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【研究报告】借鉴国际经验推动重点行业挥发性有机物（VOCs） 排放管理与控制建议

 

 一、我国VOCs污染现状、排放管理及其面临的问题与挑战

 

 

        
        （一） VOCs污染现状
        挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)是指各种人类活动和生物代谢排放到大气中的挥发性有机化合物的总称，是导致灰霾天气形成的原因之一，也是大气污染防治中需重点防控的部分。
 
        自2013年国家发布《大气污染防治行动计划》以来，2013至2014年间城市空气质量改善效果初显，但是臭氧（O3）浓度不降反升，达标城市比例下降：O3日最大8小时平均值为145微克/立方米，同比上升4.3%；达标城市比例为67.6%，同比下降9.4个百分点。而VOCs是生成臭氧的重要前体污染物：VOCs与氮氧化物在紫外线下发生复杂的非线性反应，导致对流层臭氧的累积，在静稳气象条件下造成城市光化学烟雾，对于气候变暖也有间接影响。臭氧的生成是复杂的非线性反应，因此不能单纯地控制氮氧化物或者挥发性有机物，而应该协同控制氮氧化物和VOCs。
 
        众多研究已表明，城市大气PM2.5中，由气态污染物形成的二次颗粒物贡献比较大，而PM2.5是导致空气污染，加剧雾霾的元凶。值得重视的是，由挥发性有机物（VOCs）形成的二次气溶胶——有机气溶胶，是颗粒物中重要的组成部分。随着雾霾、PM2.5等大气问题在我国日趋严峻，在源头上控制VOCs的排放势在必行。
 
        （二）VOCs排放管理与控制面临的问题与挑战
        
        1.底数不清，排放特征不明
        VOCs排放源相对复杂，包括自然源和人为排放源，但目前我国VOCs排放源清单的编制仍在起步阶段，基础参数和信息仍不完善。相对于其它大气污染物，VOCs排放较难监测，特别是无组织排放的部分，且以往我国一直未将VOCs纳入污染普查和环境统计的范畴，也未纳入常规的监测体系，很多企业都未设有监测系统，因此缺乏有关人为源排放量和排放特征的统计结果，也缺乏有关重点源行业和重点污染源的排放数据，对VOCs的排放总量只能进行估算。为了摸清底数，不少省市已经开展VOCs排放源调查与清单编制，了解VOCs污染排放现状及行业排放特征。然而各地VOCs的相关的基础问题未能理清，例如定义和估算范畴不一而同，这也给清单编制工作带来一些挑战。而今年新大气法将VOCs纳入监测范围，“十三五”规划中或将VOCs排放量纳入主要环保指标，这更加大了VOCs排放摸底的迫切性、艰巨性和挑战性。
 
        2.政策标准不完善
        在配套政策方面，各省市都出台了VOCs治理相关的政策文件和整治任务，但对应的标准和监测方法却相对滞后，带来治理项目无验收依据、先行治理的企业跟不上政策标准不断出台的要求而需要重复建设等鞭打快牛的问题。也存在不区别行业特征制定技术规范的时候一刀切的问题，比如：有些地方规定限时完成VOCs治理，或规定时间内完成去除设备安装调试，或完成泄露检测修复，违背技术流程和忽视工艺复杂性，造成工程粗制滥造和治理行业恶性竞争。对于收费来说，国家层面已经发布VOCs收费政策，但在地方落实上仍然困难重重。一方面由于缺乏定价的有效依据，另一方面则是服务于收费的排放核算方法还没有达成一致。
 
        3.管理与技术方案模糊
        在管理方面，VOCs的控制还未纳入到总量控制，而排放标准仅覆盖部分工业行业，在重点行业开展的治理行动试点尚处于摸索阶段，缺乏基于科学研究成果的系统方针（例如不能针对本地污染特征制定VOCs与NOx的协同控制方案），且针对众多小而散的VOCs排放源还未能进行有效的管理。
在治理技术方面，工业污染源排放特征的复杂性使得控制技术难以选择，国内企业缺乏经验，已有研究基础相对薄弱，无法有效提供技术支撑，第三方检测数据质量也具有不可靠性。面临鱼龙混杂的新兴VOCs治理市场，有治理需求的企业无从甄别可靠的技术与供应商，选择的治理技术不是最为经济有效的，且在工艺细节上与国外存在一定落差。企业技术经验不足，也导致普遍存在“重工程效率、轻运行维护”的现象，多数治理措施不能稳定运行。
 
 
        二、基于国内外经验的VOCs排放管理与控制政策、标准与技术建议
 
        （一）将VOCs排放控制纳入“一证管理”
 
        1.建立以设备为基础的许可证制度作为加强减排的关键手段，每个排污设备均需许可证
        美国各州及台湾地区已建立排污许可证制度，美国国家环保局（EPA）更针对大型污染源制定许可证国家标准，美国加州以设备为基础的许可证包括建设许可证与运营许可证：只有获得建设许可证才可以开工，在最终检测和评估后，才可获得最终的运营许可证，且每五年需要更新申请。许可证制度除了确认所有设备符合排放标准外，其包含的以下内容还可实现进一步的减排：1）环评，业主可承诺实施法规没有要求的措施，以降低项目对环境的影响，这样更容易得到许可，也可作为执法依据；2）新建与改建项目如果排放增加，需应用最佳防治技术或实现最低可达排放率，此技术需要经过严格评审，相比原有技术需有更好的VOCs减排效果；3）排放抵消，在空气质量未达标地区，如有项目产生新的排放源，需要减少等量或更多的现有排放源；4）公众参与，公众会参与许可证审批过程，可使得审批更完全并符合当地需要；5）排污申报，企业必须每季度申报排污情况，主动证明本身是复合排放标准及环评承诺，而不是靠环保单位被动稽核取缔来维持环境质量。
 
        2.建立排污许可证制度，对点源进行三重管理（应用技术、排放浓度、排放量）
        目前我国对于固定污染源的管理政策措施繁多，包括环境影响评价、排放标准、总量控制、排污收费等，然而这些政策之间存在职能交叉或缺失，未能有效形成合力。由于不同政策对污染源排放控制的要求存在差异，甚至可能影响到对一些企业提出合理的排放控制要求。另一个问题在于目前的政策工具并未覆盖所有的大气污染物，例如VOCs排放的管控在以往就未纳入总量控制范围。目前我们迫切需要通过排污许可证制度对固定污染源进行综合、简化的管理，从应用技术、排放浓度、排放总量三个层面进行规制。目前《环保法》和《大气法》都提出了建立排污许可制度，这一制度在社会各界也取得了共识，“十三五”将是建立这一制度的极佳时机，而VOCs也应被纳入其中，实现多种污染物的“一证管理”。为了有效实施，还需要配置充分的人力资源，制定管理办法并在省市级建成许可证管理系统。
 
        3.以通过环境影响评价、应用了最佳控制技术为发放许可证的两大重要前提
        加州环境质量法案要求所有建设项目都必须做环评来评估对环境的影响，说明企业采取了最佳控制技术。项目范围不只包括施工项目，还有任何认为可以产生社会经济改变而影响环境的项目，比如建立社会制度或法案等。如有轻微影响，需提交影响评估报告；如有较大影响，需要制定减缓影响的措施，提交相关报告后，再提交环境质量评估报告。无法改变其影响的，申请许可证时候需要严格评审，经过公众参与等环节都通过后才能发放许可，环评的承诺条件可以并入许可条件作为执法依据。
       美国EPA与加州都认为企业在新建与改建项目时，是应用最佳控制技术的最好时机，其法规也都分别做了严格规定,要求实践应用类似项目已达成的最佳技术或最低排放率。有些低排放技术若已在州执行计划中列出，则必须在新建或改建时实践。任何其他低排放技术或具有技术可行性的控制技术,也必须在评比确认费用有效性符合预定水平后方可实践。
 
        （二）加快落实排污收费
        2015年6月，国家财政部、发展改革委和环境保护部三部委联合发布《挥发性有机物排污收费试点办法》（国发[2013]37号）。该办法将石油化工和包装印刷两个行业作为全国的VOCs排污收费试点行业，从2015年10月1日起试点征收VOCs排污费，未来排污收费的VOCs种类、行业及区域范围都需进一步扩大。但是目前排污收费在地方落实遭遇定价、核算两大难题，进展缓慢。
        在收费模式方面，台湾对于VOCs的控污费收费费率是排放量越大则单价越高，特定种类的VOCs排放还需要累加收费。台湾环保局空气保护处与立法委员协商，一方面通过收费手段压制排放量，另一方面将所得专款专用，强化空气质量管理措施，包含上述许可证制度，以及污染改善辅助措施，因而获得台湾立法院支持推动。制定办法中，在衡量缴费划算还是治理划算时，由于政府缺少经费，最后的费率确定原则偏向于扩大税收，增加政府经费的目的。通过收取控污费，可雇佣第三方机构[1]帮助治理污染。VOCs排污收费费率如下表所示：
 
        在核算方法方面，台湾用于确定排污收费的VOCs排放核系数可以用经核准的企业自建系数或应用管理部门统一规定的系数。政府统一规定的系数一般偏高，因此规模较大的企业用自建系数比较省钱，需要将计算说明写成说明书送至环保局，环保局召开专家评审会，做科学性合理性审查。通过后企业可使用自建系数的方式，这也能将排放量计算的更准确。
 
        （三）加快行业标准制定
 
        1.美国加州VOCs管控主要针对的污染源包括：涂装与其他含VOCs物料使用的行业、石化行业、及移动源等。各个行业减排均有其完备的标准体系，不断修改加严，随着新问题的出现，新法规与标准不断制定。对于含VOCs物料使用的行业，加州南海岸空气质量管理局规定了消费品名录，包括用于建筑喷涂、印刷、干洗、人造板材、金属、汽修、粘合剂等，规定了不同产品VOCs的含量限值，使用效率，并鼓励VOCs低排放或零排放技术，法院判决也已确认VOCs限值相关技术的可行性。对于石化行业，规定涉及加油站、油库与码头装卸、储罐、焦化厂、泄漏检测与修复、火炬气回收、废水系统等。
 
        2.台湾针对VOCs主要排放行业均制定了相应的排放标准，主要涉及汽车制造业表面涂装、加油站油气回收、干洗作业等，不同行业的同种类VOCs限值可不同。标准中规定采用最大可达去除率，或设定工厂最大可达总排放量。台湾VOCs管控相关的标准以“制程别”分，在制定的时候考虑的主要原则是最大控制技术原则与最佳可得技术原则。要求排放企业必须符合相应的技术规范，方能获取排放许可证，对于不能达到排放标准的企业则处以罚款、关闭等严厉处罚手段。
        已有标准包括：
        加油站油气回收设施标准
        干洗作业空气污染防制设施管制标准
        半导体制造业空气污染管制及排放标准
        挥发性有机物空气污染管制及排放标准（石化业）
        汽车制造业表面涂装作业空气污染物排放标准
        光电材料及组件制造业空气污染管制及排放标准
        胶带制造业挥发性有机物空气污染管制及排放标准
        聚氨基甲酸脂合成皮业挥发性有机物空气污染管制及排放标准
 
        其中，喷涂行业中只有汽车制造业有专门标准，主要限值为：烘房废气之挥发性有机物应符合总破坏去除效率90%及排放管道排放标准60mg/nm3，喷房挥发性有机物排放标准应符合110g/m2，实施标准前为200+g/m2。随着台湾汽车制造业不断萎缩，标准已经停止加严。
        台湾企业每月主动向环保局提交监测报告与佐证资料，证明排放达标。代检业的第三方实验室会去企业现场监测数据，并与企业在线监测的结果做比对，如果结果在偏差内，环保局则接受企业申报的数据。环保局下属的环境检验所对代检业进行资质考核。
台湾并不对监测设备本身认证，设备管理由代检业的第三方实验室承担，环保局下属的环境检验所对代检业进行资质考核。如果是非常重要的污染源，监测结果会直接传输至环保局，申报系统会自动计算小时平均值，将结果与第三方实验室监测结果比对，如果超过就会施以处罚。为避免作弊情况的发生，要求将原始数据保存2年，比对上传资料与原始数据，如不一致需要严重处罚。
 
        （四）明确重点行业VOCs管控技术路线，加强技术应用
 
        VOCs控制技术复杂，且难以识别，需加强技术分析与识别，依法管理，强制末端治理，加强过程控制，引导源头预防，地方政府可通过发布行业技术指南与案例汇编等方式为企业选择第三方治理机构提供引导与参考。
 
        1.石化行业LDAR技术应用
        泄漏挥发被认定为石化行业VOCs排放的重要来源，泄露检测与修复（LDAR）系统被广泛应用于石化行业的VOCs排放控制。LDAR的关键内容包括6个环节：查明—计算—监测—修复—记录、保存—报告。首先要明确所有需要修复的含VOCs的泄漏点，不是所有泄漏点都有VOCs排放。美国加州现行的条例对LDAR做出了新要求，加严了泄漏限值与修复期限，泄漏检测方法则采用美国环保署标准方法21，也即挥发性有机物泄漏的测定方法[2]。
        分析LDAR的常见问题：泄漏点识别可能不准确，不可达泄漏点与豁免泄漏点的确定不正确，泄漏定义与修复时间不明确，监测结果可能不可靠。针对这些常见问题采取改进方法：直接在筛查点上监测读数，监测距离必须足够近；在最大泄漏处定位监测；在泄漏点监测时间要够长，坚持反应时间的2倍时长；所有的可能泄漏点都要监测；严格依据美国环保署标准方法21；提升建设监测设备与数据管理。
        在LDAR应用中，应该更加明确条例要求与实施指南，包括泄漏检测与修复点的范围、豁免点界定、检测与记录方法、检测周期、修复期限等；为检测员与技师提供统一与标准化的培训、认证体系；有效和持续的现场执法行动，从一开始的频繁检查（每日到每周一次，持续5-7年）到成熟期的例行检查（每月或更久一次）；年度检查（又称为蓝天检查，每次2-4天，查几千个点的数据）；如果需要的话，根据具体目标开展审计。
 
        2.包装印刷行业治理措施与主要技术路线
        据相关资料估算，我国包装印刷业VOCs排放总量超过200万吨/年。包装印刷行业的VOCs排放主要集中在印刷、烘干、复合和清洗等生产工艺过程中，主要来源于油墨、粘合剂、涂布液、润版液、洗车水等含VOCs的物料的自然挥发和烘干挥发。
目前，包装印刷行业的VOCs末端技术回收的溶剂质量不稳定，含水量不达标，不能完全回用，源头控制技术国内尚不成熟稳定，因此采取的主要技术路线为：
        1）强化源头污染控制，采用低VOCs含量有机类原辅材料替代。推广无溶剂复合，目前无溶剂复合设备及技术工艺基本成熟，如在全行业推广应用，预计可覆盖软包装产品产量的70%-80% 左右；积极推进水性油墨、单一溶剂油墨的研发和应用，组织油墨生产企业、印刷企业、印刷机生产企业、制版企业联合攻关，从根本上减少印刷工序VOCs排放。
        2）加强末端治理，包装印刷上墨、上光、上胶及烘干等生产设备应密闭，有机废气采用负压方式收集，导入治理装置进行末端处理。对高浓度、溶剂种类单一的有机废气，采取活性炭吸附法进行回收利用；以回收的烘干类废气宜采用催化燃烧法单独处理；难以回收的调墨、印刷上墨、上光、覆膜上胶等废气宜采用吸附浓缩蓄热燃烧法处理，也可采用吸附浓缩催化燃烧法处理。
 
        3.喷涂行业废气处理技术
        喷涂过程需要在温度与湿度控制条件下进行，喷漆过程温度与湿度控制能源消耗占汽车制造业总消耗的比例达到50%左右。单纯为了减少有机物质排放而增加运行费用，企业难以承受，必须寻找新的技术路线：利用高效过滤技术除去空气中颗粒物质，使废气中颗粒物质含量满足洁净要求；利用先进的技术除去废气中有机溶剂；将处理后的废气送回喷漆室，大幅度降低新鲜空气补充量由此节约空调费用。
        国内喷漆废气处理主流技术包括两类：一是利用干式过滤技术或者湿式过滤技术除去废气中油漆雾；二是利用热力氧化或者催化氧化技术使废气中有机物质变成水与二氧化碳。由于喷漆废气属于低浓度，大风量的废气，直接利用氧化装置氧化存在设备投资大，运行废气高的缺陷，进一步开发出了废气浓缩技术。常用的浓缩装置有固定床浓度装置（包含活性碳浓缩装置和活性碳纤维浓缩装置）和转轮浓缩装置，后者属于国际主流技术。
        目前台湾对于喷涂行业没有回收价值的废气通常采用焚烧方法处理，主流技术包括：蓄热式焚化技术、触媒焚化技术、沸石轮转浓缩后焚化技术。其他发展中的治理技术包括：内置式低温催化技术、矿物油浓缩技术等。浓缩技术优缺点比较如下所示：
 
        4.油墨涂料生产行业排放控制措施与主流技术
        涂料与油墨生产行业的有机废气具有漆雾颗粒多、风量大、浓度低、成分复杂等特点，治理难度较大。油墨涂料生产行业VOCs的排放控制建议采取的技术路线为：使用低挥发性溶剂替代、调整工艺和设备、生产过程控制（自动化、密闭化）、末端排放控制、加强运行和排放监管。
        现在国内90%以上的末端治理技术采用更换式活性炭吸附装置。该技术的缺点明显：无监控手段，无更换记录，且活性炭为危险废物，处置成本高。欲实现达标排放，可采用分级别处理或整体处理的方式。分级别处理：高浓度废气采用冷凝回收或者蓄热式焚烧；低浓度废气采用浓缩-脱附再生冷凝回收或者浓缩-蓄热式焚烧；极低浓度废气采用吸附加监控。整体处理将所有废气收集后，采用吸附浓缩-蓄热式焚烧，或沸石轮转浓缩-蓄热式焚烧技术。该行业目前技术的发展趋势为回收技术结合销毁技术，未来应强化并落实日常环境管理，提高管理的科学性与信息化。
 
        5.发挥环保技术国际智汇平台作用推动VOCs综合管控
        根据目前VOCs管控的严峻性，企业面临减排的巨大压力，第三方加入的难控性，需要充分发挥环保技术国际智汇平台（以下简称“平台”）的作用集聚各方资源推动VOCs综合管控。该平台为集水、大气、土壤等各领域于一体的环境污染防治综合服务平台，平台运用当前互联网技术，结合大数据理念，集合国内外VOCs管控理念、经验和先进技术，围绕VOCs各行业特点、各污染物元素特征、各地区重点问题，根据国内VOCs排污和管控的地方政府、产业园、企业、各管理人士需求，可为VOCs管控提供综合解决方案。利用平台促进国内外环保经验、技术交流合作，推动我国VOCs综合管控理念的形成，比如与NOx的协同控制，或与其他污染物综合管理，利用平台集聚特色和互联网+的全球性，为VOCs的污染防治工作提供全方位支持，开展和促进VOCs综合整治。
 
[1] 台湾在VOCs监测与治理领域都一定程度上依托第三方机构或企业，这有利于汇集更多人力资源来开展工作。但是美国则倾向于在条件允许的情况下尽量建立和培养环保管理部门自身团队，因为VOCs治理领域要求有经验的专业技术人员，这样可以避免第三方机构人才流失给政策实施带来的不便。
 

[2] Method 21: http://www3.epa.gov/ttnemc01/promgate/m-21.pdf

 

 

 

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