家具制造业VOCs全过程整治提升方案设计

家具制造业是我国重要的民生产业,在满足消费需求、充分吸纳就业、助推脱贫攻坚等方面发挥了重要作用。该行业也是典型的涉挥发性有机物(VOCs)排放行业,在《重点行业挥发性有机物综合治理方案》《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》等VOCs专项管理文件中均将其列为重点管控行业。VOCs对于臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的形成具有明显的贡献,因此,控制家具制造业的VOCs排放对于改善区域复合型大气污染具有重要意义。针对家具制造业的生产全过程产排污特征,运用清洁生产理念,从源头削减(原辅材料替代)、过程控制、污染物收集、污染物治理、环境管理5个方面研究行业VOCs全过程整治提升方案设计,指导企业开展全过程整治提升,改变当前管理粗放、污染防治水平低的局面,对实现家具制造业的绿色化和清洁化发展将起到至关重要的作用。

1 我国家具制造业发展现状

家具制造业具有劳动力密集、入行门槛低的特点,且我国尚未出台关于该行业的产业准入和落后产能调整政策,造成了当前企业数量多、以小微型企业为主、行业集中度低的局面。2018年,我国家具制造业企业约有5万家,其中规模以下约4.37万家,占比高达87.4%,也不乏家庭经营式的小企业。

行业发展规模方面,2018年我国家具制造业产量为75 778.6万件,主营业务收入达7 081.7亿元,同比增长4.5%;行业利润总额达到425.9亿元,同比增长4.3%;出口额达537亿美元,同比增长7.6%。企业数量方面,2015—2018年,我国规模以上家具制造企业数量呈逐年增加的态势,行业发展规模总体向好(表1)。

2 家具制造业污染防治存在的主要问题

2.1 VOCs排放量大,二次污染物生成潜势高

研究表明,2016年木器涂装的VOCs排放量占工业涂装总VOCs排放量的12%,高于钢结构生产和汽车整车制造等,是占比最高的行业。溶剂型木器涂料中,苯、甲苯、二甲苯等芳香烃类化合物及丙酮等含氧VOCs占比较高,光化学反应活性较强，O₃生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)高。除排放气态污染物之外,部分人工喷漆房采用的水帘吸收装置定期产生废水,该废水中含有的大量漆物颗粒经沉淀后形成含VOCs的漆渣。生产过程和末端治理过程还会产生废胶水桶/罐、油漆桶/罐、废活性炭、废过滤棉等危险废物,这些物质中含有半挥发性有机物(SVOCs)或VOCs,也会造成潜在的VOCs排放。

2.2 国家行业排放标准缺失,地方标准初步建立

我国尚未出台国家层面的家具制造业大气污染物排放标准。GB 37822—2019《挥发性有机物无组织排放控制标准》的发布为家具制造业VOCs无组织排放和管控提供了依据,但目前该行业VOCs有组织排放和粉尘排放仍鲜有兼具时效性和针对性的国家标准。广东、北京等10个省(市)已出台了该行业相关地方排放标准(表2),其余省份企业废气排放目前执行的是GB 16297—1996《大气污染物排放标准》,而该标准已发布20余年,与当前污染治理水平及国家环境管理和环境空气质量改善需求有较大的差距,且缺乏行业针对性。

2.3 污染防治水平低,面临整治提升的迫切需求

我国家具制造业以小微企业为主,工艺相对落后,污染防控水平普遍偏低,主要表现为:1)溶剂型涂料和溶剂型胶黏剂的替代使用率低,其中低VOCs含量涂料的使用率不足20%,低于欧美发达国家40%~60%的水平;2)广泛存在含VOCs原辅材料贮存使用操作不当、集气(尘)罩和管道的布局或风速设计不合理等问题,致使废气收集率低,VOCs无组织排放问题突出;3)广泛使用低温等离子、光催化、光氧化等低效技术,且部分企业存在治理设施规模与生产规模不匹配、污染治理设施运行管理不够规范等问题,导致污染治理效能普遍偏低。在打赢污染防治攻坚战的紧迫形势下,开展环保整治提升,实现绿色升级,是家具制造业的迫切需求。

2.4 技术指导不足,整治提升效果欠佳

家具制造企业VOCs排放点位分散,涉及涂料、稀释剂、固化剂、胶黏剂等多种原辅材料及调漆、供漆、喷涂、施胶、干燥等多个工序。因此,家具制造业VOCs污染防治需要全面加强过程管控,实施精细化管理。但当前家具制造业缺乏具有操作性的全过程整治提升技术指导文件,如清洁生产评价指标体系、污染防治可行技术指南等,加之家具制造小微企业的环保专业能力有限,致使企业整治提升改造呈现无序状态,效果欠佳。

3 家具制造业全过程整治提升方案设计

3.1 研究方法与方案设计思路

家具制造业全过程整治提升方案的研究和设计秉承清洁生产理念,通过资料收集调研、现场排查诊断、关键点位检测等,厘清家具制造业主要VOCs产排环节(图1);通过对标分析和专家研讨等,针对VOCs产排环节,提出具有行业特色的清单式全过程整治提升要求,以期为企业编制切实可行的深度治理方案(“一厂一策”)和管理部门科学施策提供参考。

3.2 方案设计具体内容

3.2.1 源头削减

溶剂型涂料排放的总VOCs平均浓度为7.6 mg/m³,远高于水性涂料的2.6 mg/m³。溶剂型涂料中芳香烃类物质排放浓度也高于水性涂料,导致溶剂型涂料排放VOCs的OFP是水性涂料的3倍多,SOAFP则为4倍。水性胶黏剂固体含量高,不含或极少含VOCs。因此,推广使用水性涂料、高固体含量涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料、水性胶黏剂、无溶剂型胶黏剂等低 VOCs含量涂料原辅材料,从工艺的源头减少VOCs输入,对减少家具制造业VOCs排放和降低二次污染具有重要意义。家具制造业源头污染控制关键要求如表3所示。

3.2.2 过程控制

规范含VOCs原辅材料的储存、原料调配和转运、供料和使用及回收,同时规范人工涂装操作条件(喷枪压力、喷枪距离),推行密闭化生产。推广使用先进的生产设备和技术(如采用密闭型成套生产装置),推广自动连续化喷涂设备,提高涂料利用效率,降低废气收集和处理负荷;鼓励企业采用辊涂、静电喷涂、高压无气喷涂、空气辅助无气喷涂、热喷涂等效率较高、VOCs排放量少的涂装工艺。家具制造业过程控制关键要求如表4所示。

3.2.3 大气污染物收集系统

原辅材料VOCs占比≥10%的生产工艺装置或区域应进行VOCs收集,包括涂胶黏合废气、涂料调配废气、涂装废气和干燥(含烘干、晾干、风干)等。VOCs收集系统排风罩(集气罩)的设置应符合GB/T 16758—2008《排风罩的分类及技术条件》的规定,尽量靠近污染物排放点,合理控制风速,确保废气收集效率。基材加工等产生粉尘的工位,应在粉尘逸出部位设置吸尘罩等控制措施,合理确定系统风量、风速和其他技术参数,保证除尘系统能有效地发挥作用。家具制造业大气污染物收集关键要求如表5所示。

3.2.4 大气污染物治理系统

家具制造企业VOCs治理应采取分类要求的原则。企业采用符合国家有关低VOCs含量产品规定的涂料(水性漆、紫外光固化涂料、粉末涂料)和胶黏剂(水性胶黏剂、无溶剂型胶黏剂),且收集的废气中非甲烷总烃初始排放速率低于2 kg/h时,在废气集中收集、除尘后,若排放浓度稳定达标且排放速率、排放绩效等满足相关规定的,相应生产工序可不要求建设VOCs末端治理设施,但应增加VOCs在线监控预警系统。

对于不满足上述要求的企业,喷漆废气治理时,应首先设置有效的漆雾预处理装置,可采用干式过滤高效除漆雾、湿式水帘+多级过滤除湿、静电漆雾捕集等先进除漆雾装置。预处理后的有机废气,浓度低于200 mg/m³的,推荐采用活性炭吸附+定期脱附再生方式处理;浓度高于200 mg/m³的,推荐采用吸附+催化燃烧处理。采用吸附处理工艺的,应满足HJ 2026—2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》要求;采用催化燃烧工艺的,应满足HJ 2027—2013《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》要求。家具制造业大气污染物治理关键要求如表6所示。

3.2.5 环境管理

家具制造企业的环境管理要求主要包括档案资料规范化、落实监测监控制度、VOCs监控预警、分表计电、非正常工况申报等。家具制造业环境管理关键要求如表7所示。

4 促进家具制造业全过程整治提升的建议

4.1 健全家具制造业污染防治技术标准体系

一是制定发布《家具制造业大气污染物排放标准》,明确行业需控制的污染物和排放限值、VOCs控制指标及监测方法要求等,以完善的标准倒逼行业提升;二是尽快制定发布《家具制造业清洁生产评价指标体系》《家具制造业污染防治可行技术指南》等技术支撑文件,为企业绿色发展提供技术支撑;三是制定发布《家具制造业大气污染治理工程技术规范》,促进行业大气污染治理的精细化和规范化。建议采取团体标准起步、国家标准同时推进的方式开展上述标准和技术文件的制定工作,以实现尽快完善家具制造业污染防治技术标准体系的目标。

4.2 在产业集中地区推广行业和企业全过程环境整治提升

一是选择一批产业特色鲜明、整治提升需求迫切的地区开展家具制造业全过程整治提升试点示范,鼓励各地方结合区域产业水平和子行业特色,编制具有区域特色的家具制造业全过程整治提升方案。加强国家层面的指导和服务,指导地方政府和管理部门推进家具制造业集聚发展,集中建设和利用高效生产设施及污染治理设施。二是组织开展企业专项帮扶工作,指导企业对照行业全过程整治提升方案开展“一厂一策”全过程深度治理方案制定和落实,切实提升家具制造企业,尤其是小微家具制造企业的绿色发展水平。三是在试点地区开展污染物减排绩效追踪评估,用以进一步修订完善家具制造业全过程整治提升方案,同时树立标杆企业,制定鼓励政策,在重点区域停产限产错峰生产豁免、绿色金融、环保贷、政府采购和招标等方面给予优先支持,充分发挥引领产业升级的功效。

4.3 推进污染防治差别化管控政策落地

《重点行业挥发性有机物综合治理方案》和《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意见》中已出台相关政策,对采用低VOCs含量涂料的家具制造企业在VOCs收集、治理及重污染应急响应等方面给予差别化管控。后续,建议加快出台相关政策的操作细则,加强对地方管理部门和企业的宣贯解读,确保政策有效落地,进一步提升家具制造企业进行全过程环境整治提升的积极性。

5 结语

(1)结合家具制造业VOCs产排特征,基于清洁生产理念,设计提出了家具制造业全过程整治提升方案。方案覆盖了家具制造业生产全过程,在源头削减、过程控制、污染物收集与治理以及环境管理几方面分别进行了规范设计,该方案弥补了当前家具制造业环境整治提升技术指导文件不足的问题,可有效支撑家具制造企业VOCs污染防控能力提升和环境管理部门监管执法。

(2)为促进家具制造业全过程整治提升,从健全家具制造业污染防治技术标准体系,在产业集中地区推广行业和企业全过程环境整治提升和推进污染防治差别化管控政策落地等角度提出了若干建议。