華林香

（廈門境益佳環(huán)?？萍加邢薰?，福建 廈門 361021）

揮發(fā)性有機物（VOC s）是指參與大氣光化學反應的有機化合物，或20 ℃下蒸汽壓≥01 kPa，或者特定條件下具有揮發(fā)性的全部有機化合物的統(tǒng)稱，除本身具有污染外，VOCs也是產生臭氧、形成細顆粒物的重要前體物，是造成城市光化學污染及灰霾的主要原因之一[1]。塑料制品行業(yè)在廈門市現(xiàn)狀為規(guī)模小、數量多，隨著國家、福建省、廈門市相關VOCs環(huán)保法規(guī)、政策的出臺，調研廈門市塑料制品行業(yè)VO Cs治理現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)存在的問題，進而規(guī)范塑料制品行業(yè)采取有效的有機廢氣治理措施已經迫在眉睫。

1 行業(yè)生產與污染物的產生

1.1 生產工藝

（1）塑料制品行業(yè)（本文所討論僅含塑、擠塑、吸塑、吹塑、滾塑等塑化擠出工序，不含噴漆、印刷等其他產生VOCs工序的塑料制品企業(yè)）生產一般包括原輔料烘干、拌料、塑化擠出成型、修邊、品檢、邊角料和次品的破碎等幾個工藝過程。

（2）塑料制品行業(yè)企業(yè)使用的主要原輔材料包括ABS、AS、PP、PC、PA6、PMMA、POM等工程塑料米、色母粒/色粉、玻璃纖維、增塑劑等含VOCs的材料。

（3）塑料制品行業(yè)企業(yè)所用能源主要為電力、自來水。

1.2 VOCs廢氣的產生

塑料制品行業(yè)產生VOCs的主要環(huán)節(jié)為塑化擠出（包括注塑、擠塑、吸塑、吹塑、滾塑等）工序，該工序的熔融溫度普遍控制在200 ℃以下，低于ABS、AS、PP、PC等工程塑料的分解溫度，但由于ABS、PP等均為高分子有機物的聚合物，在實際生產中，難免會因加熱不均等原因導致少量塑料單體揮發(fā)出來，形成低濃度、大風量的有機廢氣。

根據《排放源統(tǒng)計調查產排污核算方法和系數手冊》（公告2021年第24號）中《工業(yè)源產排污核算方法和系數手冊》中的“292塑料制品行業(yè)系數手冊”，塑料制品行業(yè)塑化擠出工序VOCs產污系數根據細分行業(yè)的不同，各產污系數如下：塑料薄膜制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出）VOCs產污系數為2.50 kg/t-產品；塑料板、管、型材制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出）VOCs產污系數為1.50 kg/t-產品；塑料絲、繩及編織品制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：熔化-擠塑-拉絲）VOCs產污系數為3.76 kg/t-產品；塑料包裝箱及容器制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出/注（吹）塑）VOCs產污系數為2.70 kg/t-產品；塑料包裝箱及容器制造（原料名稱：塑料片材，工藝名稱：吸塑-裁切）VOCs產污系數為1.90 kg/t -產品；日用塑料制品制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出/注塑）VOCs產污系數為2.70 kg/t-產品；人造草坪制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出/注塑）VOCs產污系數為2.70 kg/t-產品；改性粒料制造（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：造粒）VOCs產污系數為4.6 kg/t-產品；塑料零件及其他塑料制品制造-塑料件（原料名稱：樹脂、助劑，工藝名稱：配料-混合-擠出/注塑）VOCs產污系數為2.70 kg/t-產品；塑料零件及其他塑料制品制造-塑料件（原料名稱：塑料片材，工藝名稱：吸塑-裁切）VOCs產污系數為1.90 kg/t-產品。

2 現(xiàn)有企業(yè)VOCs末端治理工藝對比

根據對廈門市108家塑料制品行業(yè)的統(tǒng)計，該行業(yè)目前主要的治理技術為光催化氧化法（36家，占33.3%）、活性炭吸附法（26家，占24.1%）、光催化氧化+活性炭吸附法（4家，占3.7%）、噴淋+光催化氧化法（4家，占3.7%）；其余處理技術為低溫等離子體、低溫等離子體+光催化氧化法、低溫等離子體+活性炭吸附法、噴淋+光催化氧化法、噴淋+活性炭吸附法、噴淋+光催化氧化+活性炭吸附法，各有1家，占0.9%。另外采用排氣筒直排的有33家，占30.6%。

2.1 光催化氧化法

光催化氧化法處理技術在實際應用中，VOCs廢氣利用引風機引至UV設備，該設備利用高能UV紫外線光束及臭氧與廢氣進行破壞、分解、氧化反應，使VOCs物質降解轉化為二氧化碳、水和低分子化合物，再通過排氣筒排放。工作原理為：一重破壞、二重分解，三重催化氧化。（1）破壞、分解：采用高能C波段（僅次于切割不銹鋼的激光，強于氬弧焊光源的數十倍強度）在設備內，強裂解VOCs物質的分子鏈，改變物質結構，將高分子物質裂解、氧化成為低分子無害物質，如二氧化碳及水等。（2）催化氧化：利用O3強催化氧化劑進行廢氣催化氧化，可有效殺滅細菌，并將有毒有害物質破壞且改變成為低分子無害物質。高能C波段刺激催化劑層產生活性，強化催化氧化作用。在分解過程中UV紫外線光束分解空氣中的氧分子產生游離氧，即活性氧，因游離氧所攜帶的正負電子不平衡，所以需與氧分子結合，進而產生臭氧。分子式為：UV+O2→O-+O*（活性氧）或O+O2→O3（臭氧），臭氧對有機物質具有極強的氧化作用，對惡臭氣體及其它刺激性異味有極強的削除效果。該方法存在的問題為：①受污染物成分影響，治理效率波動范圍較大；②催化劑易失活[2]。

2.2 活性炭吸附法

活性炭吸附法是利用活性炭的多孔結構、比表面積大的特性，與氣體充分接觸，將低濃度VOCs吸附到活性炭表面上，達到凈化目的，其安全性好、重量輕、占地面積小、運行操作簡單，是有機廢氣處理的理想方法?；钚蕴挤譃榉勰┗钚蕴?、粒狀活性碳及活性碳纖維，但是由于粉末活性碳易產生二次污染且不能再生而被限制利用。粒狀活性碳粒徑為500～5 000 μm，活性碳纖維是繼粉狀與粒狀活性碳之后的新一代高效活性吸附材料和環(huán)保功能材料?；钚蕴课教幚韽U氣有以下特點：①活性炭是一種具有非極性表面、疏水性、親有機物的吸附劑，在有水或水蒸氣存在的情況下仍能發(fā)揮作用；②活性炭孔徑分布廣，能夠吸附分子大小不同的物質；③活性炭具有一定的催化能力；④活性炭的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高于其他吸附劑。該方法存在的問題為：①需要及時更換活性炭，否則治理效率下降；②吸附后會產生危險廢物[2]。

2.3 液體吸收法

液體吸收法是利用吸收劑吸收VOCs，然后通過解吸除去或回收VOCs、并使吸收劑獲得再生重復利用。由于工藝中可選用比吸附、催化燃燒裝置處理氣體能力大數倍的塔式吸收設備，因而設備的體積可做得小很多、設備費用也較低，但很難找到理想的吸收劑，原因是有機溶劑一般都屬于非極性物質，它們與極性的水分子之間將產生互相排斥的作用而難以溶解，面對有機溶劑溶解度較大的油類或芳烴萃取劑，一般價格較高，有些還有異味。國內曾有人研究在水中添加表面活性劑等活性組分的辦法，提高對有機溶劑的溶解度[3]。研究表明，以這種吸收劑處理含苯噴漆尾氣是可行的，但這一實驗室研究結果未得到推廣應用，這可能與吸收容量很有限的吸收劑的再生問題尚未解決有關，國內有使用以柴油等油類及芳烴萃取劑為吸收液的有機廢氣吸收裝置，曾在工業(yè)上有些應用實例，但都因吸收劑本身損耗大而造成運行成本高或飽和后的吸收劑無法處理而下馬。液體吸收法在國外使用也很少，報導也不多。由于液體吸收尚存在諸多問題有待解決，使其應用受到限制。存在的問題為：①需要低溫冷凝，能耗高，占地面積大；②吸收劑的技術水平決定吸收效果；③適用有回收價值的溶劑[2]。

2.4 低溫等離子法

低溫等離子廢氣處理設備采用雙介質阻擋放電形式產生等離子體，是一種專門去除有毒有害氣體及惡臭氣體的一種裝置。工作原理為：當廢氣進入等離子光解一體機凈化設備內，首先經過等離子體化學反應過程，即電子首先從電場獲得能量，再通過激發(fā)或電離將能量轉移到分子或原子中，獲得能量的分子或原子被激發(fā)（在外加電場的作用下，介質放電將產生大量攜能電子沖擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后引發(fā)了一系列復雜的物理、化學反應，使復雜大分子污染物轉變?yōu)楹唵蔚男》肿影踩镔|，或使有毒有害物質轉變成無毒無害或低毒低害的物質，從而使污染物得以降解去除）。存在的問題為：①治理效率波動范圍較大、適合低濃度廢氣處理；②存在VOCs二次污染問題[2]。

3 統(tǒng)計企業(yè)情況

本文通過統(tǒng)計2018年3月～2020年8月間廈門市生態(tài)環(huán)境局網站公示的108家塑料制品生產企業(yè)（不含噴漆、印刷等其他產生VOCs工序的企業(yè)）竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測報告中各企業(yè)VOCs末端治理工藝及其對VOCs的去除率（見表1），對廈門市塑料制品行業(yè)VOCs的治理現(xiàn)狀進行說明。

表1 塑料制品生產企業(yè)VOCs治理現(xiàn)狀

4 存在的問題

4.1 無組織排放問題突出

廢氣收集均采取局部氣體收集措施，集氣罩收集面積較小或距離產污點太高，生產車間未密閉，且大部分車間開著窗戶等，導致廢氣收集率低，VOCs無組織排放嚴重。

4.2 設施運行管理粗放

設施日常維護不到位，活性炭裝填量不足，UV燈管損壞率高，部分企業(yè)存在活性炭未按相應更換頻次及時更換，造成廢氣處理效率低的情況。部分企業(yè)存在擅自停運或不正常運行廢氣收集、處理設施的情況。

4.3 治理技術不規(guī)范

調查的企業(yè)中有33.3%未采取末端治理措施，經集氣系統(tǒng)收集后通過排氣筒高空直排；有44.3%的企業(yè)采用UV、UV+活性炭、低溫等離子、低溫等離子+UV、低溫等離子+活性炭、噴淋塔+UV、噴淋塔+UV+活性炭等產生臭氧污染的治理工藝，對大氣環(huán)境產生了二次污染。

5 建議措施

5.1 規(guī)范臺賬管理

企業(yè)應根據廈門市有關揮發(fā)性有機物污染防治的要求建立臺賬并保存3年及以上，主要記錄包括以下內容：

（1）建立原輔材料臺賬，需建立各類塑料米、增塑劑、色粉、色母粒等完整的購買、使用記錄，記錄內容必須包含物料名稱、購入量、使用量、回收和處置量、計量單位、作業(yè)時間和記錄人等。

（2）建立統(tǒng)計年報，包括上年度庫存、本年度購入總量、本年度銷售產品總量、本年度庫存總量、產品和物料的VOCs含量、VOCs排放量、污染控制設備處理效率、排放監(jiān)測等數據。

（3）保存原始單據，如原輔材料安全技術說明書、檢測報告、送貨單、發(fā)票等。

（4）建立末端處理設施臺賬，涉及吸附裝置應記錄吸附劑種類、用量及更換/再生日期，操作溫度；涉及噴淋塔應記錄噴淋塔循環(huán)水量、pH值、廢水更換周期等；涉及其他末端處理設施應記錄保養(yǎng)維護事項及主要操作參數；記錄揮發(fā)性有機物污染處理設施、生產活動及工藝設施的運行時間、非正常工況情況等。

5.2 加強源頭控制

（1）禁止使用再生塑料為原料進行生產。

（2）加工工藝優(yōu)先選用自動化程度高、密閉性強、廢氣產生量少的生產工藝和裝備，鼓勵企業(yè)選用密閉自動配套裝置和生產線。

5.3 加強設施日常管理

（1）增塑劑等含有VOCs組分的液態(tài)物料應密閉儲存、轉運、投加、生產（反應、攪拌、混合）。

（2）塑化擠出生產車間應做到密閉，進、出口等不能密閉的部位設置軟簾，生產工作期間門、窗緊閉。

（3）更換的VOCs吸附劑（廢活性炭等）等含VOCs的危險廢物，產生后應立即用包裝袋密封存放，貯存、轉移期間不得打開。

5.4 加強末端治理

（1）應根據廢氣特性設置配套的工藝成熟、技術可靠的治理設施進行治理，治理設施去除效率不得低于50%。對2020年8月25日前采用UV、UV+活性炭、低溫等離子、低溫等離子+UV、低溫等離子+活性炭、噴淋塔+UV、噴淋塔+UV+活性炭等產生臭氧污染的治理工藝的治理設施去除效率按不低于50%執(zhí)行。

（2）采用不具備脫附功能的吸附法治理廢氣的，每萬立方米/小時設計風量的吸附劑裝填量應不小于1 m3，廢氣停留時間不得低于3 s。需根據廢氣處理設備前后壓力的變化情況及時更換活性炭，確保廢氣能夠穩(wěn)定達標排放。

（3）采用低溫等離子體法或光催化氧化法的（2020年8月25日前建成的），廢氣停留時間不得低于1 s。

（4）采用光催化氧化法（2020年8月25日前建成的），必須安裝多層光催化劑，每萬立方米/小時設計風量的紫外燈管總功率不得低于8 kw，廢氣在光催化反應停留時間大于1 s。

（5）塑化擠出（包括注塑、擠塑、吸塑、吹塑、滾塑、發(fā)泡等）等生產環(huán)節(jié)中工藝溫度高、易產生惡臭廢氣的崗位應采用集氣罩進行局部抽風，集氣罩應盡量靠近產污工位且罩面面積盡可能大，距集氣罩開口面最遠處的VOCs無組織排放位置，控制風速應不低于0.3 m/s。

（6）建議采用“干式過濾+活性炭吸附+活性炭再生”工藝進行處理，可使揮發(fā)性有機廢氣穩(wěn)定達標排放，同時可進一步提升治理效果。