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    危廢庫要不要安裝廢氣治理措施? ——從合規要求與技術可行性等多角度綜合分析

    發布時間:2021-03-24 瀏覽:1343次  分享到: 分享到QQ空間 分享到微信 分享到微博

      一般工業企業普遍對如下幾個問題存在困惑:

      ?存放揮發性有機廢液的危廢庫要不要安裝廢氣治理措施?

      ?不處理就達標的廢氣要不要收集和處理?

      ?環評或審批要求活性炭處理效率達90%是否合理?

      ?安全讓通風、健康讓換氣、環保讓密閉,到底哪個姿勢才對?

      ……諸如此類的以上問題,因為一直沒有清晰明了的答案,對企業、環評單位、以及主管機構造成了一定困擾。從環境保護的角度,嚴格要求似乎沒有錯,但是從兼顧經濟與社會效益的角度,似乎又不妥。如上環境治理產生的環境效益到底有多大呢,這些要求是否強制呢?今天馬哥跟大家一起詳細討論一下這些問題。篇幅所限,今天重點討論第 一個問題:廢庫該不該安裝廢氣治理措施,其它幾個問題文中會或多或少提及。

      危廢庫加裝廢氣治理措施的主要依據來自兩個:

      1.大氣污染防治法第四十五條:產生含揮發性有機物廢氣的生產和服務活動,應當在密閉空間或者設備中進行,并按照規定安裝、使用污染防治設施;無法密閉的,應當采取措施減少廢氣排放。

      2.《危險廢物貯存污染控制標準》(GB 18597-2001):6.2危險廢物貯存設施(倉庫式)的設計原則6.2.2必須有泄漏液體收集裝置、氣體導出口及氣體凈化裝置。7.9氣體導出口排出的氣體經處理后,應滿足GB16297(大氣綜合排放標準)和GB14554(惡臭標準)的要求。

      按照如上文件的要求,危廢庫似乎必須要安裝廢氣治理措施,是這樣嗎?

      要回答這個問題,我們深度解讀一下這兩款要求:

      一、深度解讀大氣污染防治法第四十五條

      要想深入解讀該條款,需要認識和把握這四個關鍵詞:1.“產生”含揮發性有機物廢氣的,何謂“產生”?2.產生含揮發性有機物廢氣,何謂“揮發性有機物”;3.“密閉”空間或者設備,何謂“密閉”;4.密閉“空間”或者“設備”,何謂“空間”和“設備”?

      首先,關于“產生”的定義:很顯然,產生意味著有VOCs的排放。密閉存放的情況顯然不屬于“產生”。有些密閉程度不夠好,但是濃度低于相關標準要求的,也不視為“產生”,比如敞開液面上方100mm處VOCs檢測濃度低于200umol/mol時;再比如設備與管線組件密封點處VOCs檢測濃度低于500umol/mol時【具體參見《揮發性有機物無組織排放控制標準》(GB37822-2019)相關要求】。

      其次,關于“揮發性有機物”的定義。顯然,這是指具有一定揮發性的有機物。揮發性如何定?在上海按照《大氣污染物綜合排放標準》(DB31/933-2015),常溫下飽和蒸氣壓高于10Pa,沸點低于260攝氏度的才算(該標準適用于單質,對于混合物的定義參見《揮發性有機物無組織排放控制標準》(GB37822-2019))。

      再次,關于“密閉空間或者設備”的定義:大氣污染防治法要求的“密閉”,針對的是涉及VOCs的設施設備,而不是作業場所和環境。安全、職業健康與環保三方面的法規對設備密閉方面的要求是完全統一和一致的,因為所有的風險管控核心都是兩個:避免危害物質泄漏,避免危害能量釋放。所以將有毒有害物質控制在“密閉”設備中是符合“本質安全”、“本質健康”與“本質環?!钡墓芸匾蟮?。暨:源頭控制是一切風險管控的根源。

      一旦設備的密閉性不夠,或是技術所限不得不存在一定的開放作業,EHS三方面的法規要求也是一致的:在無法密閉的排放環節安裝廢氣收集措施。

      但是對于作業環境的要求呢?既然有了源頭控制,以及捕集等過程控制,意味著污染物在作業環境中的濃度已經非常低,可以采取通風和換氣來保障作業人員的健康與安全。所以通風口不能視為排放口,其性質有本質的不同。此外,通風與換氣也有一定的安全作用,因為一旦設備泄漏,可避免易燃易爆氣體的累積。

      顯然,對于危廢庫這類的作業場所,將揮發性有機液體密閉存放(置于密閉的容器中),便可從源頭上解決排放的問題。如此的情況下,還需要加裝廢氣收集和治理措施嗎?很顯然大氣污染防治法并沒有強制要求。因為揮發性有機廢液如果做到密閉存放,顯然不屬于“產生”揮發性有機廢氣的情形。另外,存放的物質如果不屬于法規標準管控的“揮發性有機物”,也不需要采取相關措施。

      此外,危廢庫內屬于“靜止”狀態,揮發的有機氣體并不“流動”,且不是工藝中的持續排放源,加裝吸風裝置反而會加大揮發與排放,這將事與愿違。

      另外,危廢庫一定要密閉嗎?其實只要存放的廢液做到密閉,危廢庫本身不應該強制密閉,因為基于安全的考慮,密閉會造成可燃氣體的累積,安全隱患很高。推薦的措施是安裝可燃和有毒氣體探測儀以及連鎖控制,在發生泄漏時啟動通風,強制通風。當然,這種設計主要是針對存放大量廢液,且泄漏后存在火災爆炸風險的危廢庫,所有電氣設施還要考慮防爆要求。這類危廢庫在一定程度上等同于危險化學品倉庫,其安全設計也應參考?;穾斓脑O計。

      二、深度解讀危廢貯存標準中設置氣體導出口的要求

      按照《危廢貯存標準》,6.2.2必須有泄漏液體收集裝置、氣體導出口及氣體凈化裝置。此處的“氣體導出口”是什么意思?標準沒有解釋。

      查閱相關標準和規范,氣體導出口應該是個術語,而不是一般意義上的廢氣收集措施。導出口主要針對和適用于“填埋場”,而不是其他。比如:《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)5.1生活來及填埋場應包括下列主要設施:防滲襯層系統、------、填埋氣體導排系統。還有《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598—2001)(當前已被2019版替代):6.11填埋場設置排氣系統以排出填埋廢物中可能產生的氣體。

      下圖是典型的氣體導出裝置的設計圖,主要應用在填埋場中,將易燃易爆氣體導出,消除潛在的火災爆炸等隱患。而對一般廢氣來說,通常的表述為采取有效的收集和治理措施,而不是“導出”的描述。

    640.webp

      由此可見,《危險廢物貯存污染控制標準》(GB 18597-2001)其本意是針對可能存在易燃易爆有毒有害氣體聚集的情形,比如大量存放漆渣或是沾染VOCs很多的廢料等,可采取“導出”的方式消除風險,但標準并不是要求所有危廢貯存場所的廢氣都收集和處理,因為很多危廢庫可能還存放腐蝕、有毒、感染等其它不涉及VOCs的危廢。

      另外,對于VOCs源頭密閉才是根本,只要密閉了,就不屬于產生VOCs排放的情形。危廢庫不分青紅皂白強制要求加裝治理措施的行為其實是舍本求末,本末倒置的。因為低濃度低排放量的VOCs從綜合環境效益角度,可能根本不值得治理(具體見第三節)。環境管理要從本源抓起,不能因為擔心源頭做不好,反而強制要求后端加措施,這樣的管理其社會成本巨大,而且不能從根本上解決問題。源頭密閉這么簡單的事情都做不好的企業,其后端措施能有效運行?

      基于對“不利后果”的擔心就額外增加防范措施,并不符合科學管理的原則,后果思維應該讓位于風險思維。暨基于概率與可行性,基于社會、經濟和環保的綜合效益來思考,便會不失偏頗。(后果思維與風險思維的差異見馬哥說:事故時可以預防的嗎?——風險管控在于預防高風險事件還是嚴重后果事件)

      可見,危廢貯存標準并非要求所有的危廢庫都要加裝廢氣收集和治理措施。

      總體上危廢庫要不要設置廢氣收集和治理措施,法律法規和標準規范并沒有一刀切,其必要性要基于環境影響評價和風險評價的結論。如果環境影響不能接受,則需要安裝廢氣收集和治理措施。如果風險評價認為存在較大的安全隱患,則有必要采取泄漏檢測、強排風和防爆等要求。

      另外探討一個有意思的問題:廢液袋裝存放后置于密閉的桶中,這個桶是否可視為一個滿足貯存標準的危廢貯存設施呢(防風、防雨、防曬、防滲均可滿足)?如果是,桶外危廢庫的具體形式是否可不必深究,不必密閉呢。比如說將這些桶存放在一個半開放的環境里,這樣既能滿足貯存要求,還可避免泄漏后可燃氣體的累積,是不是一個既滿足環保又滿足安全的有效措施呢?似乎有些500強的外企就是這么操作的。

      三、基于持續消減的要求危廢庫是否需要加裝措施

      根據以上分析,法規和標準并未強制要求危廢庫安裝廢氣治理措施。那從持續消減的角度,要求危廢庫增加末端治理措施是否合理呢?我們用數據來分析一下:

      假設危廢庫存放各類揮發性有機廢液,存放溫度為25度,存放的有機廢液有四類,分別是:二甲苯、乙酸乙酯、丙酮與某納入標準管控的VOCs物質。假設危廢庫管理不善,密閉不夠,有開放式的液面暴露在空氣中。假設室內風速為0.01m/s(因為室內為靜風狀態),假設暴露的面積分三種情形:情形一為400cm2,即20cmx20cm的情形;情形二為100cm2,即10cmx10cm的情形;情形三位4cm2,即2cmx2cm的情形。存放時間為一天24小時,全年8000小時。

      另外,對于標準管控的VOCs物質,假設其飽和蒸氣壓為10Pa,沸點260度(上海地方大氣綜排標準定義的VOCs物質),分子量設為150g/mol。

      按照有害物質敞露存放時的揮發量計算,公示如下:

    640.webp (1)

      計算結果如下:

    640.webp (2)

      根據上表可知,在三種敞開液面情形下,標準管控VOCs物質全年的揮發量分別是1.59kg、0.4kg和0.02kg,根本不值得的治理。

      即便揮發性如二甲苯,其全年的揮發量也只有148.8kg、37.2kg和1.49kg,并不值得的管控(某些地區變相豁免300kg/年的VOCs管控,如《廣東省生態環境廳關于做好重點行業建設項目揮發性有機物總量指標管理工作的通知》(粵環發〔2019〕2號)要求:對VOCs排放量大于300公斤/年的新、改、擴建項目,進行總量替代)。

      但是,開放式液面的面積對揮發量有很大影響,丙酮在400cm2下暴露一年,排放量可達3t左右。因此危廢庫的廢液必須要密閉存放。對于某些廢液存放量大且貯存不規范的,或是沾染VOCs廢液多且無法密閉的情形,采取有效的收集和治理措施是非常必要,因為其排放量也會很大。

      如果敞開液面低于4cm2,即便揮發性高如丙酮,其年排放量也只有30kg,也不值得治理。

      可見,基于持續消減的角度,不應該要求全部的危廢庫加裝廢氣治理措施,但對于管理不完善,密閉不好,VOCs排放量大的情形非常有必要。具體可基于環境影響評價,或是VOCs減排方案(一廠一策)等相關要求來判斷。

      四、低濃度廢氣治理的“沉沒污染”

      對于沒有“持續排放源”的危廢庫廢氣,如果采取廢氣治理,其綜合環境效益到底如何,是不是會產生沉沒污染呢?我們來測算一下。

      假設危廢庫采用普遍的活性炭治理措施,該措施產生的沉沒污染考慮如下幾個方面:

      ?環保設施運營電耗與發電過程產生的“沉沒”污染

      ?活性炭制造產生的“沉沒”污染

      ?活性炭運輸和報廢產生的“沉沒”污染

      ?環保設施所用鋼材制造過程產生的“沉沒”污染

      ?環保設施運輸過程產生的“沉沒”污染

      治理措施的處理能力,設計風量、功率能耗、所用鋼材重量等基本參數如下表:

    640.webp (3)

      注:鋼材厚度按照3mm

      此外,為了考慮不同污染物之間的危害與換算,參考《中華人民共和國環境保護稅法》(2018年1月1日)中各類污染物的“污染當量值”。具體如下表:

    640

      根據上表,1kg SO2的污染等同于0.27/0.95 kg二甲苯,等同于25/0.27kg苯乙烯。本次計算以常用的二甲苯和苯乙烯為特征污染物進行綜合環境效益分析。

      1.電耗帶來的沉沒污染

      根據2015年中國火電排放清單(HPEC)結果顯示,全國火電CO、VOCs、NOx、SO2、PM10平均排放績效值分別為1.06、0.03、0.32、0.39、0.08g/(kW?h)[1],

    640 (1)

      注:假設環保設施運行一年8000小時,各類主要污染物換算為二甲苯和苯乙烯產生量。

      [1]崔建升,屈加豹,伯鑫,常象宇,封雪,莫華,李時蓓,趙瑜,朱法華,任陣海.基于在線監測的2015年中國火電排放清單[J].中國環境科學,2018,38(06):2062-2074.

      2.鋼材制造帶來的沉沒污染

      根據寶鋼年產量200萬噸和排污許可證允許的大氣污染物排放量計算,生產1kg的碳鋼會排放0.15g顆粒物、0.0075g SO2、0.15g NOx、0.06g VOCs。

    640 (2)

      3.活性炭制造、運輸與處置帶來的沉沒污染

      根據2018年《活性炭工業污染物排放標準(征求意見稿)》(編制說明),2016年我國活性炭年產量65萬噸,SO2排放量4.43萬噸,NOx排放量0.99萬噸,每生產1kg活性炭會排放0.068kg SO2,,0.015 kg NOx。

      環保設施的運輸過程也會產生污染物,2017年中國的貨物公路平均運輸距離182公里,假定運輸距離為200公里,油耗為60kg/(萬t·km),NO2、SO2和煙塵的排放系數分別為52.2kg/t、4.02kg/t、12.2kg/t。

      另外,根據某炭素公司環境影響評價報告書,每活化處理1kg活性炭會產生0.002kg SO2,0.0023 kg NOx,0.00018kg VOCs。640.webp (4)

      4.計算結果匯總

      活性炭廢氣治理措施運行一年產生的各類主要污染物排放總量如下:

    640 (3)

      根據上表,處置200kg的VOCs,變相產生50kg左右的二甲苯,以及4563kg的苯乙烯??梢?,處置那些低位環境危害的VOCs(如乙醇等),很可能出現“倒掛”現象,環保設施制造、運行和維護產生的沉沒污染可能高于處置的污染。

      此外,活性炭的處理效率絕不可能高達90%(除非新換的活性炭,且在運營初期),吸附與脫附是個動態平衡過程,活性炭的處理效率達到70%已經是過高估計啦,一般按照50~60%的處理效率較為合適。

      除了以上的“沉沒”污染之外,環保設施全生命周期的其它污染(如廢水、固廢、重金屬)等尚未計入,大量溫室氣體CO2的排放也未計入。企業的經濟投入、人工投入、設備檢維修與折舊等因素也未納入,對于低濃度低排放來說,綜合的環境效益與社會效益可能是負值。

      全國范圍內,因為治理而產生的沉沒污染不容小覷,低濃度低危害廢氣“過度治理”帶來的后果可能已經非常嚴重,能耗居高不下或有這方面的原因,這一領域需要開展綜合與系統的研究。

      根據以上的初步研究,對于不同危害、不同種類的廢氣確實應該有不同的治理目標和管控要求,某些環境危害小的物質應該豁免管控。

      需要特別說明的是,苯乙烯的環境危害雖然不大,但它屬于惡臭物質,對人群感官刺激較大,其管控主要根據惡臭污染物相關排放標準。

      此外,建議對低濃度廢氣采取分類和分地域管理。對于環境容量大,環境質量好的區域,比如海南等,只要達標排放便可,可不要求持續消減。對于環境容量低,或是環境質量已經無法滿足達標的區域,必須要展開持續消減,但應對持續消減設置“門檻”。比如排放濃度低于排放標準30%的情形,可不要求進一步消減;排放濃度在標準的30%~60%之間的,開展科學評估,確定是否需要進一步治理;排放濃度在排放標準60%以上的,可采取進一步的污染物消減措施。

      五、VOCs可不收集和治理的情形

      根據生態環境部《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》(環大氣〔2019〕53號):企業采取符合國家有關低VOCs含量產品規定的涂料、油墨、膠黏劑等,排放濃度穩定達標且排放速率、排放績效滿足相關規定的,相應生產工序可不要求建設末端治理設施。使用的原輔材料VOCs含量(質量比)低于10%的工序,可不要求采取無組織排放收集措施。

      該規定有兩方面的要求:首先原輔材料應是符合國家有關低VOCs含量產品規定的涂料、油墨、膠黏劑等;其次是排放濃度穩定達標且排放速率、排放績效滿足相關規定,兩方面都符合要求的生產工序,可不要求建設收集與末端治理設施。

      另外,原輔材料VOCs含量(質量比)低于10%的工序,也不要求采取無組織排放收集措施。

      六、為何要進行無組織排放管控

      之所以制定無組織排放控制標準,意圖就是控制某些污染物在廠區內與廠界處的濃度,以判斷對外環境的影響是否可以接受。畢竟有些廢氣無法做到100%的收集和處理,通過無組織排放口的監控來限定其對外環境的影響是非常合理的。如果不管控廠界和廠區內的無組織排放,企業可能會人為的減少廢氣的捕集率來確保排氣筒濃度達標,所以企業的有組織排放與無組織排放都要監控。(什么是無組織排放,請見馬哥說:如何規避“無組織排放”法規風險?——無組織排放的準確定義與管控要求)

      只要做到無組織排放滿足管控要求,言外之意某些不可避免的無組織排到行為是可以接受的。畢竟受科學技術水平所限,以及經濟、社會與環境效益的綜合平衡與制約,要求100%的收集效率是不科學的,過高的收集效率意味著過高的能耗,且進氣濃度被大大稀釋,可能不利于后道的治理。

      對于廢氣治理,多少的捕集率才是科學合理的呢?期待有行業人士給出分析。

      七、主要結論

      1.危廢庫中廢液的源頭密閉是“本”,后端加措施是“末”,企業的環境管理切莫本末倒置;

      2.環保、健康與安全在設備密閉方面的要求是一致的,這也是正確的“姿勢”:避免危害物質泄漏與逸散,是EHS統一的要求;

      3.使用低VOCs含量原輔材料是大的減排、大的環保;

      4.基于持續消減的角度,只有對于危害大,且源頭密閉不到位的情形下,危廢庫末端才值得安裝治理措施;

      5.環保措施的生產制造和運行維護會產生“沉沒污染”,環境效益與社會效益和經濟效益的綜合平衡需要科學論斷;

      6.“節能”與“減排”需要平衡,追求綜合的環境效益才能有效創造社會價值、促進生態文明建設。

      7.對于不同危害、不同種類的廢氣確實應該有不同的治理目標和管控要求,某些環境危害小的物質應該豁免管控;

      8.不同環境本底的情況應該有不同的持續消減要求,對于持續消減的比例和基準建議設定限值,以避免過度治理現象的發生。

      其它行業或其它低濃度低排放的情形,是否值得治理呢?對于不同危害的廢氣,多少的捕集率才是科學合理的呢?尚待進一步研究。歡迎人士投稿“馬哥說”討論!

      感慨一下:以上的分析內容如果寫到環評里并給出結論和建議,應該是非常好的。但是這些內容卻不是環評導則所要求的,以致于無法下筆。嚴格按導則編制報告,已成為行業共識,哪怕是不符合科學常識的內容。導則到底是幫了環評,還是害了環評?亦或是行業人士誤解了導則的本意?環評制度的改革已箭在弦上不得不發?。ōh評改革的觀點見馬哥說:環評何去何從?——為環評改革諫言)

      致謝:

      感謝益馳思的顧問趙慧娟女士與韓冰同學、王穎同學的數據預測與計算,以及環保工程專家周益先生提供的環保設施參數。

      來源:馬哥說


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