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日本涂装行业VOCs污染防治经验介绍与思考

  • 投稿文兄
  • 更新时间2015-09-17
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文,王宁 宁淼 臧宏宽

摘要 总结了日本大气污染防治法中VOCs环境质量标准、排放量及各行业排放的比重,分析了日本在涂装业VOCs的削减管理方法主要包括企业VOCs排放量自查、低VOCs含量涂料的推广使用、提升涂装效率、严格末端控制几方面,并就此提出我国应制定完善国家层面重点涂装行业VOCs排放控制标准体系,完善重点涂装行业VOCs排放量核算方法及排放清单;加快完善重点涂装行业VOCs法规标准体系;尽快开展VOCs污染源调查和监测的建议。

关键 词挥发性有机物;污染防治;环境质量标准;涂装行业;日本

研究表明挥发性有机物(VOCs)大多含有发臭基团,通过人的呼吸作用经肺、血液进入神经中枢,进而对中枢神经产生很强的麻醉作用,此时人体就会表现出精神恍惚、困倦瞌睡;若吸人的量过多,则会出现头晕耳鸣、面色苍白、恶心呕吐甚至肌肉痉挛等全身症状。除了对人体健康有影响外,VOCs还是除硫酸盐和硝酸盐外形成二次气溶胶的重要前体物,在我国区域复合型大气污染形成过程中也起着重要作用。2013年全国空气质量数据表明我国二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等一次污染物浓度呈现下降趋势,但臭氧污染和灰霾问题凸显,二次污染日趋严重,其中,臭氧不管是污染物超标天数还是污染物浓度均呈现出一定上升趋势。因此在我国经济快速增长的同时综合控制臭氧和细颗粒物的复合型污染的重要目标是VOCs。而VOCs排放源种类繁多,除自然排放源以外,还包括以移动源、生活源和工业源为代表的人为源。目前我国对VOCs污染的控制正处于起步阶段,2013年9月国务院发布了《关于印发大气污染防治行动计划的通知》(国发[2013] 37号),将VOCs列为全国重点防控的污染物之一,要求在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施VOCs综合整治,其中仅表面涂装的排放量就约占人为源排放的12%,亟需参考发达国家先进的控制经验。

日本VOCs环境质量标准及排放总量

日本VOCs环境质量标准

日本在2004年修订了《大气污染防治法》,增加了新的一章《VOCs排放规制》;2005年发布了施行令(政令)、施行规则(省令)和VOCs测定方法(环境省公告),要求自2006年4月1日起对6类重点源的9种排污设施实施VOCs排放控制。同时,积极推进各个行业协会进行自主的减排规划,以法律法规和各个行业的自主减排相结合的治理手段,并制定了以2000年为基准年到2010年为止排放量下降30%的目标。对于排放50吨/年以上VOCs的企业,须向地方政府提交所使用排放末端治理设施的运行报告;在末端的排放浓度不得超出标准值;每年2次需要测定排放浓度。如果违反条例将会受到1年以下的刑罚或者100万日元以下的罚款。日本将固定源VOCs排放行业分成6个重点源行业,分别为化学品制造、涂装、工业清洗、粘接、印刷、VOCs物质贮存。这6类排放源的VOCs排放限值从400ppmC~60000ppmC不等,测定方法为非分散红外法(NDIR)或火焰离子化法( FID),日本管控VOCs的排放设施及其排放标准见表1。

为保护人类健康以及生存环境,《大气污染防止法》中将苯、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷这4种毒性VOCs物质划分为有害大气污染物质,并对其设定了相应的环境标准(表2),其属于234种空气毒物的管理框架,与VOCs控制的出发点不同。

日本VOCs排放量及各行业排放的比重

日本2004年修订的《大气污染防治法》中有关削减VOCs的条文中规定了“法律规制和企业的自主创新相结合进行减排”。企业的自主创新具体指同一行业的企业自主来进行检讨、计划和立案。首先企业要将排放的实际报告上交到相关的协会,南协会整理好后上交到国家经济产业部。上交的报告中不仅仅有削减量的数字,还包括运用了什么样的技术,减少了多少运营成本等附加说明。国家经济产业部再通过产业构造审查会,对各行业提出减排意见及整顿措施。目前VOCs自主减排行业协会有日本燃气协会、日本涂装协会、日本染色协会、日本纸业协会、日本钢铁协会、日本汽车零部件工业协会、日本化学工业协会等50多个工业协会。

日本国土狭小,资源匮乏,以制造业为经济的重点支柱,涂装业的溶剂使用占了整体很大部分。2009年日本VOCs总排放量为1 13万吨,成功实现了比基准年2000年削减30%的目标,其中移动源的贡献为28%,固定排放源的贡献为72%。涂装业占总量37%,约为固定排放源的一半。

日本涂装业VOCs的削减管理方法

作为固定排放源的最大排放行业,涂装业的减排尤为重要。为了完成10年内30%的削减目标,企业也出台了减排管理办法。

企业VOCs排放量自查

为了有效得出VOCs的排放量,明确削减效果,各相关企业需对每个月原材料的购买量和库存量进行计算,其中每种涂料的挥发百分比需向涂料生产公司进行确认。在得出每个月的VOCs排放量后便可进行比较,从而可以科学合理的制定出1年后的削减目标。

低VOCs含量涂料的推广使用

在日本的工业涂料市场中,有很多是环保型的。例如有含微量重金属涂料、少废弃物排放涂料、高耐热涂料、抗菌涂料和低VOCs涂料等。和普通的溶剂性涂料相比,新型涂料中的VOCs含有率降低了很多(表3)。

由于水性涂料的VOCs挥发性低,在近年的外壁涂装业界中的销量很高。企业在向低VOCs涂料进行工程更新的时候,不能盲目地进行更换,而是按照下面的步骤进行:一是制定VOCs削减量及比率的目标;二是对于新涂装产品的膜品质进行确认,能否达到改进前的效果(比如光泽度,漆膜的硬度,抗腐蚀性等);三是对低VOCs涂料和稀释剂的排放量进行种类间的比较;四是从作业性、外观性来进行测试;五是验证VOCs削减量;六是进行设备和流水线的变更和完善;七是正式实施,然后进行综合评价。

严格日常管理、提升涂装效率

日本的相关企业要求员工每天下班前都要按照日常管理表来对工厂进行全面检查。其中针对VOCs的有3项:装有涂料稀释剂等容器的盖子是否盖严;各容器是否进行了密闭化;容器是否放置到了高温的地方。

在涂装效率方面,企业要求技术人员从喷枪(包括喷涂距离、喷涂量、角度、空气压力)进行完善。如一是从喷枪的形态上,选择正确科学的稀释率,调整必要的涂装稀释量;二是完善涂料供给管的粗细,材质;三是完善洗净溶剂的回收方法和洗净方法:四是计算涂装时位置风速强弱的影响。最后进行有效的论证,从而找出最高效的涂装方法,例如使用钟型静电涂装器代替传统的喷枪,涂装效率能从30%提升至80%,还可以节省40%的涂料。

生产制造线上的全自动化也是日本VOCs减排的一个重要手段。他们将高效率涂装的条件参数输入电脑程序来控制喷枪和涂装机工作,不仅提高了涂装效率,节省了涂料.还降低了工作人员的健康风险。

严格末端控制

除提高涂装效率和推广低VOCs涂料使用以外,最重要的减排手段就是末端控制。日本主流的处理方法主要有4种(表4)。

银行优惠税收政策

为了使各VOCs排放企业安装末端处理装置,降低大气环境负荷,一方面,日本政府鼓励其贷款,并可以低利率在各大银行申请贷款,同时对特定的VOCs末端处理设备专门指定了日本政策投资银行、中小企业金融公库、国民生活金融公库、冲绳振兴开发金融公库等为其提供贷款;另一方面,日本政府出台了一系列有关VOCs的优惠税收及融资制度,如对安装VOCs末端处理装置的企业,公司所得税(法人税)第一年减免14%,固定资产税仅收取原值的1/6等。

对中国涂装业的启示

纵观日本涂装行业VOCs污染防治经验,对中国涂装业具有深刻启示:首先,应制定完善国家层面重点涂装行业VOCs排放控制标准体系,组织开展重点涂装行业VOCs排放摸底调查,加强企业VOCs排放申报登记,建立完善重点涂装行业VOCs排放量核算方法及排放清单;其次,加快完善重点涂装行业VOCs法规标准体系,编制涂装行业控制关键技术指南,以规划为抓手推进VOCs治理工作,从重点行业人手,采用结构减排、工程减排和管理减排相结合的方式实施VOCs减排;再次,尽快开展VOCs污染源调查和监测。建议开展VOCs试点监测,逐步建立完善的监测方法和技术规范体系,明确全国VOCs污染特征;最后,全面推行VOCs排污收费、绿色信贷、绿色贸易等经济政策。中央政府通过实施排污收费和优惠税收及融资制度等政策,促进企业加快VOCs治理,减少末端排放;地方政府通过加大大气污染治理财政投入力度,加大工业污染治理支持和补助,加快企业安装VOCs治理设施,选择低VOCs产品,实现清洁生产稳定达标。

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参考文献

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(作者单位:环境保护部环境规划院。宁淼系通讯作者)