典型化工园区VOCs 污染综合整治效果评估研究

刘 伟

（1 江苏省环境工程技术有限公司 江苏南京 210019 2 江苏省工业园区规范化建设及智慧化管控工程研究中心 江苏南京 210019）

引言

工业园区是工业发展的重要载体，经过多年的发展和探索，已经成为承载省市经济发展的集聚区，肩负着技术创新、产业结构转型升级和经济优化发展的重任。然而，工业园区污染物排放总量大、排放强度高、环境风险隐患突出，在促进省市经济快速发展的同时，给生态环境治理带来巨大压力。特别是挥发性有机物（VOCs）是形成细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前体物，严重影响城市区域空气质量和人体健康[1]。

某工业园区为了改善区域环境空气质量，制定为期2 年的VOCs 治理专项工作方案，本研究进行了为期2 年的追踪研究，通过对整治前后VOCs 排放总量、环境空气质量等数据进行深入剖析和评估，进一步提出治理的短板与不足，以期为工业园区大气VOCs 的精细化管控工作提供技术支持。

1 某工业园区污染现状及问题分析

某重点工业园是国家级石油化工基地、国家级循环经济标准化示范园区，在中国化工园区2018 年度30 强排名第3，被授予“2019 年绿色化工园区”称号。园区位于长江北岸，集中区企业沿江分布，主要包含江北某科技园、A 企业、B 企业、C 企业、D 企业等，是当地工业结构重、污染排放量较大的区域。结合“大气污染源排放清单系统”统计数据、走航监测结果、大气污染特征因子库、现场排查以及其它调查、分析等工作，对VOCs 污染状况进行初步研究。

1.1 排放总量大

根据“大气污染源排放清单系统”初步统计，江北某科技园及4 家重点企业2018 年VOCs 排放总量约为6667t。其中，4 家重点企业排放量4554.5t，占比68.32%；科技园企业排放量约为2112.5t，占比31.68%。新科技园排放量排名前26 家的企业总排放量约1775t，约占科技园排放量的85%，占区域总排放量的26.62%。综上，这30 家企业的总排放量占区域排放量的95%。

1.2 VOCs 排放成分以芳香烃、烯烃为主

根据大气污染物特征因子库和多次走航分析，科技园排放总量较大的VOCs 因子主要有苯乙烯、丁二烯等芳香烃和烯烃。A、B 等大型企业涉及炼油、裂化等装置，主要排放VOCs 成分也为芳香烃、烯烃等。

根据《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53 号)等相关文件重点控制的臭氧前体物包括间/对二甲苯、乙烯、丙烯、甲醛、甲苯、乙醛、1,3-丁二烯、三甲苯、邻二甲苯、苯乙烯等。因此，区域VOCs 排放主要成分芳香烃和烯烃类也是重点控制的臭氧前体物。

1.3 贮存和装卸区贡献率高

4 家重点企业VOCs 排放量最大的2类排放源为有机液体储存和装卸挥发，分别占4 家企业排放量的64.7%和11.5%。科技园排放量排名前26 家的企业中，VOCs 排放量最大的3 类排放源为“有机液体储存、工艺废气排放和有机液体装卸挥发”，分别占26家企业排放量的41.12%、33.21%和16.11%。因此，有机液体储存和装卸挥发为VOCs 排放的重点源项。

1.4 处理效率仍有进一步提升空间

目前部分石油化工企业将火炬作为日常废气燃烧装置，一是违背“火炬作为应急处置功能”的要求；二是可燃气体在火炬系统内未充分燃烧直接溢散到大气环境中；三是缺乏有效措施对火炬燃烧后的废气进行监测，造成监管手段缺失，无法掌握具体排放情况。此外，部分企业工艺过程中VOCs 无组织排放的收集率、治理设施的处理效率仍有进一步提升空间。

2 整治措施

某国家级石油化工基地、国家级循环经济标准化示范园区，VOCs 整治措施见表1 所示。

表1 某工业园区VOCs 污染综合整治措施

3 结果分析

3.1 园区VOCs 排放总量变化

根据2020、2021 年区域内VOCs 治理工程项目实施情况等估算这2 年VOCs 减排量。2020 年实现区域VOCs 减排1493.49t，市直管企业VOCs治理工程项目减排量为1067.64t，科技园VOCs减排总量为425.85t（VOCs 工程项目减排量为249.7t，停产减排量为157.46t，LDAR 减排量为18.7t）；2021 年实现区域VOCs 减排507.55t，市直管企业VOCs 治理工程项目减排量为313.5t，科技园VOCs 减排总量为194.05t（VOCs 工程项目减排量为107.36t，停产减排量为86.69t）。

如图1 所示，2 0 2 0 年区域VOCs排放量较2019 年下降约22.02%，其中市直管企业下降22.25%，科技园下降21.47%；截至2021 年底，区域累计VOCs 排放量较2019 年下降约29.51%，其中市直管企业下降28.78%，科技园下降31.25%，已完成VOCs 排放总量考核目标。

图1 江北某科技园2020、2021 年VOCs 减排情况

如图2 所示，VOCs 总量减排有效推动VOCs 环境浓度显著下降。截止2021 年11 月17 日，2021年累积VOCs 平均浓度分别为1 号站67.8μg/m3，较2020 年和2019 年分别下降29.9%、52.6%；2 号站53.4μg/m3，分别较2020 年和2019 年下降53.5%、67.9；3 号站52.9μg/m3，较2020 年下降57.8%；幸福庄泵站18.5μg/m3，与2020 年基本持平；四柳村站11.2μg/m3，较2020 年下降39.0%。除幸福庄泵站外，其余站点VOCs 浓度逐年下降趋势明显。

图2 2019～2021 年园区站点VOCs 月均浓度变化趋势

3.2 园区VOCs 走航浓度变化

江苏省环境监测中心在2019 年和2020 年夏季（8～9月）均对科技园开展走航监测工作。根据江苏省环境监测中心关于科技园专项整治方案走航浓度削减目标的反馈意见和《关于对商请提供全省园区走航监测数据的复函》，如图3 所示2019年科技园夏季VOCs 走航监测浓度为89ppb，是江苏省工业园区平均浓度的3.4 倍；2020 年科技园夏季VOCs 走航监测浓度为34.1ppb，较2019年下降61.7%，约是江全省工业园区平均浓度的43%；2021 年科技园夏季VOCs 走航监测浓度为30ppb，较2019 年下降60%。因此，2020 年和2021 年科技园VOCs 浓度较2019 年下降明显，已完成方案中VOCs 走航浓度下降考核目标。

图3 南京江北新区夏季VOCs 走航监测数据趋势图

自2020 年起园区逐月对科技园区、园区企业内部、重点企业厂界、空气站周边等区域开展走航监测，园区主干道VOCs 浓度均值如图4 所示。2020 年园区VOCs 走航浓度整体呈不断下降的趋势，8 月VOCs 走航浓度虽有反弹，根据现场走航情况判断受合义化工火灾事故影响所致。2021 年园区VOCs 走航浓度较2020 年有所上升，与新冠疫情期间，企业陆续复工复产有直接关系。受气象条件影响，VOCs 浓度高值主要集中于温度较高、太阳辐射较强的4～9 月。

图4 江北新区园区主干道VOCs 走航浓度变化情况

3.3 区域环境空气质量

根据国控空气质量监测站点的监测数据，2020 年江北新区臭氧污染天数为42d（轻度污染天数为40d，中度污染天数为2d），同比减少34.4%；PM2.5年均浓度为29.3μg/m3，同比下降20.6%；优良天数比率为85.5%，同比增长12.6%。PM2.5浓度和优良天数比率总体好于南京市平均水平，均列南京市第3 位（2019 年2 项指标在南京市排名也是第3 位）。截止2021 年12月20日，新区国控点优良率82.8%，同比下降2.8%，排南京市第4 位；PM2.5年均浓度23.6μg/m3，同比下降6.3%，位列南京市第1 位。受臭氧污染影响，优良天数略有下降，为82.5%。PM2.5浓度和优良天数总体好于南京市平均水平，其中PM2.5浓度排名位列南京市第1 位，优良天数排名位列南京市第4 位。

进一步对科技园片区空气站监测数据进行分析。园区已建空气站有11 个，分为1、2、3 号预警站以及四柳村站、幸福庄泵站、安迪苏片区大气监控预警中心站和4 个大气监控预警子站与省建VOCs 小型站。其中，1 号预警站于2017 年6 月验收并投入使用，2 号预警站于2018 年4 月验收并投入使用，3 号预警站于2019 年6 月验收并投入使用，无2019 年上半年监测数据；四柳村、幸福庄泵站空气站位于异味频发的四柳片区，二者均于2020 年1 月建成，无2019 年数据；安迪苏片区大气监控预警中心站和4 个大气监控预警子站，位于异味较重的安迪苏片区，于2020 年6 月建成，无2019 年数据；省建VOCs 小型站于2020 年12 月底建成，2021 年1 月投入试运行，无2019 年数据。

为评估园区空气质量改善情况，对1、2、3 号预警站2019～2021 年同期数据、四柳村站和幸福庄泵站2020～2021 年数据进行分析。截止2021 年11 月17 日，1、2、3 号站点2021 年累积PM2.5平均浓度分别为1 号站35.7μg/m3，较2020 年和2019 年分别下降7.4%、31.8%；2 号站34.2μg /m3，分别较2020 年和2019 年下降20.1%、28.6%；3 号 站30μg /m3，较2020 年 下降24.9%；幸福庄泵站31.2μg /m3，较2020 年下降18.3%；四柳村站30.1μg/m3，较2020 年下降12.4%。园区PM2.5管控取得显著成效，5 站点PM2.5月均浓度变化如图5 所示，具有高度一致性，有明显的季节变化特征。受排放和气象条件的共同影响，冬春季（1 月至次年3 月）PM2.5的浓度较高，夏季（6～8 月）浓度较低。

图5 2019～2021 年园区站点PM2.5 月均浓度变化趋势

3.4 园区异味管控

2021 年科技园园区边界站（1、2、3 号站点）VOCs 平均浓度较2020 年和2019 年分别下降48.3%、62.5%。苯乙烯平均浓度较2020 年和2019 年分别下降了45.9%和67.5%。四柳村站苯乙烯、甲硫醇、2-甲基硫醚和二硫化碳依次同比下降30.5%、4.9%、6.3%和10.7%。安迪苏片区恶臭因子H2S 和NH3持续保持在较低的浓度水平。2020 年科技园周边、四柳社区异味扰民问题投诉较2019 年同比下降53%，2021 年较2020 年进一步下降33.5%。科技园园区异味扰民问题得到有效缓解。

结语

某科技园区域环境综合整治行动成效初步显现，区域生态环境质量大幅改善，污染物排放总量大幅削减，尤其是VOCs 排放总量及走航浓度得到有效控制。但园区VOCs 综合整治形势依然严峻，还存在较多问题。如，园区火炬改造、储罐改造等综合整治任务仍未完成；园区VOCs 小型监测站VOCs 监测浓度在江苏省长期排名倒数，治理效果尚未达到预期；现阶段“恶臭”多点散发问题还比较常见，园区综合整治成果存在反弹风险。分析园区VOCs 小型监测站逆序排名较高的原因，主观来讲，一是园区产业结构造成污染物排放总量大；二是企业管理理念落后，管理水平较低；三是园区监管力量薄弱，行政执法威慑力不强；四是与站点设置的合理性、监测因子的选取有一定关系。

将四柳社区、省建小型站片区周边重点企业的VOCs 治理拓展至整个园区企业，可从4 个方面实施系统治理、滚动治理。一是加强无组织收集处理，督促企业加强物料输送密闭、无组织废气收集，确保车间废气收集效率达90%。二是加强储罐废气治理，排查储罐密封类型及治理设施建设等情况，建立储罐排查清单。三是加强污水处理设施废气收集处理，督促企业对污水池加盖密闭，定期检查装置区含 VOCs 废水收集提升池、输送沟渠、储存处理设施等废气密闭收集情况，检测治理设施排放浓度。四是加强火炬废气收集处理，推进塞拉尼斯等企业火炬改造项目，鼓励企业安装热值检测仪，根据热值调配达到火炬气充分燃烧达标排放效果。