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危废库要不要安装废气治理措施? ——从合规要求与技术可行性等多角度综合分析

北极星大气网  来源:马哥说  作者:马立强  2020/5/10 9:00:35  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:废气治理 VOCs减排 活性炭

北极星大气网讯:一般工业企业普遍对如下几个问题存在困惑:

存放挥发性有机废液的危废库要不要安装废气治理措施?

不处理就达标的废气要不要收集和处理?

环评或审批要求活性炭处理效率达90%是否合理?

安全让通风、健康让换气、环保让密闭,到底哪个姿势才对?

…… 诸如此类的以上问题,因为一直没有清晰明了的答案,对企业、环评单位、以及主管机构造成了一定困扰。从环境保护的角度,严格要求似乎没有错,但是从兼顾经济与社会效益的角度,似乎又不妥。如上环境治理产生的环境效益到底有多大呢,这些要求是否强制呢?今天马哥跟大家一起详细讨论一下这些问题。篇幅所限,今天重点讨论第一个问题:废库该不该安装废气治理措施,其它几个问题文中会或多或少提及。

危废库加装废气治理措施的主要依据来自两个:

1. 大气污染防治法第四十五条:产生含挥发性有机物废气的生产和服务活动,应当在密闭空间或者设备中进行,并按照规定安装、使用污染防治设施;无法密闭的,应当采取措施减少废气排放。

2. 《危险废物贮存污染控制标准》(GB 18597-2001):6.2 危险废物贮存设施(仓库式)的设计原则6.2.2 必须有泄漏液体收集装置、气体导出口及气体净化装置。7.9气体导出口排出的气体经处理后,应满足GB16297(大气综合排放标准)和GB14554(恶臭标准)的要求。

按照如上文件的要求,危废库似乎必须要安装废气治理措施,是这样吗?

要回答这个问题,我们深度解读一下这两款要求:

一、深度解读大气污染防治法第四十五条

要想深入解读该条款,需要认识和把握这四个关键词:1.“产生”含挥发性有机物废气的,何谓“产生”?2.产生含挥发性有机物废气,何谓“挥发性有机物”;3.“密闭”空间或者设备,何谓“密闭”;4.密闭“空间”或者“设备”,何谓“空间”和“设备”?

首先,关于“产生”的定义:很显然,产生意味着有VOCs的排放。密闭存放的情况显然不属于“产生”。有些密闭程度不够好,但是浓度低于相关标准要求的,也不视为“产生”,比如敞开液面上方100mm处VOCs检测浓度低于200umol/mol时;再比如设备与管线组件密封点处VOCs检测浓度低于500umol/mol时【具体参见《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)相关要求】。

其次,关于“挥发性有机物”的定义。显然,这是指具有一定挥发性的有机物。挥发性如何定?在上海按照《大气污染物综合排放标准》(DB31/933-2015),常温下饱和蒸气压高于10Pa,沸点低于260摄氏度的才算(该标准适用于单质,对于混合物的定义参见《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019))。

再次,关于“密闭空间或者设备”的定义:大气污染防治法要求的“密闭”,针对的是涉及VOCs的设施设备,而不是作业场所和环境。安全、职业健康与环保三方面的法规对设备密闭方面的要求是完全统一和一致的,因为所有的风险管控核心都是两个:避免危害物质泄漏,避免危害能量释放。所以将有毒有害物质控制在“密闭”设备中是符合“本质安全”、“本质健康”与“本质环保”的管控要求的。暨:源头控制是一切风险管控的根源。

一旦设备的密闭性不够,或是技术所限不得不存在一定的开放作业,EHS三方面的法规要求也是一致的:在无法密闭的排放环节安装废气收集措施。

但是对于作业环境的要求呢?既然有了源头控制,以及捕集等过程控制,意味着污染物在作业环境中的浓度已经非常低,可以采取通风和换气来保障作业人员的健康与安全。所以通风口不能视为排放口,其性质有本质的不同。此外,通风与换气也有一定的安全作用,因为一旦设备泄漏,可避免易燃易爆气体的累积。

显然,对于危废库这类的作业场所,将挥发性有机液体密闭存放(置于密闭的容器中),便可从源头上解决排放的问题。如此的情况下,还需要加装废气收集和治理措施吗?很显然大气污染防治法并没有强制要求。因为挥发性有机废液如果做到密闭存放,显然不属于“产生”挥发性有机废气的情形。另外,存放的物质如果不属于法规标准管控的“挥发性有机物”,也不需要采取相关措施。

此外,危废库内属于“静止”状态,挥发的有机气体并不“流动”,且不是工艺中的持续排放源,加装吸风装置反而会加大挥发与排放,这将事与愿违。

另外,危废库一定要密闭吗?其实只要存放的废液做到密闭,危废库本身不应该强制密闭,因为基于安全的考虑,密闭会造成可燃气体的累积,安全隐患很高。推荐的措施是安装可燃和有毒气体探测仪以及连锁控制,在发生泄漏时启动通风,强制通风。当然,这种设计主要是针对存放大量废液,且泄漏后存在火灾爆炸风险的危废库,所有电气设施还要考虑防爆要求。这类危废库在一定程度上等同于危险化学品仓库,其安全设计也应参考危化品库的设计。

二、深度解读危废贮存标准中设置气体导出口的要求

按照《危废贮存标准》,6.2.2必须有泄漏液体收集装置、气体导出口及气体净化装置。此处的“气体导出口”是什么意思?标准没有解释。

查阅相关标准和规范,气体导出口应该是个专业术语,而不是一般意义上的废气收集措施。导出口主要针对和适用于“填埋场”,而不是其他。比如:《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)5.1 生活来及填埋场应包括下列主要设施:防渗衬层系统、------、填埋气体导排系统。还有《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598—2001)(当前已被2019版替代):6.11 填埋场设置排气系统以排出填埋废物中可能产生的气体。

下图是典型的气体导出装置的设计图,主要应用在填埋场中,将易燃易爆气体导出,消除潜在的火灾爆炸等隐患。而对一般废气来说,通常的表述为采取有效的收集和治理措施,而不是“导出”的描述。

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由此可见,《危险废物贮存污染控制标准》(GB 18597-2001)其本意是针对可能存在易燃易爆有毒有害气体聚集的情形,比如大量存放漆渣或是沾染VOCs很多的废料等,可采取“导出”的方式消除风险,但标准并不是要求所有危废贮存场所的废气都收集和处理,因为很多危废库可能还存放腐蚀、有毒、感染等其它不涉及VOCs的危废。

另外,对于VOCs源头密闭才是根本,只要密闭了,就不属于产生VOCs排放的情形。危废库不分青红皂白强制要求加装治理措施的行为其实是舍本求末,本末倒置的。因为低浓度低排放量的VOCs从综合环境效益角度,可能根本不值得治理(具体见第三节)。环境管理要从本源抓起,不能因为担心源头做不好,反而强制要求后端加措施,这样的管理其社会成本巨大,而且不能从根本上解决问题。源头密闭这么简单的事情都做不好的企业,其后端措施能有效运行?

基于对“不利后果”的担心就额外增加防范措施,并不符合科学管理的原则,后果思维应该让位于风险思维。暨基于概率与可行性,基于社会、经济和环保的综合效益来思考,便会不失偏颇。(后果思维与风险思维的差异见马哥说:事故时可以预防的吗?——风险管控在于预防高风险事件还是严重后果事件)

可见,危废贮存标准并非要求所有的危废库都要加装废气收集和治理措施。

总体上危废库要不要设置废气收集和治理措施,法律法规和标准规范并没有一刀切,其必要性要基于环境影响评价和风险评价的结论。如果环境影响不能接受,则需要安装废气收集和治理措施。如果风险评价认为存在较大的安全隐患,则有必要采取泄漏检测、强排风和防爆等要求。

另外探讨一个有意思的问题:废液袋装存放后置于密闭的桶中,这个桶是否可视为一个满足贮存标准的危废贮存设施呢(防风、防雨、防晒、防渗均可满足)?如果是,桶外危废库的具体形式是否可不必深究,不必密闭呢。比如说将这些桶存放在一个半开放的环境里,这样既能满足贮存要求,还可避免泄漏后可燃气体的累积,是不是一个既满足环保又满足安全的有效措施呢?似乎有些500强的外企就是这么操作的。

三、基于持续消减的要求危废库是否需要加装措施

根据以上分析,法规和标准并未强制要求危废库安装废气治理措施。那从持续消减的角度,要求危废库增加末端治理措施是否合理呢?我们用数据来分析一下:

假设危废库存放各类挥发性有机废液,存放温度为25度,存放的有机废液有四类,分别是:二甲苯、乙酸乙酯、丙酮与某纳入标准管控的VOCs物质。假设危废库管理不善,密闭不够,有开放式的液面暴露在空气中。假设室内风速为0.01m/s(因为室内为静风状态),假设暴露的面积分三种情形:情形一为400cm2,即20cmx20cm的情形;情形二为100cm2,即10cmx10cm的情形;情形三位4cm2,即2cmx2cm的情形。存放时间为一天24小时,全年8000小时。

另外,对于标准管控的VOCs物质,假设其饱和蒸气压为10Pa,沸点260度(上海地方大气综排标准定义的VOCs物质),分子量设为150g/mol。

按照有害物质敞露存放时的挥发量计算,公示如下:

微信图片_20200509221423.jpg

计算结果如下:

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根据上表可知,在三种敞开液面情形下,标准管控VOCs物质全年的挥发量分别是1.59kg、0.4kg和0.02kg,根本不值得的治理。

即便挥发性如二甲苯,其全年的挥发量也只有148.8kg、37.2kg和1.49kg,并不值得的管控(某些地区变相豁免300kg/年的VOCs管控,如《广东省生态环境厅关于做好重点行业建设项目挥发性有机物总量指标管理工作的通知》(粤环发〔2019〕2号)要求:对VOCs排放量大于300公斤/年的新、改、扩建项目,进行总量替代)。

但是,开放式液面的面积对挥发量有很大影响,丙酮在400cm2下暴露一年,排放量可达3t左右。因此危废库的废液必须要密闭存放。对于某些废液存放量大且贮存不规范的,或是沾染VOCs废液多且无法密闭的情形,采取有效的收集和治理措施是非常必要,因为其排放量也会很大。

如果敞开液面低于4cm2,即便挥发性高如丙酮,其年排放量也只有30kg,也不值得治理。

可见,基于持续消减的角度,不应该要求全部的危废库加装废气治理措施,但对于管理不完善,密闭不好,VOCs排放量大的情形非常有必要。具体可基于环境影响评价,或是VOCs减排方案(一厂一策)等相关要求来判断。

四、低浓度废气治理的“沉没污染”

对于没有“持续排放源”的危废库废气,如果采取废气治理,其综合环境效益到底如何,是不是会产生沉没污染呢?我们来测算一下。

假设危废库采用最普遍的活性炭治理措施,该措施产生的沉没污染考虑如下几个方面:

环保设施运营电耗与发电过程产生的“沉没”污染

活性炭制造产生的“沉没”污染

活性炭运输和报废产生的“沉没”污染

环保设施所用钢材制造过程产生的“沉没”污染

环保设施运输过程产生的“沉没”污染

治理措施的处理能力,设计风量、功率能耗、所用钢材重量等基本参数如下表:

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注:钢材厚度按照3mm

此外,为了考虑不同污染物之间的危害与换算,参考《中华人民共和国环境保护税法》(2018年1月1日)中各类污染物的“污染当量值”。具体如下表:

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根据上表,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。本次计算以常用的二甲苯和苯乙烯为特征污染物进行综合环境效益分析。

1. 电耗带来的沉没污染

根据2015年中国火电排放清单(HPEC)结果显示,全国火电CO、VOCs、NOx、SO2、PM10平均排放绩效值分别为1.06、0.03、0.32、0.39、0.08g/(kW?h)[1],

注:假设环保设施运行一年8000小时,各类主要污染物换算为二甲苯和苯乙烯产生量。

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[1]崔建升,屈加豹,伯鑫,常象宇,封雪,莫华,李时蓓,赵瑜,朱法华,任阵海.基于在线监测的2015年中国火电排放清单[J].中国环境科学,2018,38(06):2062-2074.

2. 钢材制造带来的沉没污染

根据宝钢年产量200万吨和排污许可证允许的大气污染物排放量计算,生产1kg的碳钢会排放0.15g颗粒物、0.0075g SO2、0.15g NOx、0.06g VOCs。

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3. 活性炭制造、运输与处置带来的沉没污染

根据2018年《活性炭工业污染物排放标准(征求意见稿)》(编制说明),2016年我国活性炭年产量65万吨, SO2排放量4.43万吨,NOx排放量0.99万吨,每生产1kg活性炭会排放0.068kg SO2, ,0.015 kg NOx。

环保设施的运输过程也会产生污染物,2017年中国的货物公路平均运输距离182公里,假定运输距离为200公里,油耗为60kg/(万t·km),NO2、SO2和烟尘的排放系数分别为52.2kg/t、4.02kg/t、12.2kg/t。

另外,根据某炭素公司环境影响评价报告书,每活化处理1kg活性炭会产生0.002kg SO2, 0.0023 kg NOx, 0.00018kg VOCs。

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4. 计算结果汇总

活性炭废气治理措施运行一年产生的各类主要污染物排放总量如下:

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根据上表,处置200kg的VOCs,变相产生50kg左右的二甲苯,以及4563kg的苯乙烯。可见,处置那些低位环境危害的VOCs(如乙醇等),很可能出现“倒挂”现象,环保设施制造、运行和维护产生的沉没污染可能高于处置的污染。

此外,活性炭的处理效率绝不可能高达90%(除非新换的活性炭,且在运营初期),吸附与脱附是个动态平衡过程,活性炭的处理效率达到70%已经是过高估计啦,一般按照50~60%的处理效率较为合适。

除了以上的“沉没”污染之外,环保设施全生命周期的其它污染(如废水、固废、重金属)等尚未计入,大量温室气体CO2的排放也未计入。企业的经济投入、人工投入、设备检维修与折旧等因素也未纳入,对于低浓度低排放来说,综合的环境效益与社会效益可能是负值。

全国范围内,因为治理而产生的沉没污染不容小觑,低浓度低危害废气“过度治理”带来的后果可能已经非常严重,能耗居高不下或有这方面的原因,这一领域需要开展综合与系统的研究。

根据以上的初步研究,对于不同危害、不同种类的废气确实应该有不同的治理目标和管控要求,某些环境危害小的物质应该豁免管控。

需要特别说明的是,苯乙烯的环境危害虽然不大,但它属于恶臭物质,对人群感官刺激较大,其管控主要根据恶臭污染物相关排放标准。

此外,建议对低浓度废气采取分类和分地域管理。对于环境容量大,环境质量好的区域,比如海南等,只要达标排放便可,可不要求持续消减。对于环境容量低,或是环境质量已经无法满足达标的区域,必须要展开持续消减,但应对持续消减设置“门槛”。比如排放浓度低于排放标准30%的情形,可不要求进一步消减;排放浓度在标准的30%~60%之间的,开展科学评估,确定是否需要进一步治理;排放浓度在排放标准60%以上的,可采取进一步的污染物消减措施。

五、VOCs可不收集和治理的情形

根据生态环境部《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号):企业采取符合国家有关低VOCs含量产品规定的涂料、油墨、胶黏剂等,排放浓度稳定达标且排放速率、排放绩效满足相关规定的,相应生产工序可不要求建设末端治理设施。使用的原辅材料VOCs含量(质量比)低于10%的工序,可不要求采取无组织排放收集措施。

该规定有两方面的要求:首先原辅材料应是符合国家有关低VOCs含量产品规定的涂料、油墨、胶黏剂等;其次是排放浓度稳定达标且排放速率、排放绩效满足相关规定,两方面都符合要求的生产工序,可不要求建设收集与末端治理设施。

另外,原辅材料VOCs含量(质量比)低于10%的工序,也不要求采取无组织排放收集措施。

六、为何要进行无组织排放管控

之所以制定无组织排放控制标准,意图就是控制某些污染物在厂区内与厂界处的浓度,以判断对外环境的影响是否可以接受。毕竟有些废气无法做到100%的收集和处理,通过无组织排放口的监控来限定其对外环境的影响是非常合理的。如果不管控厂界和厂区内的无组织排放,企业可能会人为的减少废气的捕集率来确保排气筒浓度达标,所以企业的有组织排放与无组织排放都要监控。(什么是无组织排放,请见马哥说:如何规避“无组织排放”法规风险?——无组织排放的准确定义与管控要求)

只要做到无组织排放满足管控要求,言外之意某些不可避免的无组织排到行为是可以接受的。毕竟受科学技术水平所限,以及经济、社会与环境效益的综合平衡与制约,要求100%的收集效率是不科学的,过高的收集效率意味着过高的能耗,且进气浓度被大大稀释,可能不利于后道的治理。

对于废气治理,多少的捕集率才是最科学最合理的呢?期待有行业人士给出专业分析。

七、主要结论

1.危废库中废液的源头密闭是“本”,后端加措施是“末”,企业的环境管理切莫本末倒置;

2.环保、健康与安全在设备密闭方面的要求是一致的,这也是唯一正确的“姿势”:避免危害物质泄漏与逸散,是EHS统一的要求;

3. 使用低VOCs含量原辅材料是最大的减排、最大的环保;

4.基于持续消减的角度,只有对于危害大,且源头密闭不到位的情形下,危废库末端才值得安装治理措施;

5.环保措施的生产制造和运行维护会产生“沉没污染”,环境效益与社会效益和经济效益的综合平衡需要科学论断;

6.“节能”与“减排”需要平衡,追求综合的环境效益才能有效创造社会价值、促进生态文明建设。

7.对于不同危害、不同种类的废气确实应该有不同的治理目标和管控要求,某些环境危害小的物质应该豁免管控;

8.不同环境本底的情况应该有不同的持续消减要求,对于持续消减的比例和基准建议设定限值,以避免过度治理现象的发生。

其它行业或其它低浓度低排放的情形,是否值得治理呢?对于不同危害的废气,多少的捕集率才是最科学最合理的呢?尚待进一步研究。欢迎专业人士投稿“马哥说”讨论!

最后感慨一下:以上的分析内容如果写到环评里并给出结论和建议,应该是非常好的。但是这些内容却不是环评导则所要求的,以致于无法下笔。严格按导则编制报告,已成为行业共识,哪怕是不符合科学常识的内容。导则到底是帮了环评,还是害了环评?亦或是行业人士误解了导则的本意?环评制度的改革已箭在弦上不得不发!

原标题:危废库要不要安装废气治理措施? ——从合规要求与技术可行性等多角度综合分析

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