如何完善中國工業源VOCs控制標準

揮發性有機污染物(VOCs)排放涉及眾多行業,且以無組織排放為主,我國對VOCs污染控制相對滯后,配套污染控制標準體系不完善。選擇最早開展VOCs治理工作的美國進行研究,分析其污染控制標準體系并總結了主要特點;同時梳理我國目前廢氣污染物控制標準體系現狀,分析了其特點和主要問題,提出對石化化工企業污染源進行歸類解析的思路,通過分析不同污染源的主要特點研究污染源的控制方式。在此基礎上,提出完善我國工業源VOCs控制標準體系頂層設計的建議,為我國VOCs污染控制管理提供參考。

近年來,揮發性有機污染物(VOCs)日益受到社會的關注,有效控制VOCs已成為現階段我國大氣環境治理領域中的熱點問題。VOCs以無組織排放為主,而我國從目標控制入手的傳統污染物排放管理理念已不能滿足當前VOCs排放控制管理的需要。因此,研究分析國外發達國家污染控制標準,對完善我國環境標準體系具有重要的借鑒意義。

我國工業源VOCs控制標準體系概況

迄今為止,我國已建立了一套較為完善的大氣污染物排放標準體系,但這套標準體系的主要特點是通過在末端環節限制污染物的排放濃度和速率來控制污染物排放,并不適用于以無組織排放為主的VOCs。

現行標準體系框架

目前,我國的大氣污染物排放標準主要可分為國家標準和地方標準,國家標準又分為跨行業綜合性排放標準和行業性排放標準。綜合性排放標準和行業性排放標準不交叉執行,即:有行業性排放標準的執行行業性排放標準,沒有行業性排放標準的執行綜合性排放標準。其中,涉及VOCs的綜合性排放標準主要有《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297—1996)和《惡臭污染物排放標準》(GB14554—93)2項標準;行業性排放標準主要有《飲食業油煙排放標準(試行)》(GB18483—2001)、《儲油庫大氣污染物排放標準》(GB20950—2007)等10余項標準。此外,近年來地方也相繼出臺了一些涉及VOCs污染控制的地方排放標準,例如北京市《大氣污染物綜合排放標準》(DB11501—2007)和北京市《煉油與石油化學工業大氣污染物排放標準》(DB11447—2007)等。

現行標準特點及問題

我國現行涉及VOCs的控制標準的最大特點是通過末端控制限制污染物排放。對于有組織排放的污染源,通過規定綜合性指標和特征污染物排放濃度限值、排放速率來限制污染物的排放;對于無組織排放污染源,大部分標準是通過設定廠界無組織排放限值進行控制,只有少數標準,如《儲油庫大氣污染物排放標準》(GB20950—2007)和《加油站大氣污染物排放標準》(GB20952—2007)等,從設計、運行操作、泄漏控制等方面提出要求。這樣的控制標準難以滿足有效控制VOCs排放的需要。

第一,末端控制的思路不適宜管理無組織排放的VOCs。我國污染物排放管理的傳統理念是重“排放限值”、輕“源頭控制”和“過程管理”,制定的污染物排放標準體系主要是從目標控制入手,即:規定有組織排放污染物的排放濃度和排放速率,規定無組織排放污染物的廠界濃度。這種傳統的污染控制管理方式,對于管理傳統的SO2、NOx等以有組織排放為主的污染物具有一定積極作用,但是難以在現階段有效控制以無組織排放為主的VOCs。而且,一些工廠受地形、設備、構筑物以及廠區熱島效應的影響,通常無組織排放污染物最大落地濃度可能會在廠界外一定距離出現,依靠現有的廠界標準難以有效控制企業的污染物排放。

第二,標準覆蓋不全面。美國統計的VOCs種類數量達上千種,而我國《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297—1996)和《惡臭污染物排放標準》(GB14554—93)僅規定了近20類VOCs物質,遠不能滿足VOCs污染控制的要求。而行業標準覆蓋也無法滿足需要。例如,石化化工行業生產工序多樣、行業劃分復雜,生產的化工產品種類達4萬多種,2011年全國主要化學品生產總量達4.18億t,僅靠幾項行業標準難以體現石化化工行業產品品種、生產工藝、行業劃分的多樣性和交聯性。

第三,不利于精細化管理的推進。精細化管理是對各種污染物的產生和排放環節進行有針對性的確定的污染控制手段,有利于從源頭控制污染物的產生。而現有“末端控制”的標準體系難以實現“一企業一辦法”的精細化管理模式,不利于排污許可證制度的有效開展,難以達到十八屆三中全會提出的“建立和完善嚴格監管所有污染物排放的環境保護管理制度”的要求。

美國工業源VOCs控制標準體系簡介

作為全球最早開展VOCs污染控制的國家,美國在總結數十年污染治理經驗的基礎上,目前已經建立起一套行之有效的VOCs大氣污染物控制標準體系。許多國家和地區的VOCs控制標準均借鑒了美國控制標準的制定經驗。在美國大氣污染物排放標準體系中,關于VOCs的排放控制涉及諸多行業,如煉油、石化、精細化工、油品儲運、制藥、表面涂裝、出版印刷、鑄造、服裝干洗等,均分別制定了相關排放標準。對于涉及VOCs的不同排放環節,如工藝排氣、設備泄漏、廢水揮發、儲罐、裝載操作等,美國也分別規定了排放標準。通過不斷完善控制手段,經過幾十年的治理,美國人為源VOCs排放量由1970年的3466萬t下降到2012年的1783萬t。

標準體系分類

美國大氣污染物排放標準屬于法律的組成部分,主要體現在《清潔空氣法》(CAA)和《美國聯邦法規》(CFR)中。工業源控制標準主要將大氣污染物分為常規污染物和有毒有害污染物兩類,并結合現有排放源和新建排放源的分類進行分層級控制。上述兩類標準均涉及VOCs物質的污染控制。

美國將全國不同區域分為達標地區和未達標地區。達標地區的新建污染源采用最佳可得的控制技術(BACT);未達標地區的新建污染源采用最低可得排放率(LAER);對于所有現有排放源,則統一采用合理可得的控制技術(RACT);對于有毒有害污染物主要污染源,要求采用最大可得控制技術(MACT);對于有毒有害污染物小污染源,要求采用一般可達控制標準(GACT)。

基于污染控制技術制定的嚴格程度,美國環境保護局(EPA)統一制定了常規污染物中的《新建污染源實施標準》(NSPS)和《有毒有害大氣污染物國家排放標準》(NESHAP)。對于常規污染物中現有排放源的控制分為兩種,其中非指定污染物直接由各州制定控制計劃;指定污染物則由美國環境保護署(EPA)公布排放指南,各州據此制定控制計劃。

基于技術原則考慮,新建污染源實施標準和有毒有害大氣污染物排放標準以源頭控制、過程控制及末端治理技術控制為基礎進行制定,按照行業和污染源的不同分為100多項。標準可分為行業標準和通用標準,其中行業標準重點對重污染、高排放、集中度高的行業提出較為詳細的要求;通用標準主要控制重點過程環節,根據各行業特點,分別對焚燒爐、儲罐、廢水處理、裝卸等過程環節提出具體要求。

標準主要內容

美國大氣污染物排放標準內容具體,具有較強的操作性。無論是新建污染源實施標準還是有毒有害污染物排放標準,一般包括以下幾方面內容。

適用范圍:指明標準管轄范圍,即哪些設施要執行該標準;

相關定義:對標準中涉及的名詞術語的解釋說明;

標準要求:文件的核心內容,分為排放限值標準和運行操作標準兩種形式,無論是哪種形式都具有同樣的法律約束力;

監測要求:大部分標準都對污染源連續監測系統的安裝、維護、運行做出詳細規定,并要求任何監測系統若中斷或發生故障應立即進行修理或校正;

達標測試方法:為判斷污染源排放的污染物是否符合標準要求,每項排放標準都規定了進行達標測試的具體方法、程序和期限;

報告和記錄要求:規定企業建立污染臺賬的形式和內容,以及企業向管理部門報告的時間、形式和內容;

權力規定:規定了國家和地方在標準執行過程中的權力。

標準特點分析

美國大氣污染物排放標準體系較為系統,針對性較強,既考慮了通用環節的共性特點,又考慮了各個行業的特殊情況,標準內容體現了從源頭、過程和末端環節對污染物的全面控制,主要具有以下特點:一是將常規污染物和有毒有害大氣污染物區別對待。常規污染物的新源由EPA統一制定標準,現源則由各州分別制定標準;有毒有害大氣污染物不分新源和現源,統一由EPA制定標準。二者的排放標準均體現出新源嚴于現源的思想。

二是針對行業或污染源的特點制定標準。美國以技術為依據,根據各行業和各類污染源的具體特點,分別制定了詳細的標準,規定了適用范圍、相關名詞定義、標準控制要求、監測要求、記錄和報告要求等,保證了相關標準具有針對性和科學性。

三是包含排放限值標準和運行操作標準兩種控制形式。大多數行業標準均根據行業特點對物質的排放濃度或強度進行了規定;對于有組織排放和難以監測的無組織排放,則通過設計、設備、操作或運行等方面,從原料選用、廠址選擇、儲罐選型、末端治理技術等角度進行控制。

四是針對生產過程可能涉及的污染物進行管理,包括SO2、顆粒物、VOCs等。在現有科學理論、監測技術和污染防治技術的基礎上,可基本滿足對污染物的控制要求。

五是重視建立污染物控制記錄。美國的各類標準均要求企業針對環保設施的運行、污染物排放、日常檢查和維護建立臺賬,并對需要記錄的內容和形式做出了明確規定,同時還要求企業定期向環境管理部門報告相關情況。

工業污染源歸類解析方法

從生產工況上,可將工業VOCs排放源分為正常排放、非正常排放、事故排放3大類;從排放形式上,可以分為有組織排放和無組織排放兩大類。

在上述分類的基礎上,借鑒美國標準體系中對污染源的分類方法,可根據VOCs的產生排放特點,利用歸類解析思路對污染源進行歸類,將其大致分為11種(事故排放暫不考慮),基本涵蓋了工業生產、儲運過程中各種VOCs的排放過程。具體分類情況如表1(略)所示。

其中,熱、冷供給設施燃燒煙氣排放主要是指鍋爐、加熱爐等燃燒燃料產生的排放,其VOCs排放主要受燃燒條件與燃料性質等因素影響;工藝尾氣排放和工藝廢氣釋放主要指石化化工企業生產過程中的工藝廢氣,分為有組織排放和無組織排放兩種,其VOCs排放主要受生產工藝過程的操作形式、工藝條件、物料性質等因素影響;生產設備機泵、閥門、法蘭等動、靜密封處泄漏是指工藝裝置的壓縮機、泵、閥門、法蘭等動、靜密封點物料泄漏產生的排放,主要受物料性質、密封點性質、維護管理水平等因素影響;原料、半成品、產品儲存及調和過程排放是指有機液體儲罐大小呼吸排放的VOCs,主要受物料性質、物料周轉量、儲罐結構、儲存溫度、環境條件等因素影響;原料、產品裝卸過程逸散是指液體有機產品裝車、裝船等過程有揮發性有機物逸散,主要受物料性質、物料周轉量、裝載方式等因素影響;廢水集輸、儲存、處理處置過程排放是指廢水集輸、儲存和處理系統會通過蒸發和氣提方式逸散VOCs,主要受廢水性質、廢水溫度、氣候條件、廢水處理方式等因素影響;采樣過程泄漏、采樣管線內物料置換和置換出物料收集儲存過程中排放的VOCs,主要受置換物料性質、置換量及收集和處理方式等因素影響;冷卻塔、循環水冷卻系統泄漏是指在循環冷卻水中的物料隨著循環冷卻水蒸發造成VOCs排放,主要受循環冷卻水中泄漏的物料量、循環水量等因素影響;設備、管線檢維修過程泄漏是指設備、管線維修過程中由于卸料、設備、管線吹掃氣體放空造成的VOCs排放,主要受設備和管線結構、殘存物料性質、掃除方式及被掃除物料處理方式等因素影響;生產裝置非正常生產工況排放主要指非正常和事故工況下通過火炬系統排放的VOCs,主要受物料性質和流量、燃料性質和流量、燃燒時間、燃燒條件等因素影響。

通過研究各類污染源VOCs的排放特點、影響控制因素,進而研究減少VOCs排放的控制措施和管理要求,更有針對性地制定污染控制標準。

我國工業源VOCs控制標準體系頂層設計建議

由于我國現行大氣污染源排放標準體系主要針對有組織排放源,對以無組織排放為主的VOCs適用性不強,因此建議以VOCs污染控制為試點,調整污染物控制標準體系的設計思路,從污染物產生的全過程,對污染源實施精細化管理,從而有效控制污染物的排放。

強化VOCs全過程管理

以企業為監管單元,將VOCs的管理重點從末端治理轉移到源頭控制、過程監管上,通過制定污染控制標準,引導企業優化生產工藝、強化設備選型選材、提高設計標準和施工質量、開展設備泄漏檢測與修復、加強日常巡檢要求、規范治理設施,全面減少VOCs的產生和排放。

實施污染源分類控制

參照美國污染源控制管理思路,在對污染源進行歸類解析基礎上,針對不同類型的污染源分別制定污染控制標準。對于涉及行業數量大、排放特征基本一致的污染源,制定通用控制標準;對于僅存在于特定行業、排放特征獨特的污染源,制定行業或專用污染物控制標準。例如,對于工藝廢氣,各行業存在較大差異,可以根據行業特征,對重點行業分別制定行業VOCs控制標準,具有針對性地提出控制要求;對于熱、冷供給設施燃燒煙氣排放,生產設備機泵、閥門等動、靜密封處泄漏,原料、產品儲存及調和過程排放等污染源,涉及大多數生產、儲運行業,且各行業排放特征基本相同,可通過大致相同的管理策略對污染物進行控制,分別制定通用污染物控制標準進行控制。

排放限值與操作標準結合

控制標準要求可根據具體行業和污染源特點,針對新、老排放源分別制定要求。在設計上,從源頭控制污染物排放,應包括原材料選擇、工藝選擇、設備選型等方面;在運行上,強化運行過程中的污染物控制,應包括運行操作、設備檢查、設備修復等方面;在治理上,提高污染防治水平,應包括措施的采取、控制效率、排放限值等方面。例如,對于有機液體儲罐,可要求優化罐型設計,在滿足安全需要的前提下盡量采用浮頂罐,并控制浮頂上各類開口,減少呼吸氣的排放;對于拱頂罐,應提出廢氣回收和蒸汽平衡方面的要求;對于浮頂罐,應提出組裝縫隙、密封方式、浮頂開口方式等方面的要求,最大限度地減少儲罐的無組織排放;對于油氣回收裝置,應提出控制效率或排放限值方面的要求。

建立污染物控制記錄

控制標準應要求企業建立詳細的污染臺賬,明確臺賬的形式和內容,以及企業向管理部門報告的時間、形式等。例如對于生產設備機泵、閥門、法蘭等動、靜密封處泄漏,企業應記錄密封點信息(包括位置、類型、服務介質等)、檢測維修信息(檢測時間、檢測情況、修復時間、修復方式、修復后復檢情況、檢測人等),據此核算VOCs排放量,并應定期向管理部門報告。如密封點無法在規定時間完成修復,則應及時向管理部門報告。

此外,控制標準還應結合國家大氣污染物優先控制清單,要求企業在申報VOCs總體排放情況的同時,申報特定污染物的排放情況。

本文來源:互聯網

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