醫(yī)化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCs）排放特征及防治對(duì)策

萬 林 王 浩 胡慶年

（臺(tái)州市環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,臺(tái)州 318000）

引言

隨著醫(yī)化行業(yè)的發(fā)展，隨之而來的環(huán)境污染問題日益凸顯，特別是醫(yī)化行業(yè)有機(jī)廢氣的區(qū)域環(huán)境污染，嚴(yán)重影響居民的正常生活，制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在醫(yī)化行業(yè)中大量使用有機(jī)溶劑（如DMF、苯系物、有機(jī)胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等[1]），揮發(fā)形成了具有刺激性氣味和惡臭的氣體，并具有一定毒害性，長(zhǎng)期排放必然惡化區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量，并對(duì)附近居民的身體產(chǎn)生危害。

世界貿(mào)易組織提出揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds）是指在常溫下，沸點(diǎn)在50℃～260℃的各種有機(jī)化合物[1]。揮發(fā)性有機(jī)化合物按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等，目前已鑒定出的有300多種。最常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯（TDI）、二異氰甲苯酯等。惡臭是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)[2]。

醫(yī)化企業(yè)使用的有機(jī)溶劑種類多、產(chǎn)生點(diǎn)位復(fù)雜，如儲(chǔ)運(yùn)輸送、反應(yīng)過程、末端治理等很多環(huán)節(jié)均會(huì)有VOCs產(chǎn)生。對(duì)醫(yī)化行業(yè)VOCs排放特征的調(diào)查是VOCs防治基礎(chǔ)和關(guān)鍵，只有全面了解污染物種類、排放點(diǎn)位、排放方式，才能從源頭到末端全面削減企業(yè)VOCs的排放，減少周邊大氣環(huán)境污染。同時(shí)，醫(yī)化行業(yè)VOCs排放特征調(diào)查也為環(huán)保行政主管部門掌握醫(yī)化企業(yè)廢氣污染規(guī)律提供了大量信息，有利于開展醫(yī)化行業(yè)的廢氣整治和環(huán)保監(jiān)管。

1.醫(yī)化行業(yè)VOCs排放特征

醫(yī)化行業(yè)VOCs產(chǎn)排點(diǎn)位主要為物料儲(chǔ)運(yùn)輸送、生產(chǎn)過程及末端治理等。VOCs產(chǎn)排特征分析首先需判定敏感物料，以敏感物料為基礎(chǔ)對(duì)其產(chǎn)排關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行全面調(diào)查分析。

1.1 物料敏感性的確定

根據(jù)物料的理化性質(zhì)（如嗅閾值、毒性、沸點(diǎn)等參數(shù)）、物料的排放量及環(huán)境容量等來確定其敏感值大小。

物料敏感值計(jì)算：

物性敏感值可通過公式（1）～（8）[3]計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

式中：X：物料的嗅閾值，mg/m3；

LC50：動(dòng)物半數(shù)致死濃度，mg/l；

LD50：動(dòng)物半數(shù)致死劑量，mg/kg；

t沸：敏感物料的沸點(diǎn)，℃；

C0：物料固有敏感值；

C0i：某企業(yè)第i種物料固有敏感值；

Qi：企業(yè)第i種物料排放量；

Ei：第i種物料的區(qū)域環(huán)境容量；

Ki：物料敏感值加權(quán)系數(shù)；

Cki：某企業(yè)的第i種物料加權(quán)敏感值；

Ci：某企業(yè)第i種物料相對(duì)敏感值，%。

根據(jù)公式（1）～（4）計(jì)算出C1、C2、C3、C4，取C1、C2、C3、C4倒數(shù)的最大值可計(jì)算得到物料的固有敏感值C0。將某企業(yè)第i種物料的使用量與該物料的區(qū)域環(huán)境容量相除，可計(jì)算得到該物料的敏感值加權(quán)系數(shù)Ki；第i種物料的固有敏感值與其加權(quán)系數(shù)相乘，可計(jì)算得到相對(duì)敏感值CKi。

企業(yè)的第i種物料的相對(duì)敏感值CKi，占企業(yè)所有物料總相對(duì)敏感值∑ (CKi)的比例為該物料的相對(duì)敏感值Ci。

敏感物料的確定

將企業(yè)各種物料的相對(duì)敏感值Ci由大到小排列，再逐個(gè)相加計(jì)算累計(jì)相對(duì)敏感值。當(dāng)累計(jì)相對(duì)敏感值達(dá)到80%以上，此時(shí)所包含的各個(gè)物料可確定為企業(yè)的敏感物料。

1.2 儲(chǔ)運(yùn)輸送VOCs排放特征

通常醫(yī)化企業(yè)小劑量敏感物料以桶裝儲(chǔ)存，采用真空抽料的方式輸送；大宗量敏感物料使用儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，采用輸送泵輸送。敏感物料儲(chǔ)運(yùn)過程VOCs排放特征見表1。

表1 儲(chǔ)存、輸送過程VOCs排放特征

1.3 生產(chǎn)過程VOCs排放特征

醫(yī)化企業(yè)生產(chǎn)過程VOCs排放主要發(fā)生在投料、反應(yīng)、溶劑回收、過濾、離心、烘干、出料等操作單元。各單元操作特征：①投料：小量敏感物料使用真空抽料，大量的敏感物料使用泵投料或泵輸送至高位槽投料；②反應(yīng)：反應(yīng)釜的放空口經(jīng)冷凝回收溶劑后排空；③溶劑回收：蒸餾釜的放空口經(jīng)冷凝回收后排空，若使用減壓蒸餾，則廢氣進(jìn)入真空系統(tǒng)后外排，回收的溶劑暫存至接收罐；④過濾、離心：使用敞口式離心機(jī)或敞口式過濾器，采用密閉離心機(jī)、過濾器出料時(shí)敏感物料直接暴露空氣中；⑤烘干：烘干廢氣進(jìn)入緩沖罐后排放，出料時(shí)敏感物料直接暴露于空氣中。生產(chǎn)過程中VOCs排放特征見表2。

表2 生產(chǎn)過程VOCs排放

1.4 “三廢”治理VOCs排放特征

醫(yī)化企業(yè)在“三廢”治理主要環(huán)節(jié)包括廢水收集、廢水處理、廢氣收集、廢氣處理、固廢儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)?。各環(huán)節(jié)特征為：①廢水收集：生產(chǎn)廢水通過管路接入車間外圍的污水收集池，經(jīng)管道送至廢水站；②廢水處理：生產(chǎn)廢水進(jìn)入收集池或調(diào)節(jié)池，通過生化處理、沉淀分離后外排，生化污泥經(jīng)壓濾后外運(yùn)處置；③廢氣收集：各廢氣產(chǎn)生點(diǎn)位經(jīng)過廢氣支管、廢氣干管，引入廢氣處理裝置；④廢氣處理：收集的廢氣經(jīng)過末端處理設(shè)施處理后高空排放；⑤固廢儲(chǔ)存：各車間產(chǎn)生的固廢根據(jù)特性分類儲(chǔ)存至具有防雨、防腐、防滲的規(guī)范固廢堆場(chǎng)；⑥固廢運(yùn)輸：固廢堆存到一定量時(shí)，統(tǒng)一由有資質(zhì)的處置單位外運(yùn)處置。 “三廢”治理過程中VOCs排放特征見表3。

表3 污染防治過程VOCs排放

2.醫(yī)化行業(yè)VOCs防治措施

醫(yī)化行業(yè)VOCs的防治應(yīng)堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”的原則，首先從源頭上減少廢氣產(chǎn)生量；其次做好廢氣的分類收集回收預(yù)處理；最后進(jìn)行高效末端處理。

2.1 VOCs源頭控制

醫(yī)化企業(yè)VOCs廢氣排放的根源是易發(fā)揮物料的使用，源頭控制必須進(jìn)行工藝優(yōu)化，通過減少反應(yīng)步長(zhǎng)，尋找低毒性、低臭、低揮發(fā)性的非敏感物料替代，減少敏感物料的用量。

另外，醫(yī)化企業(yè)生產(chǎn)裝備、管理落后，廢氣排放點(diǎn)位復(fù)雜、排放量大、難以有效收集，是廢氣污染的關(guān)鍵原因，各操作設(shè)備單元提升方式如表4。

表4 各單元操作須提升的裝備

醫(yī)化企業(yè)生產(chǎn)車間系統(tǒng)設(shè)計(jì)落后、管路繁雜、臨時(shí)性管路多、人工控制為主、自動(dòng)化水平低，也是導(dǎo)致廢氣污染的重要因素。為了減少VOCs的排放點(diǎn)源，必須加強(qiáng)清潔生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)、安裝方面，必須進(jìn)行總體規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)范建設(shè)、精密安裝；在過程控制方面，應(yīng)進(jìn)行GMP認(rèn)證，以提高信息化、自動(dòng)化水平；提倡連續(xù)化生產(chǎn)工藝和定量化控制技術(shù)，減少VOCs廢氣產(chǎn)生量。

2.2 VOCs收集

醫(yī)化企業(yè)VOCs的收集是處理的前提，不同的廢氣排放點(diǎn)位需采用不同的收集方式，將無組織廢氣轉(zhuǎn)化為有組織廢氣，并進(jìn)一步通過預(yù)處理回收，不同環(huán)節(jié)廢氣收集及預(yù)處理措施如表5。

表5 各點(diǎn)位VOCs的收集措施

2.3 VOCs末端處理

國內(nèi)外VOCs末端處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用范圍，對(duì)比如表6。

表6 各廢氣末端處理設(shè)施的調(diào)研情況

通常醫(yī)化企業(yè)反應(yīng)步驟較長(zhǎng)，使用的敏感物料多，排放的廢氣成分復(fù)雜、含量不均，使用一種廢氣末端處理設(shè)施處理，難以達(dá)到預(yù)期的處理效果。對(duì)各類VOCs廢氣可按照酸性廢氣、水溶性廢氣、高濃度高沸點(diǎn)有機(jī)廢氣、高濃度低沸點(diǎn)有機(jī)廢氣、低濃度有機(jī)廢氣、污水站和固廢堆場(chǎng)的惡臭廢氣等，分別采用一種或多種方法聯(lián)合處理。通過加強(qiáng)廢氣的分類分質(zhì)收集、分類分質(zhì)預(yù)處理，可有效減少VOCs排放總量，并降低VOCs處理成本，不同廢氣的分類處理方式見表7。

表7 醫(yī)化廢氣的處理方式

3.結(jié)語

醫(yī)化行業(yè)VOCs防治優(yōu)先考慮源頭控制，通過原料替代、工藝改進(jìn)、裝備提升從源頭減少廢氣產(chǎn)生量，并進(jìn)一步加強(qiáng)廢氣分類收集、分類回收，減少廢氣排放量；對(duì)于難以回收利用的廢氣需根據(jù)廢氣特征進(jìn)行末端處理，減少VOCs最終排放量。

醫(yī)化企業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)方法多樣，在選擇廢氣治理技術(shù)上需根據(jù)企業(yè)自身的廢氣排放特點(diǎn)，因地制宜、對(duì)癥下藥，選擇合適的治理措施，通過強(qiáng)化廢氣分類收集，將預(yù)處理回收、末端處理多技術(shù)、多方法相結(jié)合。對(duì)于有條件的醫(yī)化園區(qū)，可考慮由園區(qū)統(tǒng)一建設(shè)VOCs廢氣末端處理裝置，對(duì)園區(qū)企業(yè)廢氣集中進(jìn)行末端處理，既可以減少企業(yè)的環(huán)保投入，也可以減少運(yùn)行的環(huán)境、安全風(fēng)險(xiǎn)，便于監(jiān)管部門監(jiān)督管理。

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