摘要：近些年來,隨著經(jīng)濟的快速增長,工業(yè)也迅猛發(fā)展起來。但是工業(yè)的發(fā)展也帶來了嚴重的環(huán)境問題。工廠排放的廢氣廢水會對我們的生存環(huán)境造成極大的威脅。石化行業(yè)一直是環(huán)境污染的一個重要源頭,目前國內(nèi)外對于VOCs的治理研究主要集中于罐區(qū)的檢測及相對應泄露檢測與修復(LDAR)工作的完善,而對于循環(huán)水以及污水處理系統(tǒng)這一塊的研究較少。重點針對某石化企業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng),對其各個循環(huán)水場VOCs排放總量做出了核算與分析。

伴隨著國家經(jīng)濟增長的需求，工業(yè)也進一步發(fā)展起來。而工業(yè)的快速增長對環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響。當前我國的大氣環(huán)境問題十分突出，在這當中以臭氧、PM2.5以及酸雨等為特征的區(qū)域復合型污染更是越發(fā)嚴重，多處城市出現(xiàn)了空氣重度污染的現(xiàn)象，嚴重制約了我國的社會經(jīng)濟穩(wěn)健發(fā)展，并時刻威脅著人們的生命健康。

據(jù)相關(guān)資料顯示，2014年京津冀、長三角PM2.5年均濃度分別為93、60μg/m3，是PM2.5污染為嚴重的地區(qū)之一。而揮發(fā)性有機物又能夠參與大氣中的光化學反應，它是促進O3以及二次PM2.5形成的主要前體物之一。由此可見控制VOCs的排放是預防大氣污染的重要途徑。石化企業(yè)是國民的經(jīng)濟命脈，但它的VOCs排放又不可忽視，石化企業(yè)是一個重要污染源，對石化企業(yè)進行VOCs監(jiān)測能夠很大程度上加強企業(yè)對污染排放的定量感知，引起其重視并做好相對應管控工作。

1國內(nèi)外揮發(fā)性有機物檢測研究現(xiàn)狀

一直以來，石化企業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中起了重要的作用，它為我國的發(fā)展提供了*的石油化工產(chǎn)品。然而，石化行業(yè)的污染同時也是我們不可忽視的一個重要問題。其中，揮發(fā)性有機物(VOCs)則是一個主要的體現(xiàn)形式，它對我們的生態(tài)環(huán)境造成了極大的威脅。如下圖1所示，環(huán)境污染直接威脅到了人們的生命安全。石化行業(yè)對于環(huán)境的污染不可忽視，對這一塊進行治理將對環(huán)境保護取得極大的幫助。

1.1國內(nèi)外VOCs技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，對于VOCs的檢測，絕大多數(shù)用的是氣象色譜/氫焰離子化檢測器(GC/FID)以及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)。

在美國，美國環(huán)保署(EPA)發(fā)布水中114種優(yōu)先控制有機污染物中包含34種VOCs。VOCs經(jīng)過化學變化還會對環(huán)境和人體造成二次危害。且國外學者Arriaga-Colina[2]等對從20世紀90年代初開始的墨西哥城市進行了揮發(fā)性有機物的監(jiān)測，研究結(jié)果表明，在這10年期間，墨西哥城市的總體VOCs排放量是呈現(xiàn)下降趨勢。日本的研究學者ShinjiSaitola也對日本本州島中南岸港市名古屋進行了研究監(jiān)測，他通過對名古屋在2003年11月至之后的一年期間內(nèi)進行了每隔3h一次的監(jiān)察，并對其中的烯烴以及芳烴的含量進行了一定的比較，研究發(fā)現(xiàn)各國主要工業(yè)城市的臭氧以及二次有機氣溶膠都會在夏季有所增加。

國內(nèi)學者王新明對廣州市大坦沙污水處理廠各處理單元逸散出VOCs進行定性定量分析，并應用模型計算沉池與生物反應池(分厭氧段、缺氧段及耗氧段)中BTEX與氯化物揮發(fā)入大氣中之百分比與總量。陳長虹等人通過采用了自動在線的GC-FID監(jiān)測方法對上海市進行了監(jiān)測點采樣分析，通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)了該區(qū)域的主要排放物質(zhì)以烯烴以及芳香烴為主，且排放量較大的集中在西南部地區(qū)的石化企業(yè)。

1.2國內(nèi)外VOCs法律法規(guī)研究

國外對于VOCs出臺了一系列的法律法規(guī)，例如美國的主要手段是以《清潔空氣法》的規(guī)定為基本依據(jù)，再通過EPA等頒布相關(guān)區(qū)法律法規(guī)，指導州、地方環(huán)保局及企事業(yè)團體執(zhí)行VOCs排放限制;而歐盟的話，歐盟環(huán)保標準大多以指令(Directives)的形式傳達到各成員國，入溶劑指令，涂料指令等;日本早期的VOCs污染控制始于《大氣污染防治法》、《惡臭防止法》中對光化學氧化劑、惡臭物質(zhì)的限制，之后進行了相對應的修訂，并加入了量的指導計算;中國的話對于VOCs的排放控制，我國出臺了許多標準，例如《大氣污染物綜合排放標準》、《煉焦爐大氣污染物排放標準》等。

從這些相關(guān)的法律法規(guī)可以看出，各國對于環(huán)境是十分重視的。相關(guān)國家都出臺了相對應的政策來對自己國家的環(huán)境保護進行保障，嚴格控制VOCs的排放量，從一定程度上保障了我們生活環(huán)境的安全性。

2實驗儀器及核算結(jié)果

2.1實驗儀器簡介

GE公司的SieversInnovOx實驗室型TOC分析儀(見圖2)是高靈敏度儀器，用于測量樣品水中的總有機碳(TOC)、不可吹除有機碳(NPOC)、總碳(TC)、無機碳(IC)的濃度。此款分析儀采用臨界水氧化(SCWO)技術(shù)來測量復雜樣品中的各種碳濃度，其中包括含有高濃度溶解性總固體(TDS)和微粒的樣品。

此項性的SCWO技術(shù)在密封反應器的高溫環(huán)境中用氧化劑將有機物氧化為CO2。根據(jù)TC和IC的濃度差，便可計算出樣品中的TOC濃度(TOC=TC-IC)。還可以通過氣體吹掃去除水中的POC(即EVOC)，通過測量總有機碳TOC和不可吹除有機碳NPOC的差值計算水樣中的POC濃度。認為被吹除的POC就是在環(huán)境條件下可以從污水逸散到大氣中的有機碳。結(jié)果以碳濃度計算，并以POC來表征相對應VOCs排放量。

2.2監(jiān)測結(jié)果計算

某煉油廠現(xiàn)有6套循環(huán)水場，各個循環(huán)水場的規(guī)模以及相對應設計流量見表1。

根據(jù)2015年年底出臺的政策《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》中的實測法，對該煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的VOCs排放核算，該過程將采用布點采水樣分析方法進行，該儀器采用GE公司的SieversInnovOx實驗室型TOC分析儀。

實驗分別對該煉油廠的各個循環(huán)水場進行采樣分析，每個循環(huán)水場用標準采樣試劑瓶進行采樣，采樣點分別為循環(huán)水場的進水管線以及循環(huán)水場的出口(出口的水樣一般從配套的泵上導淋閥采樣)。其中每個點位監(jiān)測頻率為2次/d，每次采得2瓶水樣用來進行平行樣校準。部分采樣點位如圖3所示。

通過連續(xù)的實驗監(jiān)測，測得相對應的循環(huán)水場揮發(fā)性有機物的排放量如下表2。

根據(jù)測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，可根據(jù)算出來的△POC與相對應循環(huán)水場流量來進行計算，利用公式(1)：

3VOCs核算結(jié)果對比及溯源分析

3.1實測法與系數(shù)法比較

通過對該石化企業(yè)6個循環(huán)水場進行取樣分析，核算得出該煉廠的循環(huán)水系統(tǒng)VOCs排放量為863t/a，而在發(fā)布的《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》中[8]，還提及到了企業(yè)可以選用系數(shù)法來對本廠的揮發(fā)性有機物總量進行核算，其中排放系數(shù)為7.19?10-7t/m3，該石化企業(yè)的循環(huán)水工作量為75485m3/h，通過排查指南中的公式可計算得出該石化企業(yè)的循環(huán)水場揮發(fā)性有機物排放量為：

對比不難發(fā)現(xiàn)，通過實測法算出的數(shù)據(jù)比用系數(shù)法算出的數(shù)據(jù)要高出接近1倍，從而說明系數(shù)法并不能很好地反映該煉化企業(yè)的揮發(fā)性有機物排放總量。系數(shù)法由于多方面因素沒有考慮進去，這也是為何在排查指南中，國家環(huán)保部企業(yè)采用實測法而不是系數(shù)法的緣故。

3.2揮發(fā)性有機物溯源

石化企業(yè)對環(huán)境造成的污染不可小視，而石化企業(yè)發(fā)生異常工況時，不僅會造成企業(yè)較大的經(jīng)濟損失，同時也會造成不同程度的環(huán)境污染。如何能在短時間內(nèi)確定哪里發(fā)生了泄露則是我們近期需要作出調(diào)研的一個重點。

根據(jù)該企業(yè)提供的相關(guān)資料顯示，該煉化廠的每個循環(huán)水場都有對應的換熱器，而且數(shù)目眾多，但是由于各個換熱器的物料不一樣。在對循環(huán)水場進行日常監(jiān)測的時候，若是有異常工況發(fā)生，則監(jiān)測數(shù)據(jù)會出現(xiàn)較大的波動，我們便可以知道該循環(huán)水場的來水裝置上換熱器發(fā)生了泄露，進而可以通過對相關(guān)循環(huán)水場的水質(zhì)進行GC-MS組分分析，在確定了特性物料后，就可以確定具體的泄露來源是哪個換熱器，終可以達到更快確定泄漏源并加以控制修復的目的。

通過上述途徑，不僅能夠在短時間內(nèi)找出泄露的污染源，還能及時讓企業(yè)恢復正常工況運行，這不僅對企業(yè)有利，同時對環(huán)境的污染持續(xù)時間也減少了，進而達到了VOCs減排的目的。

4結(jié)論

(1)通過對該煉油廠的各個循環(huán)水場進行揮發(fā)性有機物排放量的核算，初步得到了循環(huán)水系統(tǒng)的年排放量為800多噸，這是一個十分巨大的數(shù)字。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示美國大部分煉油廠的總排放量大致都是在700~1200t/a，相對于這些數(shù)據(jù)，該煉化廠光一個循環(huán)水系統(tǒng)的排放量就相當于美國部分煉化廠整個廠子的揮發(fā)性有機物排放總量，可見其泄漏的嚴重性;

(2)前期我們對于石化企業(yè)的VOCs排放問題，更多的關(guān)注點在于原油罐區(qū)的儲罐或是一些裝置上的閥門泄露，很少會考慮到循環(huán)水場的排放。因為我們大多數(shù)會下意識認為循環(huán)水場很干凈，基本不會有VOCs的排放。而本文章則給出了定量的計算，說明了循環(huán)水場和污水處理系統(tǒng)一樣，也是一個VOCs排放的重點源頭，我們需要加強循環(huán)水場的檢測工作，防止VOCs的泄露;

(3)對于石化企業(yè)VOCs的溯源排查，文章簡要提供了一種較為新型的做法，利用平日監(jiān)測得出的水樣數(shù)據(jù)能夠獲知企業(yè)來水裝置的運行工況是否正常，并且能在非正常工況情況下，通過GC-MS等組分分析儀器來對循環(huán)水場的特殊物料進行溯源，從而在短時間內(nèi)找出泄漏源是哪個換熱器，哪套裝置發(fā)生泄漏，終達到控制揮發(fā)性有機物進一步排放的目的。