典型化工企业挥发性有机物(VOCs)排放特征研究

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挥发性有机物(VOCs)是影响我国环境空气质量的重要污染成因之一。近年来,VOCs排放量的大幅度上升,严重导致了我国多区域以PM2.5、臭氧为主要因子的光化学污染现象发生,且有趋于频繁的趋势。而工业污染源特别是化工产业因其排放强度大、排放浓度高以及污染物种类复杂等特点,将成为未来数十年我国VOCs综合治理和管控的重点和难点之一。大量的研究工作表明,我国工业产业结构中石油化工、煤化工、精细化工等生产行业排放的VOCs可占到工业源的80%以上。本文以宁夏某工业园区重点VOCs排放企业作为研究对象,通过实地调查、布点采样、成分检测及数据分析等方法,对该园区中重点企业VOCs污染源开展排查与解析,分析其各维度的排放规律,为进一步建立化工园区VOCs综合控制及污染长效机制奠定理论和数据基础。具体研究结论如下:(1)对某工业园区5家重点涉及VOCs排放企业的VOCs排放量进行分类调查和计算,结果表明:化工企业VOCs排放通常来源于设备动静密封点泄漏,有机液体储存与调和挥发损失,有机液体装卸挥发损失,废水集输、储存及处理处置过程逸散,冷却塔/循环水冷却系统释放,工艺有组织排放等,而其中有机液体储存调和挥发损失、装卸挥发损失和废水集输及储存等逸散挥发损失等三个源项所占比重较大。其中三家化工厂废水集输贡献率比重最大,最大值为96.34%;一家有机液体储存调和挥发损失所占比重最大,贡献率可达40.50%;其余则为工艺有组织排放损失率比重最大,贡献率可达96.01%。(2)对不同时间段、不同位置条件下的大气环境中厂界VOCs的布点采样及成分分析结果表明,尽管各重点企业的生产原料及产品有较大差异,但是整体上氯代烃(包括四氯乙烯、三氯甲烷、氯丙烯、二氯甲烷)以及苯系物(苯、甲苯、间,对-二甲苯等)是该化工园区的主要特征污染物,其总数可占到总的VOCs成分的38.2%和12%。同时,从时间分布的角度分析,在一天的正常生产工况下,该工业园区VOCs排放量呈先减小后增大的规律;从空间分布的角度分析,该工业园区整体上,下风向VOCs浓度通常高于上风向浓度。(3)不同的VOCs成分对于臭氧形成贡献不同,对臭氧生成潜势(OFP)计算结果表明,在该工业园区中,氯丙烯对于臭氧生成的潜在趋势最大,可达67.5%;其次是间,对-二甲苯,占比20.6%。同时研究结果表明,虽然四氯乙烯、二氯甲烷、三氯甲烷等氯代烃的排放浓度及排放总量数值较大,但由于其本身不易被氧化成自由基,所以OFP值相对较小。而从烯烃、芳香烃及烷烃的分类角度来看,OFP(烯烃)>OFP(芳香烃)>OFP(烷烃)。这可能是由于烯烃呈不饱和状态,自身活性较高,在光照条件下较易与羟基生成自由基,进一步极易被大气环境中的NOx捕获生成O3;而反之烷烃与羟基自由基的反应活性较低,因此OFP值较低,芳香烃的OFP则居中。(4)在针对性的对各个产排VOCs环节进行分析后,可以说明本论文研究的化工园区重点企业产生的VOCs成分复杂,来源广泛。只有定性识别和判定不同污染源项、定量解析各类污染源贡献率,方可有针对性的在源头削减、过程管控及末端治理等不同阶段采取措施,有效治理。
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