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干貨|工業(yè)源VOCs排放清單建立及舉例

一、什么是VOCs

、什么是VOCs

揮發(fā)性有機物(VOCs)定義五花八門,綜合可歸納為基于物理特性、基于化學(xué)反應(yīng)性和基于監(jiān)測方法的三類定義。

基于物理特性,從“沸點”和“蒸汽壓”兩個參數(shù)確定。如:在101.325kPa標準壓力下,任何初沸點低于或等于250℃的有機化合物;在293.15K條件下蒸汽壓大于或等于10Pa,或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機化合物(不包括甲烷)。

基于化學(xué)反應(yīng)性定義——主要基于有機物反應(yīng)性,參與不同光化學(xué)反應(yīng)而帶來臭氧和霧霾污染來確定。如:除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物或碳酸鹽、碳酸銨外,任何參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物(美國)。

基于監(jiān)測方法定義,主要考慮到監(jiān)測方法多能識別的目標污染物范圍來確定。如:利用Tenax GC或Tenax GA采樣,非極性色譜柱(極性指數(shù)小于10)進行分析,保留時間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機物。

我國2015年頒布的《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB 31570-2015)、《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB 31571-2015)和《合成樹脂工業(yè)污染物排放標準》(GB 31572-2015)中對VOCs的定義為“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物,或者根據(jù)規(guī)定的方法測量或核算確定的有機化合物?!迸c2014年上海《汽車制造業(yè)(涂裝)大氣污染物排放標準》(DB 31/859-2014)中的定義一致。該定義是基于有機物的“化學(xué)反應(yīng)性”和“監(jiān)測方法”兩方面綜合定義的。

值得一提的是目前的VOCs監(jiān)測體系并不完善,尚未納入日常監(jiān)測體系。

二、工業(yè)源VOCs排放清單的建立

VOCs排放分天然源和人為源,天然源不可控,更多關(guān)注人為源。工業(yè)源排放占人為源的60%左右,相較于交通源和生活源有更大更直接點減排潛力。準確的排放清單是是研究國家及區(qū)域污染源排放特征、識別其排放時空分布的重要基礎(chǔ)。
工業(yè)源VOCs排放清單建立思路—“源頭追蹤”,對工業(yè)VOCs物質(zhì)流動的全過程進行分析和梳理,VOCs產(chǎn)生于四個環(huán)節(jié):VOCs的生產(chǎn)、儲存和運輸、以VOCs為原料的工藝過程和含VOCs產(chǎn)品的使用和排放。如圖1,通過全過程追溯分析,可以清晰得到VOCs在該行業(yè)、區(qū)域及城市的排放狀況分布。


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三、典型化工園區(qū)VOCs排放清單建立


化工行業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位,同時也是我國VOCs排放的重點行業(yè),排放量約占全國工業(yè)源VOCs排放量的34%。化工園區(qū)作為化工企業(yè)的聚集地,VOCs組分復(fù)雜、排放特征不明、缺乏有效控制。基于此,以珠江三角洲某大型綜合性化工園區(qū)為對象,研究VOCs排放特征。
該工業(yè)園區(qū)主要涉及石油化工品的倉儲和運輸、基礎(chǔ)化學(xué)原料制造、合成材料、膠黏劑、日用化學(xué)品的生產(chǎn)等。經(jīng)營的液體化學(xué)品份額占廣東液體化學(xué)品市場份額的40%以上。
基于排放環(huán)節(jié),從生產(chǎn)工藝和濃度排放水平進行VOCs排放特征分析。具體從有機化學(xué)原料制造、合成樹脂制造、肥皂及合成洗滌劑制造、化學(xué)藥品原藥制造、石油制品制造、儲存于運輸?shù)?個方面進行分析,以不同化學(xué)品生產(chǎn)工藝入手,分析生產(chǎn)過程中VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)及主要污染物種類。如某制藥企業(yè)煙酰胺生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs如下所示:

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然后用系統(tǒng)聚類分析樹狀圖進行成分譜分析,被分為一類的地點常常具有相似的污染情況,可以大體區(qū)分VOCs濃度的高低,調(diào)查本次工業(yè)園區(qū)的27個點位,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的VOCs可分為6類,如圖3所示:
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然后用系統(tǒng)聚類分析樹狀圖進行成分譜分析,被分為一類的地點常常具有相似的污染情況,可以大體區(qū)分VOCs濃度的高低,調(diào)查本次工業(yè)園區(qū)的27個點位,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的VOCs可分為6類,如圖3所示:


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基于上述排放環(huán)節(jié)建立VOCs排放清單。首先進行排放源分類,不能一味追求排放源劃分的高分辨率,還須考慮關(guān)鍵參數(shù)的可獲取性和代表性。分類完成后計算其排放量,主要是監(jiān)測計算法、公式法、排放因子計算。

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01
園區(qū)排放量計算


本次研究園區(qū)的排放量計算做法是每個行業(yè)選取一家企業(yè)進行現(xiàn)場采樣,利用監(jiān)測計算方法進行排放量計算。將每個企業(yè)排放細化為5個環(huán)節(jié):儲罐呼吸、工藝過程無組織排放、工藝過程有組織排放、廢水處理及銷毀/吸收。

對于油氣回收或收集處理的儲罐呼吸采用監(jiān)測及算法計算排放量;未收集處理的采用排放因子法計算;工藝過程有車間的無組織排放用監(jiān)測法計算;無車間無組織排放采用公式法計算;工藝過程有組織排放均采用監(jiān)測法計算;廢水處理未加蓋及收集用排放因子法;廢水經(jīng)管道收集采用監(jiān)測法計算;銷毀/吸收使用監(jiān)測法計算。VOCs排放總量是4個過程的排放之和,不包括有機廢氣治理設(shè)施銷毀、吸收或回收的量。



02
園區(qū)行業(yè)排放因子建立

企業(yè)單位產(chǎn)品產(chǎn)量的VOCs排放量包括各環(huán)節(jié)分物種排放因子及企業(yè)總排放因子,對同類型企業(yè)的排放因子取平均值,獲得同類型行業(yè)的VOCs排放因子。本園區(qū)所有行業(yè)均屬于VOCs產(chǎn)品制造行業(yè),原料中絕大部分VOCs都進入產(chǎn)品中,用產(chǎn)品產(chǎn)量作為活動水平具有良好的代表性。各環(huán)節(jié)分物種的排放因子主要分儲罐呼吸、工藝過程無組織排放、工藝過程有組織排放、廢水處理,經(jīng)過求和得全過程排放濃度也就是排放因子。排放因子的確定需要累計大量樣本,重復(fù)測試,才能得到相對準確的結(jié)果。



03
清單建立

活動水平都來源于實地調(diào)研數(shù)據(jù),是企業(yè)自查過的產(chǎn)品產(chǎn)量。如圖4所示:

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分環(huán)節(jié)排放清單即按行業(yè)統(tǒng)計排放總量,本園區(qū)的行業(yè)有石油制品制造、有機化學(xué)原料制造、合成樹脂制造、肥皂及合成洗滌劑制造、化學(xué)藥品原藥制造及運輸6個行業(yè),從儲罐呼吸、工藝過程、廢水處理、管道有組織排放4個方面計算排放總量。不同行業(yè)的排放總量在整個園區(qū)的排放量中的占比最大的是減排的重點區(qū)域。

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