基于原料类型及末端治理的典型溶剂使用源VOCs排放系数

引用本文

梁小明, 陈来国, 孙西勃, 赵伟, 卢清, 孙家仁, 陈朋龙, 叶代启. 基于原料类型及末端治理的典型溶剂使用源VOCs排放系数[J]. 环境科学, 2019, 40(10): 4382-4394.

LIANG Xiao-ming, CHEN Lai-guo, SUN Xi-bo, ZHAO Wei, LU Qing, SUN Jia-ren, CHEN Peng-long, YE Dai-qi. Raw Materials and End Treatment-based Emission Factors for Volatile Organic Compounds (VOCs) from Typical Solvent Use Sources[J]. Environmental Science, 2019, 40(10): 4382-4394.

基于原料类型及末端治理的典型溶剂使用源VOCs排放系数

梁小明¹, 陈来国¹, 孙西勃², 赵伟¹, 卢清¹, 孙家仁¹, 陈朋龙¹, 叶代启³

1. 生态环境部华南环境科学研究所, 广州 510655;
2. 广东省环境科学研究院, 广州 510045;
3. 华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006

收稿日期: 2019-01-11; 修订日期: 2019-04-20

基金项目: 国家重点研发计划项目（2017YFC0212606）；国家自然科学基金项目（41807309）；第二次全国污染源普查项目（144028000000175027）

作者简介: 梁小明(1992~), 女, 硕士, 主要研究方向为大气挥发性有机物的排放与控制对策, E-mail:291562122@qq.com

摘要: 以珠三角地区典型溶剂使用行业为研究对象，包括印刷业、家具制造业和电子元件及设备制造业，进行基于不同原料类型和末端治理的VOCs排放系数研究，对比研究了典型生产工艺不同类型的原料VOCs组分与含量特征，不同原料类型及末端综合治理情况对VOCs排放的影响，最终建立了三大行业典型生产工艺基于原料类型及末端综合治理情况的精细化VOCs排放系数.结果表明，印刷业有机原料中VOCs组分主要为乙酸乙酯、乙酸丙酯、异丙醇、正丙醇和乙醇等含氧VOCs，其占比约为原料总VOCs的60%~80%；家具制造业有机原料中含氧VOCs主要为乙酸乙酯和乙酸丁酯，占比约为原料总VOCs的45%~65%；电子元件和设备制造业有机原料VOCs组分主要为醇、醚、酚等含氧VOCs，苯系物及卤代烃等.印刷业VOCs治理前后综合排放系数分别为415.2 kg·t^-1和184.3 kg·t^-1.其中，溶剂型原料为704.9 kg·t^-1和200.1 kg·t^-1，水溶性原料为325.6 kg·t^-1和230.3 kg·t^-1，UV型原料为197.0 kg·t^-1和129.0 kg·t^-1，植物型原料为89.0 kg·t^-1和89.0 kg·t^-1.家具制造业VOCs治理前后综合排放系数分别为379.0 kg·t^-1和290.2 kg·t^-1.其中，溶剂型原料为603.0 kg·t^-1和448.5 kg·t^-1，水溶性原料为80.0 kg·t^-1和80.0 kg·t^-1，粉末型原料为230.0 kg·t^-1和184.0 kg·t^-1.电子元件及设备制造中，AC陶瓷电容器、CC陶瓷电容器、压敏电阻、铝电解电容器治理前后VOCs排放系数[单位：kg·（百万只）^-1]分别为59.7和40.8、394.1和269.6、282.4和193.2、1.2和1.0.连续端子、漆包线和PCB印制电路板治理前后VOCs排放系数分别为56.3 kg·t^-1和42.8 kg·t^-1、87.2 kg·t^-1和28.3 kg·t^-1、26.4 kg·（100 m²）^-1和11.6 kg·（100 m²）^-1.

关键词: 溶剂使用挥发性有机物(VOCs) 原料类型末端治理排放系数

Raw Materials and End Treatment-based Emission Factors for Volatile Organic Compounds (VOCs) from Typical Solvent Use Sources

LIANG Xiao-ming¹ , CHEN Lai-guo¹ , SUN Xi-bo² , ZHAO Wei¹ , LU Qing¹ , SUN Jia-ren¹ , CHEN Peng-long¹ , YE Dai-qi³

1. South China Institute of Environmental Science, Ministry of Ecology and Environment, Guangzhou 510655, China;
2. Guangdong Provincial Academy of Environmental Science, Guangzhou 510045, China;
3. School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China

Abstract: A database of refined raw materials and end treatment-based VOCs emission factors for typical solvent use sources was developed for the Pearl River Delta. For this, the impact of composition and the content of raw materials, production process, and comprehensive end treatment on the emission of VOCs was analyzed. The solvent use sources included printing, furniture manufacturing, and electronic component and equipment manufacturing. The results showed that the main VOCs in the raw materials used in printing were ethyl acetate, propyl acetate, isopropanol, propanol, and ethanol, which contributed 60%-80% to the total amount of VOCs. Ethyl acetate and butyl acetate were the main oxygenated VOCs (OVOCs) from the raw materials used in furniture manufacturing, contributing 45%-65% of the total. The main VOCs from the raw materials used in electronic component and equipment manufacturing were OVOCs such as alcohols, ethers and phenols, BTEX, and halohydrocarbons. The uncontrolled and controlled emission factors for VOCs from printing were 415.2 kg·t^-1 and 184.3 kg·t^-1, respectively. Of these, solvent-based raw materials accounted for 704.9 kg·t^-1 and 200.1 kg·t^-1, water-based raw materials accounted for 325.6 kg·t^-1 and 230.3 kg·t^-1, UV raw materials accounted for 197.0 kg·t^-1 and 129.0 kg·t^-1, and plant-based raw materials accounted for 89.0 kg·t^-1 and 89.0 kg·t^-1, respectively. The uncontrolled and controlled emission factors for VOCs from furniture manufacturing were 379.0 kg·t^-1 and 290.2 kg·t^-1, respectively. Of these, solvent-based raw materials accounted for 603.0 kg·t^-1 and 448.5 kg·t^-1, water-based raw materials accounted for 80.0 kg·t^-1 and 80.0 kg·t^-1, and powder raw materials accounted for 230.0 kg·t^-1 and 184.0 kg·t^-1, respectively. In electronic component and equipment manufacturing, the uncontrolled and controlled emission factors (unit:kg·million^-1) for VOCs from AC ceramic capacitors, CC ceramic capacitors, varistors, and aluminum electrolytic capacitors were 59.7 and 40.8, 394.1 and 269.6, 282.4 and 193.2, and 1.2 and 1.0, respectively. The uncontrolled and controlled emission factors for VOCs from the manufacturing of continuous terminals, enameled wire, and printed circuit boards were 56.3 kg·t^-1 and 42.8 kg·t^-1, 87.2 kg·t^-1 and 28.3 kg·t^-1, and 26.4 kg·(100 m²)^-1 and 11.6 kg·(100 m²)^-1, respectively.

Key words: solvent use volatile organic compounds (VOCs) raw materials end treatment emission factors

挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)是近地面O₃和PM_2.5在NO_x和日光照射的条件下形成的重要前体物^[1~5].珠三角区域臭氧季节性频繁超标问题一直是区域空气质量改善的重点.大量的研究表明, 珠三角区域臭氧形成受VOCs控制^[6~11].作为VOCs敏感区域, 了解本地区VOCs排放源特征对于区域VOCs减排及减少臭氧污染具有重要意义.

溶剂使用源是珠三角人为源VOCs排放的重点贡献源, 占人为源VOCs排放总量约40%^[12~15].印刷业、家具制造业和电子产品制造业作为珠三角地区多个城市(如东莞和深圳)的支柱产业, 其产量与产值均居工业行业前列, 生产过程中有机原辅材料的高挥发性有机物极易挥发逸散, 是溶剂使用源最主要的VOCs排放贡献行业, 占溶剂使用VOCs排放总量约36%^[13].

珠三角溶剂使用源VOCs排放特征已有一定的研究基础.余宇帆^[16]和Zheng等^[17]研究了印刷、木质家具制造、制鞋、涂料生产和金属表面涂装这五大行业共263种VOCs源成分谱; 于广河等^[18]研究了深圳市6个典型行业VOCs成分谱特征, 包括印刷、家具制造、电子行业、制鞋、自行车制造和塑胶.杨杨等^[19]研究了珠三角印刷行业不同印刷工艺VOCs成分谱特征, 并分析了行业VOCs关键活性组分.肖景方等^[20]以深圳印制电路板、塑胶零件和主板这三大类典型消费电子产品行业为研究对象, 分别研究了VOCs排放浓度、成分谱及排放系数特征.何梦林等^[21]研究了广东省典型城市手机、相机及笔记本电脑这3类典型产品VOCs排放浓度水平和成分谱特征等; 王宇楠等^{[22, 23]}采用源头追踪法, 研究了东莞城市漆包线全过程VOCs的输入与输出, 得出漆包线行业基于产品的VOCs排放系数、行业VOCs成分谱以及各排放环节VOCs贡献情况.

上述主要研究行业VOCs成分谱, 虽然部分研究尝试建立了溶剂使用源的排放系数, 但并未考虑生产工艺、原料类型及末端治理情况对排放系数的影响, 构建的排放系数较粗, 具有很大不确定性.正是由于溶剂使用行业的生产工艺相当复杂, 同一行业的不同生产工艺、同一工艺的不同原料类型间VOCs的排放均存在一定的差异; 同时, 生产工艺的末端综合治理情况也是影响VOCs排放组成的重要因素.因此, 在溶剂使用源开展典型生产工艺基于原料类型和末端治理的VOCs排放特征研究、识别影响排放系数的关键因素, 对于建立具有代表性的复杂工业源排放系数、减少排放系数的不确定性具有重要意义.

本文选取了珠三角地区典型溶剂使用行业, 包括印刷业、家具制造业和电子元件及设备制造业, 进行基于不同原料类型和末端治理的VOCs排放系数研究, 对比分析了典型生产工艺不同类型原料VOCs组分与含量特征, 不同原料类型及末端治理情况对VOCs排放的影响, 最终建立了三大行业典型生产工艺基于原料类型及末端治理的精细化VOCs排放系数.

1 材料与方法 1.1 研究范围与对象

以珠三角典型溶剂使用源为研究对象, 主要包括印刷业、家具制造业和电子元件及设备制造业三大典型行业.各行业根据其典型生产工艺分别选取代表性工艺进行研究.其中, 印刷业选取典型印刷工艺包括平版印刷、凹版印刷、凸版印刷、孔板印刷和复合(干式复合和挤出复合).不同印刷工艺, 进一步选取溶剂型及环保型原料类别进行对比研究; 家具制造业选取木质家具制造和金属家具制造两类典型工艺, 同时进一步分析溶剂型和环保型原料类别排放特征; 电子元件和设备制造选取电容器制造、连续端子制造、印制电路板和漆包线制造为对象, 研究其VOCs排放特征.研究选取的代表性企业及工艺基本信息见表 1.

表 1 典型溶剂使用源研究对象基本信息 Table 1 Summary information for typical solvent use sources

行业	企业	主要产品	工艺	原料类型	收集方式	治理技术
印刷业	A	药业、食品饮料、个人护理品及家庭用品等的复合膜包装	凹印工艺	溶剂型	车间全密闭负压收集	沸石转轮吸附+氧化焚烧
			干式复合	溶剂型	车间全密闭负压收集	沸石转轮吸附+氧化焚烧
			挤出复合	溶剂型	集气罩或管道关键工序局部收集和车间半密闭式负压收集	活性炭吸附+UV光解
	B	烟包装	平板印刷	UV型	车间半密闭式负压收集	活性炭吸附
			凹版印刷	水型+醇型	车间全密闭负压收集	活性炭吸附(原位再生)
			孔板印刷	UV型	未收集	未治理
			干式复合	水型	集气罩或管道关键工序局部收集	活性炭吸附
	C	各种包装盒	平板印刷	溶剂型	集气罩或管道关键工序局部收集	活性炭吸附
	C	各种包装盒	孔板印刷	水型	集气罩或管道在废气关键产生工序局部收集	活性炭吸附
	D	标签纸	平板印刷	水溶型	集气罩或管道关键工序局部收集	UV光解
	E	地龙白板纸，不干胶贴纸，说明书	平板印刷	植物型	未收集	未治理
	F	不干胶贴纸，说明书	平板印刷	植物型	未收集	未治理
	G	瓦楞纸箱、彩纸	凸版印刷	溶剂型	车间半密闭式负压收集	活性炭吸附
	H	食品包装袋	凸版印刷	水溶型	集气罩或管道关键工序局部收集	低温等离子体
	I	生活用品包装盒	孔板印刷	溶剂型	车间全密闭负压收集	活性炭吸附+催化燃烧
家具制造业	J	木质家具、柜子	木质家具	溶剂型	集气罩关键工序收集和车间半密闭收集	活性炭吸附(仅喷漆环节)
	K	木洗手柜、木柜，木桌	木质家具	溶剂型	集气罩关键工序收集和车间半密闭收集	活性炭吸附(仅喷漆环节)
	L	木家具、木制工艺品，中纤板木柜	木质家具	溶剂型	集气罩关键工序收集和车间半密闭收集	活性炭吸附(仅喷漆环节)
	M	木质家具	木质家具	水溶型	未收集	未治理
	N	铁器家具	金属家具	溶剂型	集气罩关键工序收集和车间半密闭收集/管道密闭收集	活性炭吸附
	N			粉末型	集气罩关键工序收集和车间半密闭收集/管道密闭收集	活性炭吸附
	O	金属家具	金属家具	粉末型	集气罩关键工序收集	活性炭吸附
电子元件及设备制造	P	陶瓷电容器、压敏电阻	AC陶瓷电容器	/	管道收集、密闭收集	溶剂回收+活性炭吸附
			CC陶瓷电容器	/	管道收集、密闭收集	溶剂回收+活性炭吸附
			压敏电阻	/	管道收集、密闭收集	溶剂回收+活性炭吸附
	Q	铝电解电容器		/	局部收集, 车间半密闭式收集	活性炭吸附
	R	连续端子		/	槽体上方集气罩局部收集	化学处理法喷淋洗涤
	S	漆包线		/	设备一体化密闭收集	催化燃烧
	T	PCB印刷线路板		/	局部收集, 车间半密闭式收集	活性炭吸附

表 1 典型溶剂使用源研究对象基本信息 Table 1 Summary information for typical solvent use sources

1.2 排放系数的构建 1.2.1 VOCs排放量核算

本研究采用物料衡算法核算溶剂使用源各行业VOCs排放量, 认为所有有机原辅物料使用过程中, 未被治理和回收的VOCs(包括产品残留的VOCs)均一次性逸散到大气中.其排放量核算公式如下:

(1)

(2)

(3)

式中, i为溶剂使用行业; j为行业特定的工艺; k为有机原辅物料; E_{i, j}为行业i的工艺j所对应的VOCs排放量; E_{i, j物料}为行业i的工艺j所对应的有机原辅物料中VOCs量之和; E_{i, j回收}为行业i的工艺j所对应回收的有机溶剂总量; D_{i, j去除}为行业i的工艺j所对应的治理设施VOCs去除量; W_{i, j, k}为行业i的工艺j所对应的有机原辅物料k使用量; WF_{i, j, k}为行业i的工艺j所对应的有机原辅物料k中VOCs质量分数, 来自物料MSDS或检测报告; θ_{i, j}为行业i的工艺j所对应的废气收集效率; δ_{i, j}为行业i的工艺j所对应的VOCs治理效率.废气收集效率和控制设施治理效率分别来自文献[24, 25]中工艺废气污染控制设施的捕集效率和文献[26]中常见设施的治理效率.

1.2.2 VOCs排放系数

VOCs排放系数指在正常技术经济和管理等条件下, 单位活动水平所产生的原始污染量经控制措施削减后或未经消减直接排放到环境中的大气污染物(VOCs)的量.其中, 活动水平一般对应行业生产过程与VOCs排放相关的原料使用量或产品产量.本研究根据行业特征及系数成果后续应用过程对应活动水平获取的可操作等, 确定各行业VOCs排放系数基量.其中, 印刷业和家具制造业以“单位有机原辅物料使用的VOCs排放量”为基准, 即“以VOCs/即用状态下主要有机原辅物料计, kg·t^-1”.电子元件及设备制造行业以“单位产品生产的VOCs排放量”为基准, 即“以VOCs/单位产品产量计, kg·产量^-1”.

溶剂使用行业VOCs排放系数核算公式如下:

(4)

式中, EF_{i, j}为行业i的工艺j所对应的VOCs排放系数; P_{i, j}为行业i的工艺j所对应的产品产量.其中印刷业和家具制造业VOCs排放系数“以VOCs/即用状态下主要有机原辅物料计, kg·t^-1”, 电子元件及设备制造“以VOCs/单位产品产量计, kg·产量^-1”.

2 典型生产工艺与排污环节 2.1 印刷业

印刷是使用模拟或数字的图像载体将呈色剂/色料(如油墨)转移到承印物上的复制过程.选取典型印刷工艺为对象, 包括凹版印刷、凸版印刷、平版印刷、孔板印刷和复合等, 研究其排放特征.印刷业典型生产工艺如图 1所示, 主要包括调墨、印刷、烘干和复合等过程, VOCs排放环节主要为油墨和胶黏剂调配、印刷、烘干和洗车等工序.

图 1 珠三角印刷业典型工艺流程与排污环节 Fig. 1 Typical process flow chart and sewage link for printing

2.2 家具制造业

选取家具制造业涉VOCs排放相对突出的木质家具和金属家具为对象, 主要考虑涂料使用排放的VOCs.木质家具指通过选取一种或几种木质材料为基料, 按照设计要求进行加工、组装, 然后在基料表面涂装一层或几层涂料, 形成产品.金属家具则以铸铁、钢材、钢板、钢管等金属为主要材料, 结合使用木、竹、塑料等材料, 配以人造革、尼龙布、泡沫塑料等其他辅料制作的家具.家具制造业典型生产工艺及各环节VOCs排放情况如图 2所示, VOCs主要排放环节来自涂料调配、喷涂和干燥等工序.

图 2 珠三角家具制造业典型工艺流程与排污环节 Fig. 2 Typical process flow chart and sewage link for furniture manufacturing

2.3 电子元件与设备制造业

电子元件与设备制造业分别选取了基础电子元件和电子中间产品设备制造为研究对象.其中, 电子元件如电容器、电阻和端子制造, 电子中间产品设备如印制电路板和漆包线制造.各行业生产工艺流程及VOCs排污环节具如下.

2.3.1 陶瓷电容器及压敏电阻制造

典型陶瓷电容器和压敏电阻制造工艺流程如图 3所示.主要将外购的铁线, 经打线机打线后, 沾上液态锡, 使用助焊剂将铁线与素子进行组合后焊接、粘合成半成品.采用不同的涂料粉料进行包封或喷涂后, 进行烘干, 打印机印码等, 最后进行测试和包装入库.其VOCs产生工序主要来自打线焊接、涂料包封、喷印打印和烘干等环节.

图 3 珠三角陶瓷电容器和亚敏电阻制造典型工艺流程与排污环节 Fig. 3 Typical process flow chart and sewage link for ceramic capacitors and piezoresistors

2.3.2 铝电解电容器

铝电解电容器典型生产工艺流程如图 4所示, 主要包括裁切、钉卷、烘干、含浸、组立、套管、清洗、充电选别和加工包装等过程.根据其生产工艺分析, VOCs的排放环节为含浸车间中含浸工序, 装填及取出素子时电解液的挥发, 在相对密闭的车间内完成.该工序使用到的有机溶剂为电解液(主要成分是乙二醇和己二酸胺).

图 4 珠三角铝电解电容器制造典型工艺流程与排污环节 Fig. 4 Typical process flow chart and sewage link for aluminum electrolytic capacitors

2.3.3 连续端子

连续端子典型生产工艺流程如图 5所示, 主要包括除油、酸清洗、镀镍、回收、水洗、镀金和水溶性封孔.其中VOCs产生环节为水溶性封孔工序, 水溶性封孔的原料为二氯甲烷, 其主要作用为弥补镀层缺陷, 提高镀层防护性能.

图 5 珠三角连续端子制造典型工艺流程与排污环节 Fig. 5 Typical process flow chart and sewage link for continuous terminals

2.3.4 印制电路板

印制电路板制造典型生产工艺流程如图 6所示, 主要包括清洗、线路制作、氧化、压合、刻蚀、黑化、钻孔、去黑化、清洗、镀铜、防焊、表面处理和有机涂覆等过程.其中VOCs产生环节主要来自防焊和有机涂覆两个环节.印制电路板制造过程中, 除了VOCs排放以外, 也伴随大量的酸性气体排放, 主要排放环节如图 6所示.

图 6 珠三角印制电路板制造典型工艺流程与排污环节 Fig. 6 Typical process flow chart and sewage link for printed circuit boards

2.3.5 漆包线

漆包线典型生产工艺流程如图 7所示, 主要包括放线、退火、涂漆、烘培、冷却和收线等过程, 其VOCs主要排放环节为涂漆、烘干和收线等环节.

图 7 珠三角漆包线制造典型工艺流程与排污环节 Fig. 7 Typical process flow chart and sewage link for enameled wire

3 结果与讨论 3.1 原辅材料组分与含量特征 3.1.1 印刷业

印刷业不同印刷工艺及原料类型的原料组分及VOCs含量如表 2所示.各印刷工艺主要原料包括油墨、稀释剂、润版液及胶黏剂等.从印刷业不同原料类型VOCs含量分析, 不同类型印刷原料VOCs含量存在明显差异.印刷业溶剂型原料(主要为油墨和胶黏剂)VOCs含量为20%~70%, 根据产品需求不同VOCs含量范围跨度较大; 醇型原料VOCs含量为60%~85%;UV型原料VOCs含量为10%~15%;植物型原料VOCs含量0%~20%;水溶性原料VOCs原料0%~10%.总体而言, 印刷业各类型原料VOCs含量从大到小通常为:醇型原料＞溶剂型原料＞UV型原料＞植物型＞水溶型原料, 但也存在个别类型原料VOCs含量差异大的现象.与不同类型原料的VOCs含量相比, 同一原料类型不同印刷工艺的原料VOCs含量差别相对较小, 有些甚至含量基本相近.以溶剂型原料类型为例, 平板印刷溶剂型油墨VOCs含量为40%~65%, 凸版印刷40%~65%, 凹版印刷30%~70%, 孔板印刷45%~70%.

表 2 印刷业不同工艺类型原料组分与VOCs含量 Table 2 Composition and content of raw materials from different printing processes

工艺类型	原料类型	原辅材料名称	主要组分	VOCs含量/%
平板印刷	溶剂型	油墨	颜料、合成树脂、植物油、矿物油、助剂、溶剂	40~65
		稀释剂	二甲苯、环己酯、乙酯、乙醇、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、戊二酸二甲酯	100
		润版液	异丙醇、乙醇、乙二醇	60~80
	水溶型	油墨	颜料、乙醇、松香、水	0~10
		稀释剂	乙醇、异丙醇	100
	UV型	UV胶印光油	丙烯酸脂30%~40%、三丙酮8%~10%、HDDA(1, 6-己二醇二丙烯酸酯)40%~50%、光起始剂5%~10%、其他	10~15
		UV油墨系列	三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10%~20%、二缩三丙二醇二丙烯酸酯10%~20%、1, 6-己二醇二丙烯酸酯6%~10%、丙烯酸酯类共聚物20%~50%、叔丁基对苯二酚0.1%~0.2%、光引发剂10%~16%、其他	10~15
		稀释剂	乙醇(主要)、正丙酯、乙酸乙酯、异丙醇	100
		润版液	1, 2-丙二醇、甘油、水、其他	0~10
	植物型	环保型大豆油墨	颜料、合成树脂、大豆油	0~20
凸版印刷	溶剂型	油墨	乙酸乙酯、异丙醇、甲苯、聚酰胺树脂、硝化棉树脂、颜料	40~65
		稀释剂	乙酸正丁酯、乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、丙酮、甲苯、苯	100
	水溶型	油墨	丙二醇、水性丙烯酸乳液、水性颜料、水性消泡剂	0~5
		稀释剂	乙醇	100
凹版印刷	溶剂型	油墨	乙酸正丙酯、异丙酯、乙酸乙酯、颜料、合成树脂、助剂	30~70
		稀释剂	乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、正丙醇、丙二醇、甲醚	100
	水溶型	水性光油	水性丙烯酸树脂70%~80%、丙二醇3%~5%、乙醇4%~6%、其他	7~11
		水性油墨系列	丙烯酸树脂18%~40%、二氧化硅2%~5%、无水乙醇10%~20%、水10%~20%、颜料7%~20%	10~20
		稀释剂	乙醇	100
	醇型	醇性油墨系列	无水乙醇30%~40%、丙二醇甲醚2%~10%、乙酸乙酯25%~35%、合成树脂1%~10%、颜料0%~20%、硝酸纤维素树脂10%~20%、其他	60~85
		稀释剂	乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、正丙醇、丙二醇、甲醚	100
孔板印刷	溶剂型	油墨	颜料、合成树脂、芳烃类、醚类、异佛尔酮	45~70
		稀释剂	乙醇、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、戊二酸二甲酯、异佛尔酮和石油醚	100
	水溶型	油墨	树脂、水、颜料、助溶剂(乙醇、乙二醇醚)、助剂、水	0~10
		稀释剂	乙醇	100
	UV型	UV油墨系列	三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10%~20%、二缩三丙二醇二丙烯酸酯10%~20%、1, 6-己二醇二丙烯酸酯6%~10%、丙烯酸酯类共聚物20%~50%、叔丁基对苯二酚0.1%~0.2%、光引发剂10%~16%、其他	10~15
		稀释剂	乙醇	100
干式复合	溶剂型	聚氨酯胶黏剂	聚氨酯73%~77%、乙酸乙酯23%~27%	23~27
		稀释剂	乙酸乙酯、正丙酯	100
	水溶型	水性胶黏剂	苯乙烯、1, 3-丁二烯	5~10
		稀释剂	乙醇	100
挤出复合	溶剂型	聚氨酯胶黏剂	聚氨酯73%~77%、乙酸乙酯23%~27%	23~27
挤出复合		稀释剂	乙酸乙酯	100

表 2 印刷业不同工艺类型原料组分与VOCs含量 Table 2 Composition and content of raw materials from different printing processes

在印刷业原料VOCs含量分析的基础上, 结合各类原料实际用量及配比, 分析印刷业原料VOCs组分特征.结果显示, 印刷业VOCs组分主要为酯类和醇类等含氧挥发性有机物, 乙酸乙酯、乙酸丙酯、异丙醇、正丙醇和乙醇是其主要成分, 其占比约为印刷业原料总VOCs含量的60%~80%.其中, 溶剂型油墨主要VOCs组分为乙酸乙酯、异丙醇、乙酸正丙酯和异丙酯等, 约占该类原料VOCs总量的65%;水溶型油墨中VOCs组分主要为乙醇和丙二醇, 其占比达90%以上; UV型油墨VOCs主要组分基本均为酯类和酮类; 溶剂型胶黏剂(聚氨酯胶黏剂)VOCs中90%以上为乙酸乙酯; 水溶型胶黏剂VOCs主要组分为苯乙烯和1, 3-丁二烯; 溶剂型原料用稀释剂主要含氧VOCs为乙酸乙酯、正丙酯、乙醇、异丙醇和正丙醇等; 水溶型或UV型等用原料稀释剂含氧VOCs较相对单一, 约85%以上为乙醇.

3.1.2 家具制造业

家具制造业不同工艺及原料类型的原料组分及VOCs含量如表 3所示.木质家具和金属家具制造主要原料包括涂料、胶黏剂、稀释剂和除油剂等.

表 3 家具制造业不同工艺类型原料组分与VOCs含量 Table 3 Composition and content of raw materials from different furniture manufacturing processes

工艺类型	原料/工序类型	原辅材料名称	主要组分	VOCs含量/%
木质家具	溶剂型	聚氨酯涂料	硝基纤维素、合成脂肪酸树脂、乙酸乙酯、甲苯、环已酮	45~65
		硝基涂料	醇酸树脂、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、钛白粉、滑石粉、硬脂酸锌、合成二氧化硅	15~45
		稀释剂	乙酸正丁酯、乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯	100
	水溶性	水性涂料	AVE乳液、苯丙乳液、甲基丙烯酸甲酯、醚类、复合分散剂、成膜助剂、复合消泡剂、过硫酸钠、复合增稠剂、水	5~10
金属家具	溶剂型	聚氨酯涂料	硝化纤维素、醇酸树脂、乙酸正丁酯、二甲苯	40~65
		稀释剂	乙酸正丁酯、乙酸乙酯、二甲苯、乙醇	100
	粉末型	塑粉	LB1040、环氧树脂、甲酯、硫酸钡、流平剂、其他	0~5
	除油剂	/	加氢轻馏分(石油)、二丙烯二醇甲醚乙酸酯、二丙烯二醇单丁酯、二氧化碳	＞95

表 3 家具制造业不同工艺类型原料组分与VOCs含量 Table 3 Composition and content of raw materials from different furniture manufacturing processes

从家具制造业不同原料类型VOCs含量分析, 不同类型原料VOCs含量存在明显差异.家具制造业溶剂型涂料VOCs含量约为15%~65%;水溶型涂料VOCs含量为5%~10%;粉末型涂料VOCs含量约为0%~5%;胶黏剂中VOCs含量相对较小甚至基本为0, 主要体现在密封胶的使用, VOCs含量约为0.4%~1%;金属家具制造中除油剂VOCs含量基本与稀释剂一样, 接近100%.总体而言, 家具制造业各类型原料VOCs含量从大到小通常为:溶剂型涂料＞水溶型涂料＞粉末型涂料, 但也存在个别类型原料VOCs含量差异大的现象.

在家具制造业原料VOCs含量分析的基础上, 结合各类原料实际用量及配比, 分析家具制造业原料VOCs组分特征.结果显示, VOCs组分主要为酯类、醇类和酮类等含氧挥发性有机物, 也包含一些甲苯和二甲苯类的苯系物.其中含氧VOCs主要为乙酸乙酯和乙酸丁酯, 其组分占比约为家具制造业原料总VOCs的45%~65%.溶剂型涂料主要VOCs组分为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯和二甲苯; 水溶型涂料主要VOCs组分为酯类和醚类物质; 胶黏剂主要VOCs组分为烷烃类、硅酮类物质; 家具制造业溶剂型原料用稀释剂主要组分为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等, 其中约70%为含氧VOCs; 除油剂主要组分为加氢轻馏分和一些酯类物质.

3.1.3 电子元件及设备制造业

根据电子元件及设备制造业不同生产工艺原料使用情况分析其VOCs含量及组分, 如表 4所示.陶瓷电容器(包括压敏电阻)生产主要原料为银浆(VOCs含量20%~35%)、免清洗助焊剂(50%~95%)、无铅助焊剂(45%~65%)、清洗剂(40%~55%)和稀释剂(100%), 其主要VOCs组分为醇类、醚类及苯系物类(甲苯与二甲苯); 铝电解电容器生产主要原料为高压和低压电解液, 其中, 高压电解液VOCs含量远大于低压电解液, 二者含量分别为78%~90%和10%~30%, 但VOCs组分基本一致, 均为乙二醇和己二酸铵; 连续端子生产工艺VOCs主要原料为封孔液, VOCs含量为100%;漆包线制造主要原料为涂料, 本研究选取了聚氨酯类涂料(50%~70%)为对象, 其VOCs主要组分为聚酯树脂和封闭异氰酸酯、二甲苯、重芳烃溶剂、甲酚、苯酚和二甲酚.

表 4 电子元件及设备制造业不同工艺类型原料组分与VOCs含量 Table 4 Composition and content of raw materials from different electronic component and equipment manufacturing processes

工艺类型	原辅材料名称	主要组分	VOCs含量/%
陶瓷电容器	银浆	银、二乙二醇一丁醚、溶劑石腦油、乙基纤维素、醇酸樹脂、三氧化鉍、氧化鈷	20~35
	免清洗助焊剂	醇、活性剂、载体	50~95
	无铅助焊剂	天然树脂、硬脂酸树脂、合成树脂、活化剂、油酸、起泡剂、混合醇溶剂、抗挥发剂等	45~65
	清洗剂	天然树脂、硬脂酸树脂、合成树脂、活化剂、油酸、起泡剂、混合醇溶剂、抗挥发剂等	40~55
	香蕉水	二甲苯	100
	稀释剂	丙酮、甲醇、甲苯、乙醇	100
铝电解电容器	高压电解液	乙二醇、己二酸铵、添加剂等	78~90
铝电解电容器	低压电解质	乙二醇、己二酸铵、添加剂等	10~30
连续端子	封孔液	二氯甲烷	100
漆包线制造	聚氨酯漆	聚酯树脂和封闭异氰酸酯30%~39%、二甲苯15%~35%、重芳烃溶剂0%~24%、甲酚20%~35%、苯酚15%~30%、二甲酚2%~4%	50~70

3.2 VOCs排放系数 3.2.1 印刷业

印刷业VOCs排放系数与其末端综合治理情况密切相关, 其中, 末端治理包括废气收集和废气治理技术两方面.因此, 分析印刷业VOCs排放系数, 首先探讨其废气收集情况与治理技术.调研选取的六类典型印刷生产工艺对应原料类型及末端治理情况如表 5所示.调研显示, 在治理技术的选取方面, 原料类型为水溶型、UV型或植物型的印刷企业, 其末端一般不治理或选取治理成本和效率相对较低的治理技术, 如普通活性炭吸附、UV光解和低温等离子体等; 采用溶剂型原料的印刷企业, 其末端治理技术选择参差不齐, 有效率较低的普通活性炭吸附, 也有治理效率较高的沸石转轮吸附+氧化焚烧和活性炭吸附+催化燃烧等组合技术.在废气收集方面, 活性炭吸附、UV光解、低温等离子体及其组合技术等一类治理效率和成本相对较低的技术, 其对应的废气收集主要采用集气罩或管道在废气关键产生工序进行局部收集或车间半密闭式负压收集, 收集效率相对较低, 为40%~75%;沸石转轮吸附+氧化焚烧和活性炭吸附+催化燃烧等治理效率较高的技术, 废气收集主要采用设备管道或车间全密闭式收集, 收集效率相对较高, 为90%~95%.

表 5 典型印刷工艺基于原料类型及末端治理的VOCs排放系数 Table 5 Raw materials and end treatment-based VOC emission factors for typical printing processes

工艺类型	有机原料情况		末端综合治理情况		排放系数/kg·t^-1
工艺类型	原料类型	油墨:稀释剂	收集措施	控制技术	未治理	治理后
平板印刷	植物型	1:0	未收集	无治理	89.0	89.0
	UV型	1:0.3	车间半密闭式负压收集	活性炭吸附	283.4	147.4
	溶剂型	1:1.13	集气罩或管道关键工序局部收集	活性炭吸附	633.4	481.4
	水溶型	1:0.01	集气罩或管道关键工序局部收集	UV光解	328.3	279.0
凸版印刷	溶剂型	1:1.2	车间半密闭式负压收集	活性炭吸附	704.6	366.4
凸版印刷	水溶型	1:0.02	集气罩或管道关键工序局部收集	低温等离子体	340.1	289.1
凹版印刷	溶剂型	1:1.35	车间全密闭负压收集	沸石转轮吸附+氧化焚烧	791.5	114.8
凹版印刷	水醇型	1:0.19	车间全密闭负压收集	活性炭吸附(原位再生)	408.7	212.5
孔板印刷	溶剂型	1:1.30	车间全密闭负压收集	活性炭吸附+催化燃烧	710.9	103.1
	水溶型	1:0.02	集气罩或管道在废气关键产生工序局部收集	活性炭吸附	351.2	266.9
	UV型	1:0.01	未收集	无治理	110.7	110.7
干式复合	溶剂型	1:1.5	车间全密闭负压收集	沸石转轮吸附+氧化焚烧系	502.9	34.7
	溶剂型	1:1.6	车间全密闭负压收集	沸石转轮吸附+氧化焚烧系	717.0	90.3
	水溶型	1:0.12	集气罩或管道关键工序局部收集	活性炭吸附	199.6	103.8
挤出复合	溶剂型	1:5	集气罩或管道关键工序局部收集和车间半密闭式负压收集	活性炭吸附+UV光解	873.9	209.7

表 5 典型印刷工艺基于原料类型及末端治理的VOCs排放系数 Table 5 Raw materials and end treatment-based VOC emission factors for typical printing processes

印刷业六类典型生产工艺基于不同原料类型及末端治理的VOCs排放系数如表 5所示.同一印刷工艺的不同原料类型、同一原料类型的不同印刷工艺VOCs治理前后排放系数等均具有较大差异, 主要与印刷业工艺类型、原料类型及末端综合治理情况等有关.

从同一印刷工艺来分析不同原料类型的排放系数, 以平板印刷工艺为例, 分析植物型油墨、UV系列油墨、溶剂型和水溶型四类典型原料类型其VOCs排放系数的差异.四类原料类型VOCs治理前后排放系数大小顺序均为:溶剂型＞水溶型＞UV型＞植物型, 治理前后排放系数(单位：kg·t^-1)分别为633.4和481.4、328.3和279.0、283.4和147.4、89.0和89.0.治理前VOCs排放系数大小顺序主要取决与原料中VOCs的含量, 已于3.1节分析.治理后VOCs排放系数大小顺序仍与治理前保持一致, 主要是由于调研选取的平板印刷工艺四类原料类型对应的末端治理情况(废气收集效率和治理效率)具有一定的相似性.

从相同原料类型来分析六类典型生产工艺的排放系数, 主要探讨原料类型应用较广泛的溶剂型原料和水溶型原料.溶剂型原料类型的不同印刷工艺VOCs排放系数有明显差异.其中, 治理前VOCs排放系数最大的是挤出复合工艺(873.9 kg·t^-1)和凹版印刷(791.5 kg·t^-1), 这主要与两类印刷工艺上墨面积较大、墨层较厚、溶剂比例大(油墨:溶剂分别为1:5和1:1.35)有关.干式复合工艺、孔板印刷和凸版印刷的排放系数相对较接近, 分别为717.0 kg·t^-1(油墨:溶剂为1:1.6)、710.9 kg·t^-1和704.6 kg·t^-1.平板印刷工艺相对较小, 其未治理VOCs排放系数为633.4 kg·t^-1.另外, 干式复合工艺中, 当原料油墨与溶剂比例为1:1.5时, 其未治理排放系数最小, 为502.9 kg·t^-1.治理后各工艺VOCs排放系数大小依次为平板印刷＞凸版印刷＞挤出复合工艺＞凹版印刷＞孔板印刷＞干式复合(1:1.6)＞干式复合(1:1.5), 与治理前排放系数基本不同, 这主要与工艺末端综合治理有关.平板印刷治理前排放系数虽相对较小, 但因其末端对应的废气收集效率(40%~75%)和治理技术(普通活性炭吸附)治理效率相对较小, 使治理后VOCs排放系数最大, 为481.4 kg·t^-1t; 凹版印刷、孔板印刷和干式复合采用沸石转轮吸附+氧化焚烧和活性炭吸附+催化燃烧技术, 其治理后VOCs排放系数相对较小; 挤出复合工艺虽治理前VOCs排放系数最大, 但由于其治理技术对应综合去除效率相对较高, 其治理后VOCs排放系数居中, 为209.7 kg·t^-1.水溶性原料类型的不同类印刷工艺VOCs排放系数差异相对较小.其中, 平板印刷、凸版印刷、孔板印刷治理前后VOCs排放系数相近, 分别为328.3和279.0、340.1和289.1、351.2和266.9 kg·t^-1; 凹版印刷的水溶型较特殊, 可与醇型油墨混合使用, 因此, 其治理前VOCs排放系数最高, 为408.7 kg·t^-1, 其治理后VOCs排放系数相对前3种印刷工艺要小, 为212.5 kg·t^-1.主要是因为其采用的活性炭吸附为可脱附再生蜂窝活性炭, 与普通活性炭吸附、UV光解和低温等离子技术相比, 能更有效保障VOCs的去除效率; 干式复合工艺的排放系数最小, 治理前后分别为199.6 kg·t^-1和103.8 kg·t^-1.

3.2.2 家具制造业

选取调研的家具制造业末端治理情况如表 6所示.木质家具制造工艺中, 溶剂型原料类型VOCs末端治理主要针对喷漆环节, 其晾干环节VOCs无治理.喷漆环节采用活性炭吸附技术, 主要通过车间半密闭式废气收集或集气罩/管道关键喷漆部位进行局部收集, 其废气收集效率为40%~75%.木质家具中, 水溶型原料类型VOCs未治理, 主要因为其VOCs含量较低; 金属家具制造工艺, 主要采用溶剂型和粉末型两类原料类型, 喷漆环节和烘干环节均采用活性炭吸附技术, 其中喷漆环节废气收集方式与木制家具类似, 为40%~75%.烘干环节废气收集主要采用密闭收集, 收集效率相对喷漆较高, 为75%~80%.然而, 烘干环节采用活性炭吸附技术, 治理效率较喷漆环节低, 主要是由于烘干环节废气温度较高, 未做好废气降温处理, 存在VOCs无法被吸附或脱附的现象.

表 6 典型家具制造业基于原料类型及末端治理的VOCs排放系数 Table 6 Raw materials and end treatment-based VOC emission factors for typical furniture manufacturing processes

家具制造业两类典型制造工艺基于原料类型及末端治理VOCs排放系数如表 6所示, 从各工艺原料类型总体来看, VOCs治理前后排放系数大小均依次为:木质家具(溶剂型)＞金属家具(溶剂型)＞金属家具(粉末型)＞木质家具(水溶型), VOCs治理前后排放系数分别为680.0和546.0、526.0和365.1、230.0和184、80.0和80.0 kg·t^-1.治理前后VOCs排放系数大小顺序未发生变化, 主要是由于其末端治理在废气收集方式及治理技术上具有一定的相似性.溶剂型原料类型中, 木制家具治理前后VOCs排放系数较金属家具大, 主要是木质家具原料中稀释剂比例更大为1:1, 而金属家具为4:1.

3.2.3 电子元件及设备制造

调研7类典型电子元件及设备制造工艺对应末端治理情况如表 7所示.调研显示, 在废气收集效率方面, 溶剂回收+活性炭吸附和催化燃烧技术对应废气收集方式, 主要采用管道、车间密闭或半密闭式进行收集, 收集效率相对较高为75%~90%;活性炭吸附和化学处理法喷淋洗涤技术对应废气收集方式主要采用集气罩、管道管件局部收集或车间半密闭式收集, 收集效率相对较低, 为40%~75%.在治理技术的选取方面, 陶瓷电容器和压敏电阻生产工艺具有一定的相似性, 均采用溶剂回收+活性炭吸附治理工艺, 主要对生产过程清洗使用的溶剂进行回收; 铝电解电容器和PCB印制电路制造主要采用治理效率相对较低的普通活性炭吸附技术; 连续端子制造主要采用化学处理法喷淋洗涤治理封孔液二氯甲烷的逸散; 漆包线制造基本均采用公共或设备配套的催化燃烧装置进行治理.

表 7 典型电子元件及设备制造基于原料类型及末端治理的VOCs排放系数 Table 7 Raw materials and end treatment-based VOC emission factors for typical electronic component and equipment manufacturing processes

电子元件及设备制造业对应不同工艺基于末端治理的VOCs排放系数表 7所示, 各类工艺排放系数均以单位产品产量为基量.AC陶瓷电容器、CC陶瓷电容器和压敏电阻制造工艺较相似, 因此相同单位产品VOCs排放系数具有一定的可比性.因末端治理情况基本相同, 故VOCs治理前后排系数大小均为:CC陶瓷电容器＞压敏电阻＞AC陶瓷电容器, 分别为394.1和269.6、282.4和193.2、59.7和40.8 kg·(百万只)^-1.其他生产工艺包括铝电解电容器、连续端子、漆包线和PCB印制电路板, 因生产工艺对应不同的活动水平基量, 故排放系数也有所不同, 其VOCs治理前后排放系数分别为1.2 kg·(百万只)^-1和1.0 kg·(百万只)^-1、56.3 kg·t^-1和42.8 kg·t^-1、87.2 kg·t^-1和28.3 kg·t^-1、26.4 kg·(100 m²)^-1和11.6 kg·(100 m²)^-1.

3.3 综合排放系数及其比较 3.3.1 综合排放系数

本研究将基于原料类型与末端治理的典型溶剂使用源VOCs排放系数分别按行业、原料类型和生产工艺核算出综合的VOCs治理前后排放系数.如表 8所示, 印刷业VOCs治理前后综合排放系数分别为415.2 kg·t^-1和184.3 kg·t^-1, 其中, 溶剂型原料为704.9 kg·t^-1和200.1 kg·t^-1, 水溶性原料为325.6 kg·t^-1和230.3 kg·t^-1, UV型原料为197.0 kg·t^-1和129.0 kg·t^-1, 植物型原料为89.0 kg·t^-1和89.0 kg·t^-1, 平板、凸版、凹版、孔板和复合工艺治理前后排放系数分别为333.5 kg·t^-1和249.2 kg·t^-1、522.3 kg·t^-1和327.7 kg·t^-1、600.1 kg·t^-1和163.7 kg·t^-1、390.9 kg·t^-1和160.2 kg·t^-1、573.3 kg·t^-1和109.6 kg·t^-1; 家具制造业VOCs治理前后综合排放系数分别为379.0 kg·t^-1和290.2 kg·t^-1, 溶剂型原料为603.0 kg·t^-1和448.5 kg·t^-1, 水溶性原料为80.0 kg·t^-1和80.0 kg·t^-1, 粉末型原料为230.0 kg·t^-1和184.0 kg·t^-1, 木质家具和金属家具治理前后排放系数分别为380.0 kg·t^-1和313.0 kg·t^-1、378.0 kg·t^-1和267.5 kg·t^-1; 电子元件及设备制造中, AC陶瓷电容器、CC陶瓷电容器、压敏电阻、铝电解电容器治理前后VOCs排放系数分别为59.7和40.8、394.1和269.6、282.4和193.2、1.2和1.0 kg·(百万只)^-1.连续端子、漆包线和PCB印制电路板治理前后VOCs排放系数分别为56.3 kg·t^-1和42.8 kg·t^-1、87.2 kg·t^-1和28.3 kg·t^-1、26.4 kg·(100 m²)^-1和11.6 kg·(100 m²)^-1.

表 8 不同研究典型溶剂使用源VOCs排放系数比较 Table 8 Comparisons of VOCs emission factors from typical solvent use sources with previous studies

行业	VOCs排放系数工艺类型	本研究			其他研究
行业	VOCs排放系数工艺类型	治理前	治理后	单位	治理后	单位
印刷业	印刷业	415.2	184.3	kg·t^-1	485^[27]	kg·t^-1
	溶剂型原料印刷	704.9	200.1	kg·t^-1	689^[27]	kg·t^-1
	水溶型原料印刷	325.6	230.3	kg·t^-1	166^[27]	kg·t^-1
	UV型原料印刷	197.0	129.0	kg·t^-1
	植物型原料印刷	89.0	89.0	kg·t^-1
	平板印刷	333.5	249.2	kg·t^-1	391^[27]	kg·t^-1
	凸版印刷	522.3	327.7	kg·t^-1	447^[27]	kg·t^-1
	凹版印刷	600.1	163.7	kg·t^-1	634^[27]	kg·t^-1
	孔板印刷	390.9	160.2	kg·t^-1
	复合工艺	573.3	109.6	kg·t^-1	531^[27]	kg·t^-1
家具制造业	家具制造业	379.0	290.2	kg·t^-1
	溶剂型原料家具制造	603.0	448.5	kg·t^-1
	水溶型原料家具制造	80.0	80.0	kg·t^-1
	粉末型原料家具制造	230.0	184.0	kg·t^-1
	木质家具	380.0	313.0	kg·t^-1	0.4^[28]	kg·件^-1
	金属家具	378.0	267.5	kg·t^-1	218^[28]	t·厂^-1
电子元件与设备制造	AC陶瓷电容器	59.7	40.8	kg·(百万只)^-1
	CC陶瓷电容器	394.1	269.6	kg·(百万只)^-1
	压敏电阻	282.4	193.2	kg·(百万只)^-1
	铝电解电容器	1.2	1.0	kg·(百万只)^-1
	连续端子	56.3	42.8	kg·t^-1
	漆包线	87.2	28.3	kg·t^-1	24.75±6.25^[22]	kg·t^-1
					84.37^[28]	t·(生产线)^-1
	PCB印制电路板	26.4	11.6	kg·(100 m²)^-1	128^[20]	kg·t^-1

表 8 不同研究典型溶剂使用源VOCs排放系数比较 Table 8 Comparisons of VOCs emission factors from typical solvent use sources with previous studies

3.3.2 综合排放系数比较

表 8比较了印刷业、家具制造业和电子元件与设备制造行业不同研究VOCs排放系数, 与国内其他研究建立的排放系数相比, 本研究建立的三大行业VOCs排放系数更为精细化, 并且更具有可操作性.

印刷业已有研究的VOCs排放系数中, 基于不同原料类型的VOCs排放系数多为溶剂型和水溶型原料, UV型原料和植物型原料印刷工艺对应的VOCs排放系数研究成果较少; 基于不同印刷工艺中, 对孔板印刷VOCs排放系数研究也较罕见.王家德等^[27]研究的浙江省印刷业VOCs排放系数为基于浙江省2015年印刷企业调研核算获取的治理后综合性排放系数.与本研究相比, 其VOCs排放系数与本研究治理前VOCs排放系数较接近.除了两地印刷业原料和工艺等不同外, 主要与调研期间浙江省包装印刷行业治理水平相对较低, 同时约2/3企业未能有效治理^[27], 导致治理前后VOCs排放差异不大有关.对王家德等^[27]研究的印刷行业排放系数和本研究印刷业综合排放系数进行不同印刷工艺VOCs排放系数比较, 其中, 本研究选取治理前系数进行比较, 对比结果显示, VOCs排放系数大小顺序均依次为:凹版印刷＞复合工艺＞凸版印刷＞平板印刷.

家具制造业已有研究的VOCs排放系数中, 文献[28]给出了针对不同工艺的排放系数.其中, 木质家具以家具件数为活动水平基量, 因家具大小及规模差异带来的涂装面积及有机原料使用差异较大, 其排放系数不确定性较大; 金属家具以企业数量为活动水平基量, 因企业规模、工艺、生产量等影响, 其排放系数比以件数带来的不确定性更大.因此, 目前已有的家具制造业VOCs排放系数较粗.本研究以有机原料为活动水平基量, 分别给出了家具制造业按典型原料类型(溶剂型、水溶型和粉末型)和工艺(木制家具和金属家具)的VOCs排放系数, 为家具制造行业提供了更精细的VOCs排放系数.

电子元件与设备制造业已有研究的VOCs排放系数中, 对漆包线及印制电路板生产工艺研究的较多, 电容器、压敏电阻和连续端子VOCs排放系数目前国内暂未相关研究成果.漆包线VOCs排放系数中, 王宇楠^{[22, 23]}采用源头追踪法, 根据漆包线生产全过程VOCs流动方向, 核算了VOCs治理后排放系数为(24.75±6.25) kg·t^-1, 与本研究漆包线VOCs治理后排放系数28.3 kg·t^-1较接近.文献[28]给出的漆包线VOCs排放系数, 以生产线为活动水平基量.由于生产线规模和原料类型等差异大, 该VOCs排放系数不确定性大.PCB印刷电路板VOCs排放系数中, 肖景芳等^[20]以生产过程中使用的有机原料为活动水平基量, 研究得出PCB印刷电路板治理后VOCs排放系数为128kg·t^-1.目前企业PCB产量主要采用面积计, 与本研究选取的活动水平基量PCB产品的面积相比, 一方面, 肖景芳等研究的活动水平基量在排放系数使用过程中难以获取, 另一方面, 单位面积PCB生产VOCs产生量差异不大, 因此, 本研究的排放系数在实际应用中更具有可操作性.

4 结论

(1) 印刷业有机原料中VOCs组分主要为乙酸乙酯、乙酸丙酯、异丙醇、正丙醇和乙醇等含氧VOCs, 其占比约为原料总VOCs的60%~80%;家具制造业有机原料中含氧VOCs为乙酸乙酯和乙酸丁酯, 其占比约为原料总VOCs的45%~65%;电子元件和设备制造业有机原料VOCs组分主要为醇、醚、酚等含氧VOCs, 苯系物及卤代烃等.

(2) 印刷业VOCs治理前后综合排放系数分别为415.2 kg·t^-1和184.3 kg·t^-1.其中, 溶剂型原料为704.9 kg·t^-1和200.1 kg·t^-1, 水溶性原料为325.6 kg·t^-1和230.3 kg·t^-1, UV型原料为197.0 kg·t^-1和129.0 kg·t^-1, 植物型原料为89.0 kg·t^-1和89.0 kg·t^-1.

(3) 家具制造业VOCs治理前后综合排放系数分别为379.0 kg·t^-1和290.2 kg·t^-1.其中, 溶剂型原料为603.0 kg·t^-1和448.5 kg·t^-1, 水溶性原料为80.0 kg·t^-1和80.0 kg·t^-1, 粉末型原料为230.0 kg·t^-1和184.0 kg·t^-1.

(4) 电子元件及设备制造中, AC陶瓷电容器、CC陶瓷电容器、压敏电阻、铝电解电容器治理前后VOCs排放系数分别为59.7和40.8、394.1和269.6、282.4和193.2、1.2和1.0 kg·(百万只)^-1.连续端子、漆包线和PCB印制电路板治理前后VOCs排放系数分别为56.3 kg·t^-1和42.8 kg·t^-1、87.2 kg·t^-1和28.3 kg·t^-1、26.4 kg·(100 m²)^-1和11.6 kg·(100 m²)^-1.

(5) 行业VOCs排放系数受原辅材料、废气收集和治理效率综合影响.原辅材料为溶剂型且废气收集与治理效率较低的企业VOCs排放水平相对较高, 建议优先采用源头替代, 无法替代时, 需同时加强废气收集与治理效率; 原辅材料为溶剂型且废气收集与治理效率较高、原辅材料为环保型(水溶型、UV型、植物型和粉末型)的企业VOCs排放水平相对较低, 前者建议加强废气治理日常监督管理, 后者建议根据实际排放情况加强废气收集与治理.

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