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    挥发性有机污染物(VOCs)排放涉及众多行业,且以无组织排放为主,我国对VOCs污染控制相对滞后,配套污染控制标准体系不完善。选择最早开展VOCs治理工作的美国进行研究,分析其污染控制标准体系并总结了主要特点;同时梳理我国目前废气污染物控制标准体系现状,分析了其特点和主要问题,提出对石化化工企业污染源进行归类解析的思路,通过分析不同污染源的主要特点研究污染源的控制方式。在此基础上,提出完善我国工业源VOCs控制标准体系顶层设计的建议,为我国VOCs污染控制管理提供参考。

    近年来,挥发性有机污染物(VOCs)日益受到社会的关注,有效控制VOCs已成为现阶段我国大气环境治理领域中的热点问题。VOCs以无组织排放为主,而我国从目标控制入手的传统污染物排放管理理念已不能满足当前VOCs排放控制管理的需要。因此,研究分析国外发达国家污染控制标准,对完善我国环境标准体系具有重要的借鉴意义。

    我国工业源VOCs控制标准体系概况

    迄今为止,我国已建立了一套较为完善的大气污染物排放标准体系,但这套标准体系的主要特点是通过在末端环节限制污染物的排放浓度和速率来控制污染物排放,并不适用于以无组织排放为主的VOCs。

    现行标准体系框架

    目前,我国的大气污染物排放标准主要可分为国家标准和地方标准,国家标准又分为跨行业综合性排放标准和行业性排放标准。综合性排放标准和行业性排放标准不交叉执行,即:有行业性排放标准的执行行业性排放标准,没有行业性排放标准的执行综合性排放标准。其中,涉及VOCs的综合性排放标准主要有《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)和《恶臭污染物排放标准》(GB14554—93)2项标准;行业性排放标准主要有《饮食业油烟排放标准(试行)》(GB18483—2001)、《储油库大气污染物排放标准》(GB20950—2007)等10余项标准。此外,近年来地方也相继出台了一些涉及VOCs污染控制的地方排放标准,例如北京市《大气污染物综合排放标准》(DB11501—2007)和北京市《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB11447—2007)等。

    现行标准特点及问题

    我国现行涉及VOCs的控制标准的最大特点是通过末端控制限制污染物排放。对于有组织排放的污染源,通过规定综合性指标和特征污染物排放浓度限值、排放速率来限制污染物的排放;对于无组织排放污染源,大部分标准是通过设定厂界无组织排放限值进行控制,只有少数标准,如《储油库大气污染物排放标准》(GB20950—2007)和《加油站大气污染物排放标准》(GB20952—2007)等,从设计、运行操作、泄漏控制等方面提出要求。这样的控制标准难以满足有效控制VOCs排放的需要。

    第一,末端控制的思路不适宜管理无组织排放的VOCs。我国污染物排放管理的传统理念是重“排放限值”、轻“源头控制”和“过程管理”,制定的污染物排放标准体系主要是从目标控制入手,即:规定有组织排放污染物的排放浓度和排放速率,规定无组织排放污染物的厂界浓度。这种传统的污染控制管理方式,对于管理传统的SO2、NOx等以有组织排放为主的污染物具有一定积极作用,但是难以在现阶段有效控制以无组织排放为主的VOCs。而且,一些工厂受地形、设备、构筑物以及厂区热岛效应的影响,通常无组织排放污染物最大落地浓度可能会在厂界外一定距离出现,依靠现有的厂界标准难以有效控制企业的污染物排放。

    第二,标准覆盖不全面。美国统计的VOCs种类数量达上千种,而我国《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)和《恶臭污染物排放标准》(GB14554—93)仅规定了近20类VOCs物质,远不能满足VOCs污染控制的要求。而行业标准覆盖也无法满足需要。例如,石化化工行业生产工序多样、行业划分复杂,生产的化工产品种类达4万多种,2011年全国主要化学品生产总量达4.18亿t,仅靠几项行业标准难以体现石化化工行业产品品种、生产工艺、行业划分的多样性和交联性。

    第三,不利于精细化管理的推进。精细化管理是对各种污染物的产生和排放环节进行有针对性的确定的污染控制手段,有利于从源头控制污染物的产生。而现有“末端控制”的标准体系难以实现“一企业一办法”的精细化管理模式,不利于排污许可证制度的有效开展,难以达到十八届三中全会提出的“建立和完善严格监管所有污染物排放的环境?;す芾碇贫取钡囊?。

    美国工业源VOCs控制标准体系简介

    作为全球最早开展VOCs污染控制的国家,美国在总结数十年污染治理经验的基础上,目前已经建立起一套行之有效的VOCs大气污染物控制标准体系。许多国家和地区的VOCs控制标准均借鉴了美国控制标准的制定经验。在美国大气污染物排放标准体系中,关于VOCs的排放控制涉及诸多行业,如炼油、石化、精细化工、油品储运、制药、表面涂装、出版印刷、铸造、服装干洗等,均分别制定了相关排放标准。对于涉及VOCs的不同排放环节,如工艺排气、设备泄漏、废水挥发、储罐、装载操作等,美国也分别规定了排放标准。通过不断完善控制手段,经过几十年的治理,美国人为源VOCs排放量由1970年的3466万t下降到2012年的1783万t。

    标准体系分类

    美国大气污染物排放标准属于法律的组成部分,主要体现在《清洁空气法》(CAA)和《美国联邦法规》(CFR)中。工业源控制标准主要将大气污染物分为常规污染物和有毒有害污染物两类,并结合现有排放源和新建排放源的分类进行分层级控制。上述两类标准均涉及VOCs物质的污染控制。

    美国将全国不同区域分为达标地区和未达标地区。达标地区的新建污染源采用最佳可得的控制技术(BACT);未达标地区的新建污染源采用最低可得排放率(LAER);对于所有现有排放源,则统一采用合理可得的控制技术(RACT);对于有毒有害污染物主要污染源,要求采用最大可得控制技术(MACT);对于有毒有害污染物小污染源,要求采用一般可达控制标准(GACT)。

    基于污染控制技术制定的严格程度,美国环境?;ぞ?EPA)统一制定了常规污染物中的《新建污染源实施标准》(NSPS)和《有毒有害大气污染物国家排放标准》(NESHAP)。对于常规污染物中现有排放源的控制分为两种,其中非指定污染物直接由各州制定控制计划;指定污染物则由美国环境?;な?EPA)公布排放指南,各州据此制定控制计划。

    基于技术原则考虑,新建污染源实施标准和有毒有害大气污染物排放标准以源头控制、过程控制及末端治理技术控制为基础进行制定,按照行业和污染源的不同分为100多项。标准可分为行业标准和通用标准,其中行业标准重点对重污染、高排放、集中度高的行业提出较为详细的要求;通用标准主要控制重点过程环节,根据各行业特点,分别对焚烧炉、储罐、废水处理、装卸等过程环节提出具体要求。

    标准主要内容

    美国大气污染物排放标准内容具体,具有较强的操作性。无论是新建污染源实施标准还是有毒有害污染物排放标准,一般包括以下几方面内容。

    适用范围:指明标准管辖范围,即哪些设施要执行该标准;

    相关定义:对标准中涉及的名词术语的解释说明;

    标准要求:文件的核心内容,分为排放限值标准和运行操作标准两种形式,无论是哪种形式都具有同样的法律约束力;

    监测要求:大部分标准都对污染源连续监测系统的安装、维护、运行做出详细规定,并要求任何监测系统若中断或发生故障应立即进行修理或校正;

    达标测试方法:为判断污染源排放的污染物是否符合标准要求,每项排放标准都规定了进行达标测试的具体方法、程序和期限;

    报告和记录要求:规定企业建立污染台账的形式和内容,以及企业向管理部门报告的时间、形式和内容;

    权力规定:规定了国家和地方在标准执行过程中的权力。

    标准特点分析

    美国大气污染物排放标准体系较为系统,针对性较强,既考虑了通用环节的共性特点,又考虑了各个行业的特殊情况,标准内容体现了从源头、过程和末端环节对污染物的全面控制,主要具有以下特点:一是将常规污染物和有毒有害大气污染物区别对待。常规污染物的新源由EPA统一制定标准,现源则由各州分别制定标准;有毒有害大气污染物不分新源和现源,统一由EPA制定标准。二者的排放标准均体现出新源严于现源的思想。

    二是针对行业或污染源的特点制定标准。美国以技术为依据,根据各行业和各类污染源的具体特点,分别制定了详细的标准,规定了适用范围、相关名词定义、标准控制要求、监测要求、记录和报告要求等,保证了相关标准具有针对性和科学性。

    三是包含排放限值标准和运行操作标准两种控制形式。大多数行业标准均根据行业特点对物质的排放浓度或强度进行了规定;对于有组织排放和难以监测的无组织排放,则通过设计、设备、操作或运行等方面,从原料选用、厂址选择、储罐选型、末端治理技术等角度进行控制。

    四是针对生产过程可能涉及的污染物进行管理,包括SO2、颗粒物、VOCs等。在现有科学理论、监测技术和污染防治技术的基础上,可基本满足对污染物的控制要求。

    五是重视建立污染物控制记录。美国的各类标准均要求企业针对环保设施的运行、污染物排放、日常检查和维护建立台账,并对需要记录的内容和形式做出了明确规定,同时还要求企业定期向环境管理部门报告相关情况。

    工业污染源归类解析方法

    从生产工况上,可将工业VOCs排放源分为正常排放、非正常排放、事故排放3大类;从排放形式上,可以分为有组织排放和无组织排放两大类。

    在上述分类的基础上,借鉴美国标准体系中对污染源的分类方法,可根据VOCs的产生排放特点,利用归类解析思路对污染源进行归类,将其大致分为11种(事故排放暂不考虑),基本涵盖了工业生产、储运过程中各种VOCs的排放过程。具体分类情况如表1(略)所示。

    其中,热、冷供给设施燃烧烟气排放主要是指锅炉、加热炉等燃烧燃料产生的排放,其VOCs排放主要受燃烧条件与燃料性质等因素影响;工艺尾气排放和工艺废气释放主要指石化化工企业生产过程中的工艺废气,分为有组织排放和无组织排放两种,其VOCs排放主要受生产工艺过程的操作形式、工艺条件、物料性质等因素影响;生产设备机泵、阀门、法兰等动、静密封处泄漏是指工艺装置的压缩机、泵、阀门、法兰等动、静密封点物料泄漏产生的排放,主要受物料性质、密封点性质、维护管理水平等因素影响;原料、半成品、产品储存及调和过程排放是指有机液体储罐大小呼吸排放的VOCs,主要受物料性质、物料周转量、储罐结构、储存温度、环境条件等因素影响;原料、产品装卸过程逸散是指液体有机产品装车、装船等过程有挥发性有机物逸散,主要受物料性质、物料周转量、装载方式等因素影响;废水集输、储存、处理处置过程排放是指废水集输、储存和处理系统会通过蒸发和气提方式逸散VOCs,主要受废水性质、废水温度、气候条件、废水处理方式等因素影响;采样过程泄漏、采样管线内物料置换和置换出物料收集储存过程中排放的VOCs,主要受置换物料性质、置换量及收集和处理方式等因素影响;冷却塔、循环水冷却系统泄漏是指在循环冷却水中的物料随着循环冷却水蒸发造成VOCs排放,主要受循环冷却水中泄漏的物料量、循环水量等因素影响;设备、管线检维修过程泄漏是指设备、管线维修过程中由于卸料、设备、管线吹扫气体放空造成的VOCs排放,主要受设备和管线结构、残存物料性质、扫除方式及被扫除物料处理方式等因素影响;生产装置非正常生产工况排放主要指非正常和事故工况下通过火炬系统排放的VOCs,主要受物料性质和流量、燃料性质和流量、燃烧时间、燃烧条件等因素影响。

    通过研究各类污染源VOCs的排放特点、影响控制因素,进而研究减少VOCs排放的控制措施和管理要求,更有针对性地制定污染控制标准。

    我国工业源VOCs控制标准体系顶层设计建议

    由于我国现行大气污染源排放标准体系主要针对有组织排放源,对以无组织排放为主的VOCs适用性不强,因此建议以VOCs污染控制为试点,调整污染物控制标准体系的设计思路,从污染物产生的全过程,对污染源实施精细化管理,从而有效控制污染物的排放。

    强化VOCs全过程管理

    以企业为监管单元,将VOCs的管理重点从末端治理转移到源头控制、过程监管上,通过制定污染控制标准,引导企业优化生产工艺、强化设备选型选材、提高设计标准和施工质量、开展设备泄漏检测与修复、加强日常巡检要求、规范治理设施,全面减少VOCs的产生和排放。

    实施污染源分类控制

    参照美国污染源控制管理思路,在对污染源进行归类解析基础上,针对不同类型的污染源分别制定污染控制标准。对于涉及行业数量大、排放特征基本一致的污染源,制定通用控制标准;对于仅存在于特定行业、排放特征独特的污染源,制定行业或专用污染物控制标准。例如,对于工艺废气,各行业存在较大差异,可以根据行业特征,对重点行业分别制定行业VOCs控制标准,具有针对性地提出控制要求;对于热、冷供给设施燃烧烟气排放,生产设备机泵、阀门等动、静密封处泄漏,原料、产品储存及调和过程排放等污染源,涉及大多数生产、储运行业,且各行业排放特征基本相同,可通过大致相同的管理策略对污染物进行控制,分别制定通用污染物控制标准进行控制。

    排放限值与操作标准结合

    控制标准要求可根据具体行业和污染源特点,针对新、老排放源分别制定要求。在设计上,从源头控制污染物排放,应包括原材料选择、工艺选择、设备选型等方面;在运行上,强化运行过程中的污染物控制,应包括运行操作、设备检查、设备修复等方面;在治理上,提高污染防治水平,应包括措施的采取、控制效率、排放限值等方面。例如,对于有机液体储罐,可要求优化罐型设计,在满足安全需要的前提下尽量采用浮顶罐,并控制浮顶上各类开口,减少呼吸气的排放;对于拱顶罐,应提出废气回收和蒸汽平衡方面的要求;对于浮顶罐,应提出组装缝隙、密封方式、浮顶开口方式等方面的要求,最大限度地减少储罐的无组织排放;对于油气回收装置,应提出控制效率或排放限值方面的要求。

    建立污染物控制记录

    控制标准应要求企业建立详细的污染台账,明确台账的形式和内容,以及企业向管理部门报告的时间、形式等。例如对于生产设备机泵、阀门、法兰等动、静密封处泄漏,企业应记录密封点信息(包括位置、类型、服务介质等)、检测维修信息(检测时间、检测情况、修复时间、修复方式、修复后复检情况、检测人等),据此核算VOCs排放量,并应定期向管理部门报告。如密封点无法在规定时间完成修复,则应及时向管理部门报告。

    此外,控制标准还应结合国家大气污染物优先控制清单,要求企业在申报VOCs总体排放情况的同时,申报特定污染物的排放情况。

    本文来源:互联网

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