环境科学  2021, Vol. 42 Issue (3): 1328-1332   PDF    
引用本文
华岚英, 崔彤, 李金香, 邹本东, 杨妍妍, 程刚. 2012~2019年北京市储油库VOCs去除及排放水平变化监测分析[J]. 环境科学, 2021, 42(3): 1328-1332.
HUA Lan-ying, CUI Tong, LI Jin-xiang, ZOU Ben-dong, YANG Yan-yan, CHENG Gang. VOCs Removal and Emission Monitoring of Beijing Bulk Gasoline Terminals in 2012-2019[J]. Environmental Science, 2021, 42(3): 1328-1332.
2012~2019年北京市储油库VOCs去除及排放水平变化监测分析
华岚英, 崔彤, 李金香, 邹本东, 杨妍妍, 程刚     
北京市生态环境监测中心, 北京 100048
收稿日期: 2020-06-24; 修订日期: 2020-10-22
基金项目: 国家重点研发计划项目（2017YFC0209903）
作者简介: 华岚英(1974~), 女, 硕士研究生, 高级工程师, 主要研究方向为污染源监测与统计, E-mail: hualanying2003@163.com
通信作者: 李金香, E-mail: 874917409@qq.com
摘要: 汽油储油库是城市挥发性有机物（VOCs）的重要来源之一，为减少VOCs排放，北京市于2006年开始推动储油库安装油气回收装置，每年监测储油库VOCs排放情况.分析了2012~2019年北京市储油库VOCs排放变化特征，发现2012~2019年北京市储油库VOCs进口浓度经历下降-上升-下降历程，2019年进口平均浓度为165.3 g·m-3；出口浓度趋于下降趋势，2019年出口平均浓度为7.3 g·m-3；北京市储油库VOCs去除效率总体趋于稳定，为45.5%~100%.但在油气回收装置出口排放浓度达标率大幅提高的同时，出现了储油库回收装置去除效率反而下降现象.因此，提出加强过程管理，增加检查油气回收装置的运行年限和检查维护保养记录，并将去除效率指标纳入管控范畴，执行"双指标"达标要求等建议.为未来制定储油库精细化管理措施，进一步改善大气环境质量提供科学依据.
关键词: 储油库      挥发性有机物(VOCs)      北京市      去除与排放      趋势      分析     
VOCs Removal and Emission Monitoring of Beijing Bulk Gasoline Terminals in 2012-2019
HUA Lan-ying , CUI Tong , LI Jin-xiang , ZOU Ben-dong , YANG Yan-yan , CHENG Gang     
Beijing Municipal Ecological and Environmental Monitoring Center, Beijing 100048, China
Abstract: Bulk gasoline terminals are an important emission source of volatile organic compounds (VOCs) in cities. Beijing started to promote the installation of oil and gas recovery devices at oil storage terminals in 2006 to reduce VOCs emissions, since then VOCs emissions from the terminals have been monitored by the municipal government every year. This paper analyzes the VOCs emission characteristics of oil storage terminals in Beijing from 2012 to 2019. We found that the VOCs import concentration was 165.3 g·m-3 in 2019 and had experienced a decline-rise-decline pattern during 2012-2019. The emission concentration was 7.3 g·m-3 in 2019 and had declined continuously during the preceding eight years. The removal efficiency of VOCs of the gas recovery devices tended to be stable and ranged from 45.5% to 100%. Although the emission concentration had decreased significantly, the removal efficiency of the recovery unit at the oil storage terminals had decreased. Therefore, this paper proposed to strengthen process management, the inspection of the service life of the oil and gas recovery units, and check and maintain records. In addition, the removal efficiency index should be included in the scope of law enforcement and "double index" requirements should be implemented This paper will provide a scientific basis for the future development of atmospheric improvement measures.
Key words: bulk gasoline terminals      volatile organic compounds(VOCs)      Beijing      removal and emission      trend      analysis     

储油库和加油站排放的挥发性有机气体对环境影响较大.油气中的较多组分已被公认对人体有致癌作用, 汽油产生的挥发气体含有较大比例不饱和烃, 对形成光化学烟雾和臭氧污染有较大作用[1, 2].储油库也是城市挥发性有机物的重要来源之一[3, 4].根据2018年北京市大气污染源排放清单, 北京市2018年全市汽油消耗量493.6万t, 柴油消耗量178.8万t, 油气储运源VOCs排放总量248 t, 平均单个储油库的排放相当于一个10t的工业企业, 可见, 储油库VOCs是重要的排放源.20世纪70年代, 欧美等国已在装车和装船等过程中广泛应用油气回收技术[5].针对储油库VOCs排放的研究也全面开展[6, 7], 报道的回收效率为85%以上.许多学者对储油库VOCs排放开展了研究, 从污染控制、源头与治理和处理技术与应用等角度进行阐述[8~13].文献[14~18]详细论述了国内外储油库VOCs排放现状与控制分析.文献[19~22]对北京市油气回收装置及油气回收在北京的应用等给予了分析, 文献[23~25]阐述了储油库不同回收处置方法在实际使用中的效果等, 但一直以来缺少对储油库VOCs去除及排放水平研究.

为减少挥发性有机物(VOCs)排放和推动北京市空气质量改善, 北京市于2006年开始推动储油库安装油气回收装置, 要求在2008年5月前完成油气回收装置的改造和安装工作, 实现达标排放.2012~2019年, 由于北京城市规模的扩大、常住人口和机动车保有量的增加, 储油库、加油站随之增加, 储油库由22增加27个, 加油站由314增加到337个.虽然储油库出口排放浓度逐年降低, 空气质量状况逐步改善, 但是储油库VOCs排放仍然有超标情况, 油气回收装置的安装至今已有近14年, 笔者试图利用近8年的监测数据分析北京市储油库VOCs变化特征, 以期为未来制定大气改善措施提供科学依据.

1 材料与方法

依据《储油库大气污染物排放标准》(GB 20950-2007), 储油库监测项目为非甲烷总烃, 研究所用污染指标监测数据来源于近年对北京市储油库VOCs手工监测.

评价方法为达标排放评价, 根据《储油库大气污染物排放标准》(GB 20950-2007)、储油库油气排放控制和限值(DB 11/206-2010)的规定, 油气处理装置油气排放浓度限值为20 g·m-3, 油气处理效率为大于等于95%.

2 结果与分析

2012~2019年间, 对全部储油库开展了监测.数量有所增加, 每年实际监测的储油库数量保持在20家左右, 对进口浓度、出口浓度和去除效率绘制箱图和达标率变化趋势, 见图 1~4.

图 1 2012~2019年储油库VOCs出口浓度变化趋势 Fig. 1 Variation trend of VOCs export concentration in oil storage tanks from 2012 to 2019

图 2 2012~2019年储油库出口浓度达标率和VOCs去除效率达标率统计 Fig. 2 Statistics on the reaching rate of oil storage tanks outlet concentration and VOCs removal efficiency from 2012 to 2019

图 3 2012~2019年储油库VOCs入口浓度变化趋势 Fig. 3 Variation trend of VOCs inlet concentration in oil storage tanks from 2012 to 2019

图 4 2012~2019年储油库VOCs去除效率统计 Fig. 4 Statistics on VOCs removal efficiency of oil storage tanks from 2012 to 2019

2.1 出口浓度及达标率 2.1.1 出口浓度

2019年储油库VOCs出口浓度范围为0.005~66 g·m-3, 与其他年份相比, 其浓度分布范围缩小, 极值明显下降, 无超标3倍以上的异常值.2012~2019年, 出口浓度范围逐渐变窄, 出口浓度逐渐降低, 且趋于平稳, 图 1中横线为油气处理装置油气排放浓度的限值(20 g·m-3).

2.1.2 出口浓度达标率

2012年来, 储油库VOCs的排放达标率总体呈上升趋势, 从50%逐步提高到80%, 2016~2018年稳定在80%以上, 而2019年非甲烷总烃出口浓度排放达标率明显提高, 超过了90%, 2015年以后, 监测企业数相当, 储油库VOCs的去除效率达标率在66% ~81%, 每年不达标企业在3~7家, 见图 2.

2.2 入口浓度及去除效率 2.2.1 入口浓度

与2012~2014年相比, 回收装置入口非甲烷总烃浓度在2015、2016、2017和2019年有比较明显的下降, 浓度分布范围缩小, 2018年浓度水平有明显的反弹.2019年入口浓度范围为3.44~550 g·m-3, 与2017年比较接近, 属于近8年来的较低水平(图 3).

2.2.2 去除效率及达标率

由图 4可知, 回收装置去除效率数据年内较为离散且极值年际变化也较大.但是中位数除了2014年较高、2015年稍低外, 2013年后变化不大.从域外值和分位数来看, 2019年去除效率达标率是相对较低的一年, 比2017~2018年明显变差.

综合进出口浓度来看去除效率变化, 2015~2016年入口浓度水平整体下降, 导致去除效率有所下降, 不能较好地满足工艺控制的标准要求.2017年入、出口浓度均较低、2018年进口浓度较高, 因此2017~2018年去除效率有所上升.

值得注意的是, 每年监测都发现存在部分企业去除效率不能满足国家标准的要求, 尤其是个别企业出现进出口浓度倒挂, 说明治理设施可能处于需要加强修护的状态.

2.3 出口浓度、去除效率与储油库净化与管理

北京市储油库大多于2008年安装改造完成, 据2020年统计的储油库回收技术数据显示, 现有的27家储油库采用活性炭吸附法18家, 占比较大, 见表 1.进一步的统计结果显示, 大多浓度或去除效率不达标的储油库其净化设备安装年限从4~12 a不等, 但采取的油气回收技术大多为活性炭吸附法, 且维护状况一般, 见表 2.可见, 油气回收技术中活性炭吸附法效果一般, 在维护状况一般的情况下, 其净化效率较低.

表 1 北京市储油库回收技术分布统计 Table 1 Distribution of oil storage tanks technology in Beijing

表 2 2012~2019年超标储油库净化设备、回收技术及维护情况 Table 2 Purification equipment, recovery technology, and maintenance of over standard oil storage tanks depots from 2012 to 2019

3 讨论

2012~2019数据显示, 油气回收装置出口超标企业, 其储油库VOCs回收装置去除效率必然不达标, 出口达标企业, 其储油库VOCs回收装置去除效率也可能超标.2019年储油库VOCs出口排放浓度达标率虽高达92.3%, 但回收装置净化效率仅为73.1%, 可见虽然储油库VOCs入、出口浓度排放范围越来越窄, 出口浓度达标率逐渐提高, 但由于储油库回收装置净化器存在设备老化、净化设备缺少必要的维护保养等问题, 使得去除效率逐渐降低至超标.

通过2012~2019年储油库VOCs去除效率与达标率关系研究发现, 储油库VOCs出口浓度排放达标, 去除效率不一定达标, 有的反而因为入口浓度过低, 导致去除效率降低的现场, 为全面执行排放标准, 切实改善北京市空气质量, 建议将去除效率指标纳入管控范畴, 执行“双指标”达标要求.根据环境统计数据, 仅执行浓度达标北京市储油库VOCs消减量约为10~20t, 而执行“双指标”后将会进一步消减储油库VOCs排放量降至10% ~25%.

2012~2019数据显示, 当入口浓度过低时, 出口浓度虽然达标, 但去除效率会因入口浓度过低导致不达标.因此, 在达标评价时, 建议将入口浓度过低的情况考虑进去, 以便更好地执行“双指标”达标评价.

4 结论

(1) 2012~2019年, 北京市储油库VOCs进口浓度经历下降-上升-下降历程, 总体浓度趋于下降趋势.

(2) 2012~2019年, 北京市储油库VOCs出口浓度中间经历反弹, 但近4年出口达标率稳中有升.

(3) 2012~2019年, 北京市储油库VOCs去除效率总体稳定.但也出现了油气回收装置出口排放浓度达标率大幅提高的同时, 储油库回收装置去除效率反而下降现象.

(4) 2012~2019年, 北京市储油库VOCs在出口浓度总体呈现下降的趋势下, 出现进口浓度过低, 导致去除效率反而超标的现象.

(5) 建议企业改善油气回收处理技术, 定期核查油气回收装置的净化器使用状态, 降低出口浓度的同时, 保障储油库回收装置去除效率达标。建议企业和相关部门在评价达标情况时, 关注储油库进口浓度过低现象及去除效率达标情况, 执行“双指标”达标要求, 切实改善北京市空气质量.

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