典型化工園區(qū)VOCs 污染綜合整治效果評估研究

劉 偉

（1 江蘇省環(huán)境工程技術(shù)有限公司 江蘇南京 210019 2 江蘇省工業(yè)園區(qū)規(guī)范化建設(shè)及智慧化管控工程研究中心 江蘇南京 210019）

引言

工業(yè)園區(qū)是工業(yè)發(fā)展的重要載體，經(jīng)過多年的發(fā)展和探索，已經(jīng)成為承載省市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚區(qū)，肩負(fù)著技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化發(fā)展的重任。然而，工業(yè)園區(qū)污染物排放總量大、排放強(qiáng)度高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患突出，在促進(jìn)省市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，給生態(tài)環(huán)境治理帶來巨大壓力。特別是揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是形成細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，嚴(yán)重影響城市區(qū)域空氣質(zhì)量和人體健康[1]。

某工業(yè)園區(qū)為了改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量，制定為期2 年的VOCs 治理專項(xiàng)工作方案，本研究進(jìn)行了為期2 年的追蹤研究，通過對整治前后VOCs 排放總量、環(huán)境空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行深入剖析和評估，進(jìn)一步提出治理的短板與不足，以期為工業(yè)園區(qū)大氣VOCs 的精細(xì)化管控工作提供技術(shù)支持。

1 某工業(yè)園區(qū)污染現(xiàn)狀及問題分析

某重點(diǎn)工業(yè)園是國家級石油化工基地、國家級循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)化示范園區(qū)，在中國化工園區(qū)2018 年度30 強(qiáng)排名第3，被授予“2019 年綠色化工園區(qū)”稱號。園區(qū)位于長江北岸，集中區(qū)企業(yè)沿江分布，主要包含江北某科技園、A 企業(yè)、B 企業(yè)、C 企業(yè)、D 企業(yè)等，是當(dāng)?shù)毓I(yè)結(jié)構(gòu)重、污染排放量較大的區(qū)域。結(jié)合“大氣污染源排放清單系統(tǒng)”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、走航監(jiān)測結(jié)果、大氣污染特征因子庫、現(xiàn)場排查以及其它調(diào)查、分析等工作，對VOCs 污染狀況進(jìn)行初步研究。

1.1 排放總量大

根據(jù)“大氣污染源排放清單系統(tǒng)”初步統(tǒng)計(jì)，江北某科技園及4 家重點(diǎn)企業(yè)2018 年VOCs 排放總量約為6667t。其中，4 家重點(diǎn)企業(yè)排放量4554.5t，占比68.32%；科技園企業(yè)排放量約為2112.5t，占比31.68%。新科技園排放量排名前26 家的企業(yè)總排放量約1775t，約占科技園排放量的85%，占區(qū)域總排放量的26.62%。綜上，這30 家企業(yè)的總排放量占區(qū)域排放量的95%。

1.2 VOCs 排放成分以芳香烴、烯烴為主

根據(jù)大氣污染物特征因子庫和多次走航分析，科技園排放總量較大的VOCs 因子主要有苯乙烯、丁二烯等芳香烴和烯烴。A、B 等大型企業(yè)涉及煉油、裂化等裝置，主要排放VOCs 成分也為芳香烴、烯烴等。

根據(jù)《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣〔2019〕53 號)等相關(guān)文件重點(diǎn)控制的臭氧前體物包括間/對二甲苯、乙烯、丙烯、甲醛、甲苯、乙醛、1,3-丁二烯、三甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯等。因此，區(qū)域VOCs 排放主要成分芳香烴和烯烴類也是重點(diǎn)控制的臭氧前體物。

1.3 貯存和裝卸區(qū)貢獻(xiàn)率高

4 家重點(diǎn)企業(yè)VOCs 排放量最大的2類排放源為有機(jī)液體儲(chǔ)存和裝卸揮發(fā)，分別占4 家企業(yè)排放量的64.7%和11.5%。科技園排放量排名前26 家的企業(yè)中，VOCs 排放量最大的3 類排放源為“有機(jī)液體儲(chǔ)存、工藝廢氣排放和有機(jī)液體裝卸揮發(fā)”，分別占26家企業(yè)排放量的41.12%、33.21%和16.11%。因此，有機(jī)液體儲(chǔ)存和裝卸揮發(fā)為VOCs 排放的重點(diǎn)源項(xiàng)。

1.4 處理效率仍有進(jìn)一步提升空間

目前部分石油化工企業(yè)將火炬作為日常廢氣燃燒裝置，一是違背“火炬作為應(yīng)急處置功能”的要求；二是可燃?xì)怏w在火炬系統(tǒng)內(nèi)未充分燃燒直接溢散到大氣環(huán)境中；三是缺乏有效措施對火炬燃燒后的廢氣進(jìn)行監(jiān)測，造成監(jiān)管手段缺失，無法掌握具體排放情況。此外，部分企業(yè)工藝過程中VOCs 無組織排放的收集率、治理設(shè)施的處理效率仍有進(jìn)一步提升空間。

2 整治措施

某國家級石油化工基地、國家級循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)化示范園區(qū)，VOCs 整治措施見表1 所示。

表1 某工業(yè)園區(qū)VOCs 污染綜合整治措施

3 結(jié)果分析

3.1 園區(qū)VOCs 排放總量變化

根據(jù)2020、2021 年區(qū)域內(nèi)VOCs 治理工程項(xiàng)目實(shí)施情況等估算這2 年VOCs 減排量。2020 年實(shí)現(xiàn)區(qū)域VOCs 減排1493.49t，市直管企業(yè)VOCs治理工程項(xiàng)目減排量為1067.64t，科技園VOCs減排總量為425.85t（VOCs 工程項(xiàng)目減排量為249.7t，停產(chǎn)減排量為157.46t，LDAR 減排量為18.7t）；2021 年實(shí)現(xiàn)區(qū)域VOCs 減排507.55t，市直管企業(yè)VOCs 治理工程項(xiàng)目減排量為313.5t，科技園VOCs 減排總量為194.05t（VOCs 工程項(xiàng)目減排量為107.36t，停產(chǎn)減排量為86.69t）。

如圖1 所示，2 0 2 0 年區(qū)域VOCs排放量較2019 年下降約22.02%，其中市直管企業(yè)下降22.25%，科技園下降21.47%；截至2021 年底，區(qū)域累計(jì)VOCs 排放量較2019 年下降約29.51%，其中市直管企業(yè)下降28.78%，科技園下降31.25%，已完成VOCs 排放總量考核目標(biāo)。

圖1 江北某科技園2020、2021 年VOCs 減排情況

如圖2 所示，VOCs 總量減排有效推動(dòng)VOCs 環(huán)境濃度顯著下降。截止2021 年11 月17 日，2021年累積VOCs 平均濃度分別為1 號站67.8μg/m3，較2020 年和2019 年分別下降29.9%、52.6%；2 號站53.4μg/m3，分別較2020 年和2019 年下降53.5%、67.9；3 號站52.9μg/m3，較2020 年下降57.8%；幸福莊泵站18.5μg/m3，與2020 年基本持平；四柳村站11.2μg/m3，較2020 年下降39.0%。除幸福莊泵站外，其余站點(diǎn)VOCs 濃度逐年下降趨勢明顯。

圖2 2019～2021 年園區(qū)站點(diǎn)VOCs 月均濃度變化趨勢

3.2 園區(qū)VOCs 走航濃度變化

江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心在2019 年和2020 年夏季（8～9月）均對科技園開展走航監(jiān)測工作。根據(jù)江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心關(guān)于科技園專項(xiàng)整治方案走航濃度削減目標(biāo)的反饋意見和《關(guān)于對商請?zhí)峁┤@區(qū)走航監(jiān)測數(shù)據(jù)的復(fù)函》，如圖3 所示2019年科技園夏季VOCs 走航監(jiān)測濃度為89ppb，是江蘇省工業(yè)園區(qū)平均濃度的3.4 倍；2020 年科技園夏季VOCs 走航監(jiān)測濃度為34.1ppb，較2019年下降61.7%，約是江全省工業(yè)園區(qū)平均濃度的43%；2021 年科技園夏季VOCs 走航監(jiān)測濃度為30ppb，較2019 年下降60%。因此，2020 年和2021 年科技園VOCs 濃度較2019 年下降明顯，已完成方案中VOCs 走航濃度下降考核目標(biāo)。

圖3 南京江北新區(qū)夏季VOCs 走航監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢圖

自2020 年起園區(qū)逐月對科技園區(qū)、園區(qū)企業(yè)內(nèi)部、重點(diǎn)企業(yè)廠界、空氣站周邊等區(qū)域開展走航監(jiān)測，園區(qū)主干道VOCs 濃度均值如圖4 所示。2020 年園區(qū)VOCs 走航濃度整體呈不斷下降的趨勢，8 月VOCs 走航濃度雖有反彈，根據(jù)現(xiàn)場走航情況判斷受合義化工火災(zāi)事故影響所致。2021 年園區(qū)VOCs 走航濃度較2020 年有所上升，與新冠疫情期間，企業(yè)陸續(xù)復(fù)工復(fù)產(chǎn)有直接關(guān)系。受氣象條件影響，VOCs 濃度高值主要集中于溫度較高、太陽輻射較強(qiáng)的4～9 月。

圖4 江北新區(qū)園區(qū)主干道VOCs 走航濃度變化情況

3.3 區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量

根據(jù)國控空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，2020 年江北新區(qū)臭氧污染天數(shù)為42d（輕度污染天數(shù)為40d，中度污染天數(shù)為2d），同比減少34.4%；PM2.5年均濃度為29.3μg/m3，同比下降20.6%；優(yōu)良天數(shù)比率為85.5%，同比增長12.6%。PM2.5濃度和優(yōu)良天數(shù)比率總體好于南京市平均水平，均列南京市第3 位（2019 年2 項(xiàng)指標(biāo)在南京市排名也是第3 位）。截止2021 年12月20日，新區(qū)國控點(diǎn)優(yōu)良率82.8%，同比下降2.8%，排南京市第4 位；PM2.5年均濃度23.6μg/m3，同比下降6.3%，位列南京市第1 位。受臭氧污染影響，優(yōu)良天數(shù)略有下降，為82.5%。PM2.5濃度和優(yōu)良天數(shù)總體好于南京市平均水平，其中PM2.5濃度排名位列南京市第1 位，優(yōu)良天數(shù)排名位列南京市第4 位。

進(jìn)一步對科技園片區(qū)空氣站監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。園區(qū)已建空氣站有11 個(gè)，分為1、2、3 號預(yù)警站以及四柳村站、幸福莊泵站、安迪蘇片區(qū)大氣監(jiān)控預(yù)警中心站和4 個(gè)大氣監(jiān)控預(yù)警子站與省建VOCs 小型站。其中，1 號預(yù)警站于2017 年6 月驗(yàn)收并投入使用，2 號預(yù)警站于2018 年4 月驗(yàn)收并投入使用，3 號預(yù)警站于2019 年6 月驗(yàn)收并投入使用，無2019 年上半年監(jiān)測數(shù)據(jù)；四柳村、幸福莊泵站空氣站位于異味頻發(fā)的四柳片區(qū)，二者均于2020 年1 月建成，無2019 年數(shù)據(jù)；安迪蘇片區(qū)大氣監(jiān)控預(yù)警中心站和4 個(gè)大氣監(jiān)控預(yù)警子站，位于異味較重的安迪蘇片區(qū)，于2020 年6 月建成，無2019 年數(shù)據(jù)；省建VOCs 小型站于2020 年12 月底建成，2021 年1 月投入試運(yùn)行，無2019 年數(shù)據(jù)。

為評估園區(qū)空氣質(zhì)量改善情況，對1、2、3 號預(yù)警站2019～2021 年同期數(shù)據(jù)、四柳村站和幸福莊泵站2020～2021 年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。截止2021 年11 月17 日，1、2、3 號站點(diǎn)2021 年累積PM2.5平均濃度分別為1 號站35.7μg/m3，較2020 年和2019 年分別下降7.4%、31.8%；2 號站34.2μg /m3，分別較2020 年和2019 年下降20.1%、28.6%；3 號 站30μg /m3，較2020 年 下降24.9%；幸福莊泵站31.2μg /m3，較2020 年下降18.3%；四柳村站30.1μg/m3，較2020 年下降12.4%。園區(qū)PM2.5管控取得顯著成效，5 站點(diǎn)PM2.5月均濃度變化如圖5 所示，具有高度一致性，有明顯的季節(jié)變化特征。受排放和氣象條件的共同影響，冬春季（1 月至次年3 月）PM2.5的濃度較高，夏季（6～8 月）濃度較低。

圖5 2019～2021 年園區(qū)站點(diǎn)PM2.5 月均濃度變化趨勢

3.4 園區(qū)異味管控

2021 年科技園園區(qū)邊界站（1、2、3 號站點(diǎn)）VOCs 平均濃度較2020 年和2019 年分別下降48.3%、62.5%。苯乙烯平均濃度較2020 年和2019 年分別下降了45.9%和67.5%。四柳村站苯乙烯、甲硫醇、2-甲基硫醚和二硫化碳依次同比下降30.5%、4.9%、6.3%和10.7%。安迪蘇片區(qū)惡臭因子H2S 和NH3持續(xù)保持在較低的濃度水平。2020 年科技園周邊、四柳社區(qū)異味擾民問題投訴較2019 年同比下降53%，2021 年較2020 年進(jìn)一步下降33.5%。科技園園區(qū)異味擾民問題得到有效緩解。

結(jié)語

某科技園區(qū)域環(huán)境綜合整治行動(dòng)成效初步顯現(xiàn)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量大幅改善，污染物排放總量大幅削減，尤其是VOCs 排放總量及走航濃度得到有效控制。但園區(qū)VOCs 綜合整治形勢依然嚴(yán)峻，還存在較多問題。如，園區(qū)火炬改造、儲(chǔ)罐改造等綜合整治任務(wù)仍未完成；園區(qū)VOCs 小型監(jiān)測站VOCs 監(jiān)測濃度在江蘇省長期排名倒數(shù)，治理效果尚未達(dá)到預(yù)期；現(xiàn)階段“惡臭”多點(diǎn)散發(fā)問題還比較常見，園區(qū)綜合整治成果存在反彈風(fēng)險(xiǎn)。分析園區(qū)VOCs 小型監(jiān)測站逆序排名較高的原因，主觀來講，一是園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)造成污染物排放總量大；二是企業(yè)管理理念落后，管理水平較低；三是園區(qū)監(jiān)管力量薄弱，行政執(zhí)法威懾力不強(qiáng)；四是與站點(diǎn)設(shè)置的合理性、監(jiān)測因子的選取有一定關(guān)系。

將四柳社區(qū)、省建小型站片區(qū)周邊重點(diǎn)企業(yè)的VOCs 治理拓展至整個(gè)園區(qū)企業(yè)，可從4 個(gè)方面實(shí)施系統(tǒng)治理、滾動(dòng)治理。一是加強(qiáng)無組織收集處理，督促企業(yè)加強(qiáng)物料輸送密閉、無組織廢氣收集，確保車間廢氣收集效率達(dá)90%。二是加強(qiáng)儲(chǔ)罐廢氣治理，排查儲(chǔ)罐密封類型及治理設(shè)施建設(shè)等情況，建立儲(chǔ)罐排查清單。三是加強(qiáng)污水處理設(shè)施廢氣收集處理，督促企業(yè)對污水池加蓋密閉，定期檢查裝置區(qū)含 VOCs 廢水收集提升池、輸送溝渠、儲(chǔ)存處理設(shè)施等廢氣密閉收集情況，檢測治理設(shè)施排放濃度。四是加強(qiáng)火炬廢氣收集處理，推進(jìn)塞拉尼斯等企業(yè)火炬改造項(xiàng)目，鼓勵(lì)企業(yè)安裝熱值檢測儀，根據(jù)熱值調(diào)配達(dá)到火炬氣充分燃燒達(dá)標(biāo)排放效果。