涂料工業(yè)有機物減排研討

時間:2022-06-07 05:46:00

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涂料工業(yè)有機物減排研討

揮發(fā)性有機物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)通常是指在常溫常壓下,具有高蒸汽壓、易揮發(fā)的有機物總稱,目前WHO、EU、USA等對VOCs的具體界定不完全相同,我國普遍認可的定義是:在常壓下,任何沸點低于250℃的有機化合物,或在室溫(25℃)下飽和蒸汽壓超過133.32Pa,以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機化合物的總稱,主要包括烷烴、烯烴和芳香烴鹵烴類、酯類、醛類、酮類等。VOCs在一定條件下可與氮氧化物發(fā)生光化學反應,引起地面臭氧濃度的增加,導致光化學煙霧污染和灰霾問題,此外,一些VOCs組分本身屬于毒害物質(zhì)。近年來,VOCs污染問題日益突出,已被列入“十二五”大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作重點控制目標。但是,長期以來,我國對VOCs控制薄弱,大多數(shù)城市沒有開展臭氧的監(jiān)測,VOCs未納入環(huán)境統(tǒng)計管理體系,國家層面上底數(shù)不清,難以滿足環(huán)境管理的需要,現(xiàn)行的大氣污染防治法律、法規(guī)在區(qū)域大氣污染防治方面缺乏有效的措施要求,缺少VOCs排放標準體系。歐、美國家較早地開展了VOCs排放控制工作,建立了排放標準要求,并形成了完善的防治技術(shù)體系,值得借鑒。

1我國的VOCs減排和控制

1.1我國VOCs減排和控制成功范例

近年來,部分城市兌現(xiàn)重大事項清潔空氣保障的承諾,在各行業(yè)開展了污染監(jiān)測與排放控制工作,VOCs的控制也起到很明顯的效果。為了保證奧運會期間空氣質(zhì)量,北京市政府協(xié)同有關(guān)部委和地市先后了《關(guān)于做好揮發(fā)性有機污染物控制工作的通知》,對北京市、天津市、河北省涉及VOCs的機電、化工、家具、建材等企業(yè)提出限產(chǎn)甚至停產(chǎn)要求。針對服裝干洗、汽車維修保養(yǎng)、印刷和家具制造等行業(yè)VOCs排放工序的特點,制定了《北京市重點行業(yè)揮發(fā)性有機污染物排放控制要求》,對印刷、汽修、家具、服裝干洗等排放VOCs的單位加強監(jiān)督檢查。2009年廣東實施《廣東省珠江三角洲大氣污染防治辦法》,將VOCs列入大氣污染的控制范圍,實施《關(guān)于控制重點行業(yè)揮發(fā)性有機污染物排放的通告》,要求石油化工、涂料制造、橡膠制品制造、服裝干洗等11個重點行業(yè)4000多家VOCs排放企業(yè)實施整改,削減VOCs排放。對未完成VOCs整改的企業(yè)實施停產(chǎn),禁止建筑涂料用等溶劑的使用、銷售。為了讓世博年的上海呈現(xiàn)藍天白云的好天氣,上海市建成了大氣復合污染自動監(jiān)測站,裝備了VOCs分析儀,加強了VOCs治理。2010年,又明確提出“十二五”期間應重點做好化工企業(yè)VOCs控制。2010年5月國務院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)境保護部等部門《關(guān)于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導意見》(國辦發(fā)[2010]33號),將VOCs列為大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點污染物之一,標志著國家層面上VOCs污染防治工作的開始。

1.2我國VOCs減排和控制相關(guān)標準規(guī)范

我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》GB3095-1996規(guī)定了O3濃度限值,也是直接與VOCs控制相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量目標,各行業(yè)通過滿足污染物排放標準來實現(xiàn)該環(huán)境質(zhì)量目標。排放標準是國家對排入環(huán)境的污染物的濃度或總量所作的限量規(guī)定《。大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996規(guī)定了氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、氯苯類、硝基苯類、苯胺類、酚類、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙烯腈、甲醇等13種VOCs的最高允許排放濃度、最高允許排放速度和無組織排放限值;操作及設施規(guī)范方面,煉焦爐執(zhí)行《煉焦爐大氣污染物排放標準》GB16171-1996、惡臭物質(zhì)排放執(zhí)行《惡臭污染物排放標準》GB14554-93,制革行業(yè)執(zhí)行《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》GB21902-2008《。室內(nèi)裝飾裝修材料中有害物質(zhì)限量10項強制性國家標準》規(guī)定了室內(nèi)裝飾裝修材料的排放限值,其中內(nèi)墻涂料、溶劑型木器涂料、溶劑型膠黏劑、水基型膠黏劑、地毯、地毯襯墊、地毯膠黏劑標準規(guī)定了VOCs排放限值,對木家具、人造板及其制品、壁紙規(guī)定了甲醛排放限值。行業(yè)標準《環(huán)境標志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》HJ/T201-2005規(guī)定了水性涂料中VOCs的排放限值為內(nèi)墻涂料≤80g/L,外墻涂料≤150g/L,墻體用底漆≤80g/L,木器涂料、防腐涂料、防水涂料等產(chǎn)品≤250g/L,膩子≤10g/kg。此外,上海、北京和廣東等地制定了一些地方標準控制VOCs的排放,如上海《半導體行業(yè)污染物排放標準》DB31/374-2006規(guī)定VOCs排放速率>0.6kg/h的處理設施的最低處理效率≥88%,VOCs最高允許排放濃度為100mg/m3;北京市《大氣污染物綜合排放標準》DB11/51-2007規(guī)定了非甲烷總烴最高允許排放濃度、與排氣筒高度對應最高允許排放速率以及無組織排放監(jiān)控點濃度限值;廣東省《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》DB44/814-2010和《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》DB44/815-2010分別規(guī)定了家具制造行業(yè)和印刷行業(yè)VOCs排放限值和控制VOCs排放的生產(chǎn)工藝和管理要求。綜上可見,我國在VOCs控制方面尚沒有建立完善的污染排放標準體系,只有個別國家標準和地方標準明確提出VOCs排放限值,少數(shù)國家標準涉及到個別揮發(fā)性有機物,多數(shù)行業(yè)還沒有建立起關(guān)于VOCs排放限值的標準,也沒有完善的控制技術(shù)體系。

2美國VOCs減排和控制

美國國家環(huán)保署在VOCs控制方面,將一些具有低反應活性的VOCs從監(jiān)管對象中排除,控制工作的重點放在能顯著增加臭氧濃度的VOCs上面。美國的VOCs控制源于《清潔空氣法案》,VOCs的減排和控制是通過建設許可和經(jīng)營許可制度實現(xiàn)的,并建立了系統(tǒng)的技術(shù)政策體系。臭氧達標區(qū)和未分類區(qū)的新建、重建主要排放源和重大改動主要現(xiàn)有源必須采用最佳可用控制技術(shù)(BestAvailableControlTechnology,BACT)并實施空氣質(zhì)量分析;臭氧未達標區(qū)的新建、重建主要排放源和重大改動主要現(xiàn)有源必須安裝最低可達排放速率(LowestAchievableEmissionRate,LAER)技術(shù),并在項目建設前根據(jù)未達標區(qū)的具體等級實現(xiàn)規(guī)定的排放消減比例(EmissionOffsets),進行其他建設地址評估,所有者和經(jīng)營者須在州范圍內(nèi)證明其名下所有設施合規(guī);所有地區(qū)小額排放源須進行控制技術(shù)審查;臭氧非達標區(qū)所有CTG(環(huán)保局的控制技術(shù)指導)涉及的現(xiàn)有源和非CTG主要現(xiàn)役源必須安裝合理可行控制技術(shù)(ReasonablyAvailableControlTechnology,RACT)。最佳可用控制技術(shù)(BACT)和最低可達排放速率(LAER)技術(shù)均是根據(jù)具體案例確定,而RACT可以根據(jù)具體案例確定,也可以采取CTG中建議的技術(shù)措施。

VOCs控制技術(shù)指南(CTG)[1-6]主要包括以下與涂料涂裝相關(guān)的活動:木質(zhì)平板表面涂裝,紙張、薄膜和鋁箔涂裝,家電表面涂裝,金屬家具的表面涂裝,其他雜類金屬部件和產(chǎn)品表面涂裝,汽車和輕型卡車表面涂裝等。EPA設立了清潔空氣技術(shù)中心RACT/BACT/LAERClearinghouse用于匯集全國的RACT、BACT和LAER技術(shù)案例,供許可機構(gòu)和排污單位確定BACT、LAER和RACT技術(shù)水平和排放控制水平。對于VOCs排放量大、嚴重危害公眾健康和福利的特定行業(yè)中新建源和重大改動的現(xiàn)有源,EPA頒布了全國范圍的新源執(zhí)行標準(NewSourcePerformanceStandards,NSPS),不管排放源所處的環(huán)境空氣質(zhì)量分區(qū)達標與否。NSPS是行業(yè)層面的標準,代表的技術(shù)水平是最佳示范技術(shù)(BestDemonstratedTechnology,BDT)。新源執(zhí)行標準中涉及涂料涂裝的主要有汽車和輕型卡車的表面涂裝作業(yè)、印藝行業(yè)、家電涂裝、金屬卷材表面涂層等[7]。排放毒性VOCs的排放源,不管其所處的環(huán)境空氣質(zhì)量分區(qū)達標與否,還必須執(zhí)行國家毒性空氣污染物排放標準(NationalEmissionStandardsforHazardousAirPollutants,NESHAP),該標準代表了最大可控技術(shù)(MaximumAchievableControlTechnology,MACT)水平。涉及到涂料涂裝的主要有家電表面涂層、汽車和輕型卡車表面涂層、木結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品表面涂層、木家具表面涂層、造船及船舶修理表面涂層、金屬家具表面涂層、金屬卷材表面涂層等[8-9]。BACT、LAER、RACT、BDT和MACT不僅代表了一定的排放水平,而且也規(guī)定了相應的技術(shù)水平,是具體減排和控制技術(shù)的合理組合。

3歐盟VOCs的減排和控制

歐盟環(huán)保標準大多以指令的形式。歐盟工業(yè)源VOCs排放控制指令主要有有機溶劑使用指令1999/13/EC[10]、涂料指令2004/42/CE[11]和綜合污染預防與控制指令96/61/EC、2008/1/EC[12]和2010/75/EC[13](也稱作工業(yè)排放指令,是綜合污染預防與控制指令的發(fā)展)。歐盟對VOCs的界定范圍為在293.15K條件下蒸汽壓高于0.01kPa(溶劑指令和綜合污染預防與控制指令)或在101.3kPa條件下沸點低于250℃(涂料指令)的任何有機物。溶劑指令1999/13/EC對15類有機溶劑使用活動通過設定的VOCs排放限值(包括有組織排放限值、逸散限值和總排放限值)和規(guī)定作業(yè)條件控制VOCs排放。相關(guān)排放源必須安裝減排設備或通過產(chǎn)品替換(如高溶劑含量產(chǎn)品替換成低溶劑含量或零溶劑含量產(chǎn)品)等減排方案以滿足排放限值。涂料指令2004/42/CE制定了建筑涂料和汽車涂料中的VOCs含量限值。涂料產(chǎn)品進入市場時需要標明詳細用途、法定VOCs限值和正常使用條件下產(chǎn)品的VOCs含量,這就從產(chǎn)品源頭控制了VOCs的排放和管理。綜合污染預防與控制指令96/61/EC、2008/1/EC和2010/75/EC強調(diào)多環(huán)境介質(zhì)(水體、大氣、土壤、噪聲等)的統(tǒng)一管理,引入許可證制度,規(guī)定基于最佳可用技術(shù)(BestAvailableTechniques,BAT)的污染排放限值(廢水、廢氣、噪聲、固廢等)、等效的技術(shù)參數(shù)或工藝措施,在不影響環(huán)境質(zhì)量的前提下靈活考慮了工業(yè)設施的技術(shù)特點、地理位置和當?shù)氐沫h(huán)境狀況。綜合污染預防與控制指令將工業(yè)生產(chǎn)活動劃分為能源工業(yè)、金屬工業(yè)、無機材料工業(yè)、化學工業(yè)、廢物管理及其他活動6大類,涉及VOCs排放的主要行業(yè)包括石油精煉、有機化學品、有機精細化工、貯存設施、涂裝、皮革加工等。為配合綜合污染預防與控制指令以及許可證制度的實施,歐盟委員會出版了行業(yè)BAT參考文件(BREF),各成員國結(jié)合本國的工業(yè)污染控制實踐,將其轉(zhuǎn)化為本國的標準。歐盟委員會BAT參考文件涉及到涂料涂裝的主要有SurfaceTreatmentUsingOrganicSolvents和SurfaceTreatmentofMetalsandPlastics兩個文件,主要的約束對象有鋁質(zhì)板材和配件、大型鋼材連續(xù)涂層、鋁質(zhì)卷材連續(xù)涂裝、印刷、汽車涂裝、面包車、卡車,卡車駕駛室涂裝、客車涂裝、火車涂裝、農(nóng)業(yè)和建筑設備涂裝、船舶和游艇涂裝、金屬包裝涂裝和印刷、塑料制件涂裝、家具和木質(zhì)材料涂裝等。

4我國VOCs防治工作建議

我國VOCs防治工作正處于起步階段,雖然部分城市在VOCs控制方面取得了很好的成效,但是,對大多數(shù)城市而言,VOCs尚未納入環(huán)境管理體系,VOCs排放底數(shù)不清,缺少完善VOCs污染防治體系。因此借鑒歐美在VOCs防治方面的經(jīng)驗,提出以下建議:(1)開展VOCs排放調(diào)查,建立排放清單,摸清行業(yè)和地區(qū)分布特征,篩選重點排放源,掌握污染濃度水平;(2)制定和完善相關(guān)行業(yè)VOCs排放標準,建立行業(yè)VOCs技術(shù)政策體系和技術(shù)指導文件,開展VOCs排放控制。