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非甲烷总烃废气排放执行标准的探讨

引言

随着农药、医药等精细化工行业的迅速发展,相关建设项目的验收监测日益增多,这些项目几乎有一个共同特点,就是以大量的有机化学物质作原辅料,其中不乏较多的烃类物质,而烃类物质品种繁多,对其污染物一一进行监测就存在采样、分析方法及评价标准上的诸多缺陷,通常的做法是用对非甲烷总烃的监测替代对那些无明确排放标准和监测分析方法的烃类污染物的监测,这样,非甲烷总烃排放标准的科学性、适用性显得尤为重要,标准的修订也就显得尤为迫切。笔者根据实际工作中出现的一些现象及问题,对非甲烷总烃标准修订方面提出看法以共同探讨。推荐仪器:3010便携式非甲烷总烃测定仪

1监测工作中发现的问题

某生产化学试剂的精细化工企业,主要原料有叔丁醇、盐酸、二甲基二氯硅烷、四氢呋喃、环己烷等,主要废气污染物为氯化氢、四氢呋喃、环己烷、叔丁醇等,处理后合并1个排气筒排放,监测项目确定为氯化氢、四氢呋喃、环己烷、非甲烷总烃(叔丁醇项目不具备监测分析能力且无排放标准)。四氢呋喃、环己烷参照执行项目环评报告书中根据《大气污染物综合排放标准编制说明》计算而得的排放速率标准,无最高允许排放浓度限要求。监测结果表明四氢呋喃、环己烷均符合相应排放速率要求,且排放浓度并不高(甚至低于工作场所容许浓度),以四氢呋喃、环己烷为主要组分的非甲烷总烃排放浓度则明显超过规定的最高允许排放浓度限值,而其排放速率远远低于执行标准。由此可以看出非甲烷总烃排放浓度限值偏低,且可能存在浓度标准与速率标准的不协调情况。

2标准比较分析发现的问题

2.1非甲烷总烃定义及其分析方法

2.1.1非甲烷总烃的定义

非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外所有碳氢化合物的总称,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分,作为大气污染物的非甲烷总烃,实际上是指具有C2~C12的烃类物质。烷烃、烯烃、芳香烃的结构相对简单,定义不言自明,而含氧烃则实则是烃的含氧衍生物,从组成上看,除了碳、氢元素之外,还含有氧。从结构上看,可以认为是烃分子里的氢原子被氧原子的原子团取代而衍生而来的。烃的含氧衍生物的种类繁多,可以分为醇、酚、醛,羧酸、酯、酮等。

2.1.2非甲烷总烃的测定方法及原理

目前国内国外通用的非甲烷总烃的测定方法为气相色谱法,用气相色谱仪以火焰离子化检测器分别测定空气中总烃及甲烷烃的含量,2者之差即为非甲烷烃的含量。由氢火焰离子化检测器的工作原理可知,在空色谱柱的色谱条件下(测定总烃的色谱条件),总烃只出1个峰,不能将样品中的各种烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃(醛、酮等)分开,与“活性炭吸附-二硫化碳解析”的方法分析苯系物有明显区别。

这就可以理解为何烃的含氧衍生物种类繁多,理化性质复杂,而GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》中要将含氧烃作为非甲烷总烃的组分之一。但含氧烃的计入也带来了非甲烷总烃的排放浓度限值及评价上的一些问题。

2.1.3现有非甲烷总烃标准及制订

依据GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》中非甲烷总烃(新污染源)的排放标准。

根据《大气污染物综合排放标准详解》中说明,该标准不针对油类燃烧和焚烧、各种烃类物质的加工和生产、石油及石油制品的贮存和运输等行业,主要应针对“在生产过程中使用混合烃类物质”,以溶剂蒸发的形式排放非甲烷总烃的控制。由此看来,大部分以烃类物质作原料的精细化工产品的生产项目应适合运用该排放标准进行评价。

在标准编制过程中,没有得到我国的任何排放浓度实测数据,故借鉴德国的同类标准,即质量浓度为150mg/m3作为现有企业的非甲烷总烃排放标准值,新污染源以现有企业的非甲烷总烃排放标准的80%,为120mg/m3[1]。

2.2各种烃类污染物的排放浓度限值比较

《大气污染物综合排放标准》中直接列出排放标准的烃类污染物有苯、甲苯、二甲苯和其它含氧烃如酚类、甲醛、乙醛、丙烯醛、甲醇等。各烃类污染物排放质量浓度限在12~190mg/m3之间(以新建项目评述),因实际上的非甲烷总烃排放并不是所有烃类污染物的累加,其质量浓度为120mg/m3的排放浓度限值基本合理,但由于含氧烃的计入及越来越多化学原料品种的使用,使非甲烷总烃的组分远远不限于上述品种,下面以GBZ2—2002《工作场所有害因素职业接触限值》提及的部分烃类污染物为例进行分析。

比较常见的烃类污染物在工作场所空气中的时间加权平均容许浓度。因这类污染物相对毒性较低,给出的容许质量浓度均在200mg/m3以上。理论上来说,废气排气筒中的污染物最高允许排放浓度限值应明显高于该污染物的工作场所空气中容许浓度,而化工企业废气排气筒中含有1种或多种烃类污染物已是常见现象。大部分烃类污染物没有明确的排放标准,在验收监测过程中除了参照执行环评中计算的污染物排放速率标准外一般还进行非甲烷总烃的监测与评价,而非甲烷总烃120mg/m3的排放浓度限值显得过于严苛,值得商榷。

2.3排气量问题的探讨

根据现有排放标准可以推算出不同高度的排气筒与排放浓度限值和排放速率限值对应的废气排气量。

标准限值对应的排气量数据明显较大,相当于75t/h燃煤锅炉排气量(8.33×104m3/h)甚至火电厂30万kW·h发电机组锅炉排气量(1.25×106m3/h),而非甲烷总烃标准并不针对油类燃烧、石油炼制行业,普通的“在生产过程中使用混合烃类物质”的企业废气排气筒排气量如此之高是不可想象的。

精细化工行业废气有组织排放往往为自然拔风或小风机排气,一般排气量在50~5000m3/h之间,而现有非甲烷总烃标准中排放浓度限值与排放速率限值的脱节可能会引起不良反应,某些企业为片面追求达标排放而增设引风机或加大引风量,表面看似做到了排放浓度、排放速率双达标,实则上增加了污染物的排放量,与节能减排的宗旨相背离。

3科学适用的排放速率建议值探讨

针对原有标准中非甲烷总烃排放排放速率限值与排放浓度限值脱节,明显偏于宽松的缺陷,参考其它烃类物质标准进行讨论。

由不完全统计大致可以判断,其它烃类污染物的排放速率推算依据的排气量大部分在10万m3/h以下(15~40m),甲醇稍高,在2.68×104~2.63×105m3/h之间。因此,我们建议对非甲烷总烃的排放速率标准进行适当从严的修改,建议15~40m排气筒对应排气量在1.00×104~1.00×105m3/h之间。

4结语

日前环境保护部办公厅发函征集《大气污染物综合排放标准》实施意见,提出“进一步提高标准的科学性和适用性”,本着这一原则,建议对非甲烷总烃这类组分复杂、非单一物质的污染物取消排放浓度限值标准,按排放速率标准进行评价并对最高允许排放速率限值进行调整,适当从严。