工业VOCs排放源废气排放特征调查与分析

中国环境科学2010,30(11)：1558~1562ChinaEnvironmentalScience工业VOCs排放源废气排放特征调查与分析席劲瑛1*,武俊良1,胡洪营1,王灿2(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084；2.天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要：在大量调研工业挥发性有机物(VOCs)排放源案例的基础上,将工业VOCs排放源分为溶剂产品使用源、化工产品生产源、废物处理源和存储输送源4类,并对不同类型工业VOCs源的废气排放特征进行了分析.结果表明,大多数有组织排放的工业VOCs源的废气流量1000m3/h,总挥发性有机物(TVOC)浓度10000mg/m3,且化学组分复杂.在所调查的工业VOCs源案例中,流量100000m3/h的VOCs源以溶剂产品使用源为主;流量1000m3/h的VOCs源以化工产品生产源为主.TVOC浓度10000mg/m3或100mg/m3的工业VOCs源,均以化工产品生产源为主.在工业VOCs源排放的各种VOCs组分中,以苯系物最为常见.关键词：VOCs；排放源；排放特征中图分类号：X501文献标识码：A文章编号：1000-6923(2010)11-1558-05InvestigationofindustrialVOCsemissionsourcesandanalysisfortheiremittingcharacteristics.XIJin-ying1*,WUJun-liang1,HUHong-ying1,WANGCan2(1.StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentSimulationandPollutionControl,DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084;2.SchoolofEnvironmentalScienceandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China).ChinaEnvironmentalScience,2010,30(11)：1558~1562Abstract:After433industrialVOCsemissioncasesweresearchedandcollected,thesesourceswereclassifiedintofourtypes,whichweresolventusage,chemicalproductmanufacturewastetreatmentandstorageandtransportationleakagesource.Theemittingcharacteristicsofdifferenttypesofsourceswereanalyzed.Theresultsshowedthatmostofon-potindustrialVOCsemissionsourceshadsimilaremittingcharacteristic,suchashavingaflowratemorethan1000m3/h,theconcentrationoftotal(TVOC)lessthan10000mg/m3andcomplexchemicalcomposition.AmongalltheinvestigatedVOCssources,mostofthesolventusagesourceshadanemissionflowratehigherthan100000mg/m3.Mostofthechemicalproductmanufacturesourceshadaflowratelowerthan1000mg/m3.TheTVOCconcentrationsofmostchemicalproductmanufacturesourceswerehigherthan10000mg/m3orlowerthan100mg/m3.ThemostfrequentlyfoundcomponentsintheindustrialVOCsemissionsourceswereBTEX.Keywords：volatileorganiccompounds(VOCs)；emissionsource；emittingcharacteristic对于挥发性有机污染物(VOCs)排放源的研究是控制VOCs污染的重要基础[1-2].工业VOCs排放源(以下简称工业VOCs源)被视为环境中VOCs污染的主要人为源[3-5].国内外关于VOCs排放源或工业VOCs源的研究主要以建立排放清单和源解析为主.然而,在VOCs控制技术选择和评价时,更需要了解工业VOCs源的废气排放方式、废气排放量、VOCs排放浓度以及污染物种类等排放特征信息.目前,仅有少数研究报道了个别行业VOCs源的排放特征[5-9].由于不同行业VOCs排放情况复杂,因此有必要从整体上研究工业VOCs源的废气排放类型和排放特征.本研究通过资料和现场调研,收集了国内外大量的工业VOCs源实际案例.在此基础上,对不同类型的工业VOCs源的排放特征进行了整体分析和研究,为工业VOCs废气控制技术选择、评价和开发提供参考依据.1调查与数据分析方法1.1工业VOCs源案例调查及筛选方法工业VOCs源案例和数据主要通过文献资收稿日期：2010-03-23基金项目：环保公益性行业科研专项(200809015)*责任作者,助理研究员,[e-mail]11期席劲瑛等：工业VOCs排放源废气排放特征调查与分析1559料调研和现场调研2种方式获取.其中,文献资料调研主要通过在国内外学术期刊和论文数据库、环保监测验收报告、相关企业工程案例中检索并收集VOCs排放源案例.现场调研主要是通过针对典型VOCs污染排放企业开展现场监测、采样以及访谈收集VOCs排放源案例.针对每个工业VOCs排放源,调研的内容主要包括VOCs排放源所属的行业、VOCs来源与产生方式、VOCs排放方式、废气排放流量、排放的VOCs浓度及化学组分等.由于不同来源资料的数据构成和格式存在一定差异,为确保数据的可靠性和可比性,本研究根据资料的完整性和规范性对不同VOCs排放源案例进行了筛选,并统一了数据格式,以便进一步统计分析.1.2工业VOCs源分类在调研的基础上,根据废气产生方式和排放特征,将工业VOCs排放源分为溶剂产品使用源、化工产品生产源、废物处理源和存储输送源4类.其中,溶剂产品使用源一般是在涂料、油墨、清洁剂、胶黏剂等含有机溶剂产品使用过程中,由于溶剂物理挥发形成的VOCs排放源.化工产品生产源一般是在化工产品生产过程中,由于原料、中间体或产物挥发形成的VOCs排放源.废物处理源是工业污水、工业固体废物处理过程中形成的VOCs排放源.存储输送源是工业原料或产品在储存、输送或配料过程中形成的VOCs排放源.在一个企业或工厂中,既可能以某一类排放源为主,也可能同时存在多类排放源.1.3废气排放特征分析方法本研究主要采用分类统计的方法,从废气排放流量、排放的TVOC浓度和废气中VOCs组分3个方面分析不同工业VOCs源的排放特征.其中,废气流量按小流量(1000m3/h)、中等流量(1000~10000m3/h)、大流量(10000~100000m3/h)和超大流量(100000m3/h)划分.废气TVOC浓度按低浓度(100mg/m3)、中等浓度(100~1000mg/m3)、高浓度(1000~10000mg/m3)和超高浓度(10000mg/m3)进行划分.废气中VOCs组分依据官能团不同划分为苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、醚类、脂类、酸类、烷烃、烯烃、胺类、卤代烃,共12大类.2结果与讨论2.1调研结果概述电气机械及器材制造业,3%(13)金属制品业,3%(13)食品制造业,3%(11)%塑料制品业,3%(14)电子及通信设备制造业,5%(21)印刷业，记录媒介的复制,8%(34)化学原料及化学制品制造业,23%(94)医药制造业,16%(64)交通运输设备制造业,15%(61)皮革、羽绒及其制品,2%(9)包装装潢印刷业,2%(7)普通机械制造业,1%(6)专用设备制造业,1%(6)家具制造业,1%(6)橡胶制品业,1%(4)文教体育用品制造业,1%(3)食品加工业,1%(3)非金属矿物制品业,1%(5)木材加工及竹、藤制品,1%(4)图1调研案例的行业分布情况Fig.1ThetypesofindustrialVOCsemissioncases1560中国环境科学30卷通过调研,本研究共获取国内外工业VOCs源案例433个.这些案例的行业分布如图1所示.可以看出,本研究获取的工业VOCs源案例涉及化学原料及化学制品制造业、医药制造业、交通运输设备制造业等26个行业大类.其中,化学原料及化学制品制造业主要涉及合成材料制造业、有机化学产品制造业、专用化学产品制造业、日用化学产品制造业和化学农药制造业;交通运输设备制造业主要涉及汽车制造业、船舶制造业、摩托车制造业以及航空航天器制造业等,调研结果具有一定的广泛性和代表性.根据不同类型工业VOCs源的定义,对调研得到的每个排放源案例进行了分类,结果如表1所示.从表中可以看出,调研得到的溶剂产品使用源、化工产品生产源和废物处理源案例数分别占工业VOCs源总案例数的50%、41%和8%.由于存储输送源多为无组织排放源,调研难度大,所以调研获得的案例数较少,仅占总案例数的1%.因此,本研究未对存储输送源排放特征做详细分析.但是,这并不说明存储输送源在实际工业VOCs排放源中占比例少,今后应对其影响和排放特征做专门研究.表1工业VOCs源案例数与典型排放过程Table1StatisticalnumbersofindustrialVOCsemissioncasesandtypicalemissionprocess调研案例总数工业VOCs源类型国内国外小计涉及的典型排放过程溶剂产品使用源15463217汽车、船舶、摩托车、塑料制品、金属制品、电子器件、家具、木制品喷涂;皮革制品上胶;纸张印刷、包装材料印刷;电子器件清洗等.化工产品生产源15323176合成塑料、合成橡胶、合成纤维生产;涂料、香料香精、化学农药等有机产品生产;天然橡胶炼胶、轮胎制造;医药合成、蒸酚、水解、醚化、羧化、成盐脱水等工艺.废物处理源32335处理石油、化工和医药行业污水的调节池、隔油池、浮选池、曝气池、泵站等设施.存储输送源415石油、化工、医药行业原料或产品存放过程中的泄漏;物料输送或转移过程中的挥发.总计343904332.2废气流量分布特征分析030609012015018010001000~1000010000~100000100000废气流量(m3/h)案例数溶剂产品使用源化工产品生产源废物处理源图2不同工业VOCs排放源废气流量分布Fig.2TheflowratedistributionofindustrialVOCsemissioncases不同类型工业VOCs源的废气流量分布如图2所示.从图2可知,工业VOCs源排放废气以大流量(10000~100000m3/h)和中等流量(1000~10000m3/h)为主,小流量和超大流量废气所占比例较小.在所调查的工业VOCs源中,88%的案例排放废气流量都1000m3/h,这是因为大多数工业VOCs源排放的废气都是从工业厂房、工艺装置或构筑物中通过风机有组织进行排放的,为满足厂房内或厂区内空气质量要求,需要设计足够的单位时间换气次数,因此废气排放流量很少低于1000m3/h.根据调研结果,超大流量(流量100000m3/h)排放案例主要以溶剂产品使用源为主,这些排放源大多是各类喷涂生产线或上胶生产线[10-11].在超大流量排放案例中