 家企業均無法提供技改前后的物料（污染物）回收量，因此無法計算噴淋回收塔尾氣處理設施升級改造前后揮發性有機物排放量，故物料衡算法不適用于本次減排量核算。

1.2.2 類比法

采用類比法應充分考慮分析對象與類比對象之間的相似性和可比性，包括原輔料投入、生產規模、工藝路線、設備選型、產品結構等一般特征和污染物成分、濃度、強度等排放特征，以及地形、地貌、氣象、區域生態等環境特征的相似性。本次核算的PU 革企業噴淋回收系統2 級技術改造升級工作在該區域尚屬先例，而其他地區同類型企業的環境特征差異較大，且污染物排放資料難以獲得，故本次減排量核算未采用類比法。

1.2.3 實測法

實測法要求通過現場監測得到污染物排放數據，包括監督性監測、自行監測等。本次核算的PU 革企業均按照主管部門要求，委托有資質的專業檢測機構對排氣筒開展季度自行監測。本報告以4 家PU 革企業技改完成期限2020 年第四季度為界，以2018 年第三季度至2020 年第三季度企業自行監測數據核算技改前VOCs 廢氣排放量，2020 年第四季度至2022 年第二季度監測數據核算技改后VOCs 廢氣排放量。

根據福建省地標 《工業企業揮發性有機物排放標準》（DB 35/1782—2018），合成革與人造革制造行業污染物控制指標包括苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯、DMF、非甲烷總烴（簡稱“NMHC”），VOCs 排放總量以NMHC 計。

實測VOCs 廢氣排放量計算方法如下：根據監測報告，求得技改前后引用報告各排氣筒出口檢測廢氣標況流量平均值及對應的污染物排放濃度平均值，將實測廢氣流量均值與實測污染物排放濃度均值相乘得到污染物排放速率，根據實測工況換算為滿負荷工況條件下的排放速率，與設計年生產運行時間相乘得到污染物年排放量。通過比較技改前后排氣筒VOCs 年排放量的差值，即得出減排量，見式（1）。

式中：GR為實測法計算VOCs 年減排量；V1i，V2i為技改前、技改后第i 個排氣筒出口檢測廢氣平均標況流量；C1i，C2i為技改前、技改后第i 個排氣筒出口檢測污染物平均濃度；R1i，R2i為技改前、技改后第i 個排氣筒對應生產線平均生產工況；T1i，T2i為技改前、技改后第i 個排氣筒對應生產線平均年生產運行時間。

1.2.4 產排污系數法

產排污系數法是污染源普查、排污許可、環境統計的基礎方法。PU 革行業干法生產線產排污系數主要取自第二次全國污染源普查 《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》（生態環境部公告2021 年第24 號）—2925 塑料合成革制造行業系數表，部分系數結合文獻研究資料取值計算見式（2）。

式中：GR為產排污系數法計算VOCs年減排量；P1i，P2i為技改前、技改后第i 條生產線產品對應的產污系數，技改僅涉及工藝廢氣噴淋回收末端治理系統，故技改前后單位產品的產污系數不變；M1i，M2i為技改前、技改后第i 條生產線產品產量，技術前后均以2018—2021 年企業實際產量的平均值計；1.37 為PU 革產品產量換算系數，萬m2－產品=1.37×萬m－產品；η1i，η2i為技改前、技改后第i 條生產線末端治理技術平均去除效率，技改前三段循環噴淋工藝去除效率取50%，技改后冷凝法（水冷）取50%+四段循環噴淋工藝取63%，總去除率1－（1－50%）×（1－63%）=82%；S1i，S2i為技改前、技改后第i 條生產線VOCs 廢氣收集率，密閉空間負壓收集率取90%，技改前后維持不變；K1i，K2i為技改前、技改后第i 條生產線末端治理設施實際運行率，即廢氣治理設施運行時間/廢氣產污工段生產時間，技改前后均取100%。

1.2.5 審批總量與現狀允許排放差值法

本次核算的8 條干法生產線于2012 年取得環評批復，2014 年投產并進行竣工環境保護驗收，根據項目環境影響報告書及其批復文件、竣工環境保護驗收監測報告及其批復文件，工藝廢氣排放執行 《合成革與人造革工業污染物排放標準》（GB 21902—2008）。2018 年福建省發布地方標準《工業企業揮發性有機物排放標準》（DB 35/1782—2018），PU 革企業通過優化廢氣處理工藝、技術改造升級等措施，一律執行新的排放限值。

綜合考慮批復的建設項目環評報告中污染物排放量計算方法和總量指標普遍被行業利益相關者認可和接受，同時生態環境主管部門批復的污染物排放控制總量具有行政效力，且行業污染物排放標準及環評批復文件是生態環境主管部門對企業達標排放進行日常監督管理的依據，故本報告將環評審批總量與現狀允許排放差值法作為VOCs 減排量核算的方法之一，進行比較與討論。

現狀允許排放總量計算方法如下：以企業生產線設計標況廢氣流量（設備額定風量）作為計算廢氣流量，將氣量與污染物標準限值相乘，得到污染物控制排放速率，后與設計年生產運行時間相乘即得到污染物現狀允許年排放量。

通過比較環評批復總量與現狀允許排放總量的差值，得到減排量見式（3）。

式中：GR為審批總量與現狀允許排放差值法計算VOCs 年減排量；Hi為第i 條生產線環評批復VOCs 排放量；Vi為第i 條生產線設計廢氣流量；Ci為第i 條生產線現行污染物排放濃度標準限值；Ti為第i 條生產線設計年生產運行時間。

2 結果與討論

2.1 結果分析

（1）實測法計算結果。8 條干法生產線工藝廢氣噴淋回收系統末端尾氣VOCs 有組織排放量技改前后分別為92.6、54.5 t/a，實現VOCs 年減排量約38.0 t/a。監測數據表明，PU 革干法生產線噴淋回收系統實施加裝立式冷凝器及 “三段循環噴淋吸收塔”改“四段循環噴淋吸收塔”兩級技術改造升級工作后，尾氣VOCs 排放量平均減少了41.1%，末端治理效率提升明顯。

（2）產排污系數法計算結果。實施技改后8 條干法生產線工藝廢氣噴淋回收系統末端尾氣VOCs 年減排量約115.2 t/a，平均減排量為實測法計算量的302.9%。

（3）審批總量與現狀允許排放差值法計算結果。實施技改后8 條干法生產線工藝廢氣噴淋回收系統末端尾氣VOCs 年減排量為492.4 t/a，占環評批復總量64.3%，平均減排量為產排污系數法計算值的427.9%，計算結果為3 種方法最大，與環評批復量（基數）較大有關。

3種方法減排量計算結果見表1～3。

表1 實測法減排量計算結果

表2 產排污系數法核算減排量計算結果

表3 審批總量與現狀允許排放差值法核算減排量計算結果

2.2 討論

（1）關于實測法核算VOCs 減排量。企業自行監測或主管部門監督性監測等實測數據存在一定的隨機性，檢測結果受企業生產工況、廢氣治理設施運行維護情況及檢測儀器和檢測單位技術水平的影響較大，因此VOCs 減排量核算值存在較大不確定。解決實測法核算結果的隨機性和不確定，可通過VOCs 在線監測、增加檢測頻次、委托業界權威檢測機構等途徑。其中，加裝VOCs 在線監測系統是最有效的解決方案，不僅可較為準確地定量企業VOCs 排放量，同時是環境監管部門獲取有效數據的重要來源，也可迅速發現VOCs 廢氣治理設施異常情況，并預警提醒，有助于企業提高VOCs 治理與排放管理水平［10］。

（2）關于產排污系數法核算VOCs 減排量。應用產排污系數法核算VOCs 減排量的難點在于系數取值，特別是產污系數與治理設施對污染物去除效果，不僅受整個行業的生產運行管理水平和環境保護水平影響，同時受企業個體的技術先進性和管理水平影響，也受核算者主觀影響。部分行業產排污系數體系尚未建立，參數不易獲取。建議核算時選用權威機構或主管部門發布并推薦的系數，保守取值并預留一定空間。同時核算結果經行業權威專家評估，尤其是VOCs 減排量核算結果作為地方收儲替代量或用于排污權交易時。

（3）關于審批總量與現狀允許排放差值法核算VOCs 減排量。審批總量與現狀允許排放差值進行VOCs 減排量核算，基于環境主管部門審批行為的行政效力及行業標準的法理性。但應用該法計算的結果普遍偏大，應充分考慮區域環境容量。同時，該法主要用于時間跨度較大、存在標準更新或企業關停取締情況，應用場景受限。

（4）關于本次技改VOCs 減排量核算結果推薦值。綜合以上分析結果，3 種核算方法的計算結果差異較大。受限于實測法數據隨機性和不確定性大，審批總量與現狀允許排放差值法計算結果受核算基準數大影響，且需考慮區域環境容量，本文推薦產排污系數法的核算結果作為本次技改工程VOCs 減排量核算值。

3 結論

本文以PU 革企業實施工藝廢氣噴淋回收系統技術升級改造后VOCs 減排量核算為例，分析物料衡算法、類比法、實測法、產排污系數法在VOCs 減排量核算的適用性，首創性提出“審批總量與現狀允許排放總量差值法”，比較不同方法計算結果的差異性，得出如下結論與建議。

（1）VOCs 種類、排放行業眾多，產污環節點多面廣，減排量核算工作應首先明確核算邊界。

（2）采用不同方法核算VOCs 減排量結果存在較大差異，方法選用應綜合分析各類核算方法的適用性與不確定，核算結果經行業權威專家評估。

（3）為提高行業和企業VOCs 治理的管理績效，提高VOCs減排量核算結果的準確性，建議主管部門加快出臺VOCs 排污權核算、管理與實施辦法，并有效推進VOCs 重點排污單位在線監測系統建設與聯網。