DQZHAN技術(shù)訊：電子行業(yè)VOCs污染問(wèn)題的探究

通過(guò)了解電子工業(yè)排放揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)所帶來(lái)的主要環(huán)境問(wèn)題和污染防治技術(shù)進(jìn)展情況，認(rèn)為VOCs污染減排是有技術(shù)支持的，經(jīng)過(guò)對(duì)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)缺失和治污效果等問(wèn)題的思考，建議制定電子工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)或防治技術(shù)規(guī)范，將電子行業(yè)納入國(guó)家VOCs排污收費(fèi)試點(diǎn)范圍，結(jié)合行業(yè)產(chǎn)污關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行污染治理。

1行業(yè)概況

中國(guó)是世界上**大電子產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)，也是世界電子產(chǎn)品制造大國(guó)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在通訊、高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)字電視等領(lǐng)域取得一系列重大技術(shù)突破，電子及通訊設(shè)備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平均得到大幅提升，成為全球*大的制造基地，目前主要產(chǎn)品如手機(jī)、程控交換機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、顯示器、彩電、激光視盤(pán)機(jī)等產(chǎn)量在國(guó)際上均拔得頭籌。2014年中國(guó)規(guī)模以上通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)行業(yè)總資產(chǎn)為58168.5億元，同比增長(zhǎng)14.58%[1]。

2產(chǎn)生的污染物

近年來(lái)，我們參加了部分電子工業(yè)VOCs調(diào)查，對(duì)企業(yè)的涂裝工序VOCs產(chǎn)生點(diǎn)、廢氣集中處理設(shè)施進(jìn)出口排放點(diǎn)、企業(yè)內(nèi)外環(huán)境現(xiàn)狀質(zhì)量等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)VOCs監(jiān)測(cè)。

2.1排放物質(zhì)指標(biāo)較多

在涂裝或者噴涂車(chē)間排氣筒出口、尾氣VOCs處理設(shè)施進(jìn)出口、涂裝車(chē)間裝置區(qū)域、調(diào)漆房、廠界上風(fēng)、廠界下風(fēng)等點(diǎn)位采集樣品，經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)電子工業(yè)排放污染物包括甲苯、二甲苯、**苯、乙酸丁酯、甲基異丁酮、異丙醇和環(huán)己烷等多種化學(xué)物質(zhì)。

按以下公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下某種揮發(fā)性有機(jī)物的濃度[2]。

通過(guò)調(diào)查和監(jiān)測(cè)，并對(duì)不同產(chǎn)品涂裝過(guò)程中各工序所產(chǎn)生VOCs的物種類(lèi)型進(jìn)行鑒別可知，涂裝過(guò)程產(chǎn)生的VOCs物種數(shù)量較多，有的達(dá)8~10種，其中芳香烴所占比例*大，不同環(huán)節(jié)VOCs物種類(lèi)型不完全相同。部分作業(yè)點(diǎn)雖設(shè)有集氣裝置(如調(diào)漆室、噴房過(guò)道等)，但卻沒(méi)有保證其正常運(yùn)行;集氣設(shè)施運(yùn)行不當(dāng)，導(dǎo)致車(chē)間內(nèi)無(wú)組織廢氣排放量大，部分作業(yè)地點(diǎn)濃度高達(dá)100mg/m3以上。舉例：某噴涂車(chē)間污染物排放情況，從監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，涂裝車(chē)間裝置區(qū)域VOCs物種類(lèi)型含有包括烷類(lèi)、芳香類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)和醇類(lèi)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。電子行業(yè)涉及眾多不同的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，參照國(guó)家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)，僅對(duì)排放的部分污染物苯、甲苯、二甲苯等規(guī)定了排放限值，缺少電子行業(yè)特征污染物項(xiàng)目異丙醇、醛酮類(lèi)、乙酸酯類(lèi)等作為行業(yè)特殊控制的VOCs指標(biāo)。

2.2涂裝和烘干等工序過(guò)程為VOCs產(chǎn)污環(huán)節(jié)

隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展，新的污染物也隨之產(chǎn)生[3,4]，電子工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中包含油墨、油漆原輔材料，涂料、有機(jī)溶劑的使用造成了VOCs揮發(fā)，有危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生，電子產(chǎn)品在使用中常常會(huì)有部分的零組件會(huì)處于高溫，在此加溫狀態(tài)上容易逸散出苯類(lèi)等揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)(VOCs)的異味。電子工業(yè)表面涂裝工藝和烘干等過(guò)程成為VOCs排放重要環(huán)節(jié)，文獻(xiàn)調(diào)研顯示，電子工業(yè)企業(yè)VOCs排放來(lái)源主要分為兩部分：一是電路板加工和產(chǎn)品外殼生產(chǎn)，其主要排放的物質(zhì)為：苯系物、醛酮類(lèi)、酯類(lèi)、鹵代烴等;二是除苯系溶劑外，異丙醇、乙酸酯類(lèi)、醛酮類(lèi)也是我省電子工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用較為普遍的有機(jī)溶劑。把握行業(yè)產(chǎn)污(VOCs)節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5]，明確主攻方向，減少盲目，對(duì)癥下藥，提出VOCs產(chǎn)污工序的治理措施，有效控制電子元件生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染，事半功倍。

3行業(yè)發(fā)展帶來(lái)的主要環(huán)境問(wèn)題

電子工業(yè)等并非傳統(tǒng)意義上的重點(diǎn)控制行業(yè)，其大氣污染物主要來(lái)自涂料、有機(jī)溶劑使用過(guò)程中排放的VOCs。由于沒(méi)有行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，污染防治工作相對(duì)滯后，特征污染物無(wú)法做到有效控制，存在環(huán)境**隱患。

3.1對(duì)大氣環(huán)境的影響

揮發(fā)性有機(jī)物組分十分復(fù)雜，分為包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴的非甲烷碳?xì)浠衔铮ㄈ?、酮、醇、醚等的含氧有機(jī)化合物，鹵代烴，含氮化合物，含硫化合物等多種物質(zhì)。雖然大氣中揮發(fā)性有機(jī)物濃度較低，但其在大氣中的化學(xué)反應(yīng)，會(huì)顯著改變大氣物理和化學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。首先，大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物控制大氣中臭氧的形成，進(jìn)而形成光化學(xué)煙霧，帶來(lái)極大危害。其次，VOCs在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)化生成二次有機(jī)氣溶膠，是細(xì)顆粒物PM2.5中的重要組分。因此，要降低顆粒物污染，去除光化學(xué)煙霧，提高城市空氣質(zhì)量，VOCs的控制勢(shì)在必行[6]。

3.2VOCs物種具有毒性和致癌性，危及人類(lèi)健康

有毒空氣污染物是我國(guó)工業(yè)高速發(fā)展的副產(chǎn)物，組成范圍不斷擴(kuò)大，危害日益嚴(yán)重，已成為我國(guó)新時(shí)期關(guān)系民生的環(huán)境問(wèn)題。在美國(guó)EPA優(yōu)先控制的187種污染物中有33種屬于揮發(fā)性有機(jī)物，其中來(lái)自電子等行業(yè)的苯、三氯甲烷、四氯乙烯等已被WHO確定為對(duì)動(dòng)物具有致癌和致畸性[7,8]。含有多種VOCs物種及其光化學(xué)產(chǎn)物對(duì)人體健康有直接危害，常見(jiàn)的如苯、甲苯、甲醛、乙醛等。這些有異味和惡臭、有毒有害揮發(fā)性有機(jī)物通過(guò)呼吸道、皮膚等進(jìn)入人體，導(dǎo)致各種急慢性健康問(wèn)題，包括粘膜刺激、炎癥、心肺**、癌癥等。

4治污技術(shù)狀況

近幾年電子工業(yè)不斷開(kāi)發(fā)出清潔生產(chǎn)工藝，電子行業(yè)生產(chǎn)的裝備水平與污染治理水平在許多方面已有較大發(fā)展，在電子企業(yè)的調(diào)研和監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)已經(jīng)用到了水簾柜、水噴淋、活性炭吸附、蓄熱式熱力焚燒技術(shù)(RTO)、低溫等離子除臭器等污染控制技術(shù)，或者這些技術(shù)的組合使用。部分電子企業(yè)生產(chǎn)排污環(huán)節(jié)及污染防治措施見(jiàn)表2。

當(dāng)前我國(guó)VOCs凈化處理技術(shù)、設(shè)施方面的經(jīng)驗(yàn)也都逐步成熟，電子工業(yè)VOCs污染治理成功的工程實(shí)例很多，企業(yè)通過(guò)努力可達(dá)到相應(yīng)排放要求。如在某一電子公司，1號(hào)排氣筒VOCs進(jìn)口濃度25.46mg/m3，經(jīng)過(guò)活性炭吸附等技術(shù)處理后，其排氣筒VOCs出口濃度16.97mg/m3;在另一企業(yè)PCB制作工藝廢氣的處理方式，原來(lái)是直接排放，雖然濃度較低，但是未有凈化處理，經(jīng)過(guò)增加活性炭?jī)艋b置，減少揮發(fā)，估計(jì)每年減少3.7噸VOCs排放。因此，VOCs減排是有技術(shù)支撐的。近幾年發(fā)展起來(lái)的低溫等離子體技術(shù)[9]，可在常溫常壓下操作，工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便;對(duì)VOCs的適應(yīng)性強(qiáng)、去除率高，有很好的除臭效果。調(diào)查發(fā)現(xiàn)企業(yè)用于有機(jī)廢氣的處理設(shè)施費(fèi)用占企業(yè)產(chǎn)值比例0.02%~13.27%，運(yùn)行費(fèi)用更少，運(yùn)行占企業(yè)產(chǎn)值0.002%~2.457%。

5思考

5.1行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)缺失問(wèn)題

基于VOCs對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的重要影響，越來(lái)越多的研究者、機(jī)構(gòu)關(guān)注其排放清單、減排技術(shù)和排放控制管理。北京市《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/501-2007)中規(guī)定半導(dǎo)體及電子產(chǎn)品制造VOCs的限值現(xiàn)有企業(yè)為50mg/m3，新建企業(yè)為20mg/m3;天津市《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/524-2014)規(guī)定電子工業(yè)VOCs*高允許排放濃度為80mg/m3;上海市《半導(dǎo)體行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/374-2006)規(guī)定VOCs*高允許排放濃度為100mg/m3。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)限值[10]對(duì)新、老(現(xiàn))源一致，標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)工藝中排風(fēng)口排放的有機(jī)HAP削減其總量的98%，或?qū)⑵渑欧艥舛瓤刂圃?0ppmv以下，相當(dāng)于50mg/m3。世界銀行《污染預(yù)防和削減手冊(cè)》中規(guī)定[11]電子制造業(yè)VOCs*高允許排放濃度為20mg/m3。有關(guān)國(guó)家或者地方標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)圖1所示。電子行業(yè)目前參照國(guó)家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)，僅對(duì)排放的部分等污染物苯、甲苯、二甲苯等規(guī)定了排放限值，國(guó)內(nèi)地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)只有1~3個(gè)指標(biāo)，不能面對(duì)行業(yè)排放污染物較多的實(shí)際問(wèn)題;缺少行業(yè)特征污染物項(xiàng)目如苯系物、異丙醇、醛酮類(lèi)、乙酸酯類(lèi)等作為VOCs控制指標(biāo)，也不能反映行業(yè)的生產(chǎn)特殊性。目前我國(guó)沒(méi)有電子行業(yè)VOCs的標(biāo)準(zhǔn)限值標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)或者滿足VOCs監(jiān)控工作的需求。

5.2治污效果

當(dāng)前我國(guó)VOCs凈化處理技術(shù)、設(shè)施方面的經(jīng)驗(yàn)也都逐步成熟，廢氣處理可改善現(xiàn)有企業(yè)周邊的環(huán)境空氣質(zhì)量，降低電子企業(yè)污染物的排放尤其是揮發(fā)性有機(jī)污染物的排放，保護(hù)企業(yè)工人、周邊居民的身體健康。

電子企業(yè)治污效果如何?現(xiàn)實(shí)往往不盡人意。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，許多治污設(shè)施的設(shè)計(jì)處理能力、工藝等符合企業(yè)現(xiàn)有的污染治理要求，但超標(biāo)排污現(xiàn)象依然存在。企業(yè)對(duì)環(huán)保工作重視程度不夠、污染治理設(shè)施建設(shè)滯后引起超負(fù)荷運(yùn)行、操作管理人員專業(yè)文化素質(zhì)偏低引起操作不當(dāng)以及處理設(shè)施被擅自改變、拆除或者閑置;集氣設(shè)施運(yùn)行不當(dāng)，導(dǎo)致車(chē)間內(nèi)無(wú)組織廢氣排放量大，部分作業(yè)地點(diǎn)濃度比較高。一些企業(yè)認(rèn)為只要通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收就可以高枕無(wú)憂了，而疏于維護(hù)管理導(dǎo)致不能發(fā)揮正常治污效果。有的企業(yè)廢氣吸附處理裝置內(nèi)活性炭長(zhǎng)期未更換，已飽和，起不到吸附作用。既達(dá)不到預(yù)期治理效果，也造成污染治理設(shè)施資源浪費(fèi)[12]。

6結(jié)束語(yǔ)

電子工業(yè)等并非傳統(tǒng)意義上的重點(diǎn)控制行業(yè)，其大氣污染物主要來(lái)自涂料、有機(jī)溶劑使用過(guò)程中排放的VOCs。要把握好行業(yè)產(chǎn)污關(guān)鍵環(huán)節(jié)，減少盲目，達(dá)到治理污染目的。為了達(dá)到節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，為環(huán)境保護(hù)管理提供依據(jù)，建議制定電子工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)或防治技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)行業(yè)特征污染物如苯系物、異丙醇、醛酮類(lèi)、乙酸酯類(lèi)等作為VOCs控制指標(biāo)，采取措施避免或減少電子工業(yè)污染;依法治污，將電子行業(yè)納入國(guó)家VOCs排污收費(fèi)試點(diǎn)范圍，促進(jìn)電子行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。