實(shí)驗(yàn)室是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)、檢驗(yàn)檢測等活動的實(shí)驗(yàn)場所及配套的附屬場所，在日常運(yùn)行過程中往往會使用有機(jī)溶劑、無機(jī)類的鹽酸和氨水等易揮發(fā)試劑，產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室廢氣。實(shí)驗(yàn)室廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物( VOCs) 和氮氧化物等，是PM2.5和O3污染產(chǎn)生的重要前體物，隨著江蘇省工業(yè)企業(yè)廢氣的深度治理，工業(yè)源廢氣排放量已得到顯著削減，實(shí)驗(yàn)室廢氣排放量的削減已成為環(huán)境空氣質(zhì)量改善的重要制約因素。 

江蘇省現(xiàn)有研發(fā)機(jī)構(gòu)26087家，研發(fā)人員89.77萬人，研發(fā)經(jīng)費(fèi)支出2779.52億元。這些研發(fā)機(jī)構(gòu)擁有較多排放廢氣的實(shí)驗(yàn)室，類型主要以高校、第三方檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室為主。這些實(shí)驗(yàn)室分布一般靠近居民區(qū)，廢氣產(chǎn)生量大且排口眾多，經(jīng)常引起異味擾民投訴并影響環(huán)境空氣質(zhì)量的提升。根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》產(chǎn)生含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的生產(chǎn)和服務(wù)活動，應(yīng)當(dāng)在密閉空間或者設(shè)備中進(jìn)行，并按照規(guī)定安裝、使用污染防治設(shè)施；無法密閉的，應(yīng)當(dāng)采取措施減少廢氣排放。

為了進(jìn)一步了解江蘇省實(shí)驗(yàn)室廢氣排放情況，對不同類型和規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研并開展了廢氣組分和濃度的監(jiān)測，獲取了易揮發(fā)試劑年用量和廢氣產(chǎn)生量等數(shù)據(jù)，結(jié)合物料衡算估算了廢氣污染排放水平。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室廢氣排放特征，有針對性地提出了廢氣的收集、治理和管理對策。

1 材料與方法

1.1 研究對象

綜合考慮江蘇省實(shí)驗(yàn)室數(shù)量、類別、規(guī)模、分布，選取了江蘇省13個設(shè)區(qū)市具有代表性的高校、檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位(含科研院所) 進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，調(diào)研對象共計(jì)53家，類型和位置分布見圖 1。

1.2 研究方法

通過對江蘇省高校、檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室的易揮發(fā)物質(zhì)使用情況、廢液及固廢中易揮發(fā)物質(zhì)轉(zhuǎn)移等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出各單位廢氣產(chǎn)生量，按照下式計(jì)算:Q =U-RI-Rs-P

式中: Q為實(shí)驗(yàn)室單位廢氣年產(chǎn)生量；U為實(shí)驗(yàn)室單位易揮發(fā)物質(zhì)年使用量；RI為廢液中易揮發(fā)物質(zhì)年回收量；Rs為固廢中易揮發(fā)物質(zhì)年回收量；P為每年易揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)入到產(chǎn)品的量，單位均為t。

2 結(jié)果與討論 

2.1 實(shí)驗(yàn)室廢氣產(chǎn)生情況

江蘇省涉及廢氣排放的高校約73所，實(shí)地調(diào)研了16 所高校，包括綜合型高校、獨(dú)立院校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院等，具有典型代表性，涉及廢氣排放的高校易揮發(fā)物質(zhì)平均年使用量為18.99t/a，有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為2.84t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為0.30t/a。預(yù)計(jì)全省高校有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約207t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約為22t/a。 

江蘇省涉及廢氣排放的檢測機(jī)構(gòu)約527家，實(shí)地調(diào)研了10家檢測機(jī)構(gòu)。檢測機(jī)構(gòu)易揮發(fā)物質(zhì)中的無機(jī)物和有機(jī)物使用量基本相當(dāng)。易揮發(fā)物質(zhì)平均使用量為4.55t/a，有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為0.67t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為0.60t/a，預(yù)計(jì)全省檢測機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約為353t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約為316t/a。

江蘇省涉及實(shí)驗(yàn)室廢氣排放的企事業(yè)單位約有5000余家，實(shí)地調(diào)研了27家企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室，涉及廢氣產(chǎn)生的企事業(yè)單位易揮發(fā)物質(zhì)年使用量為3.71t/a，有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為0.66t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為0.06t /a。預(yù)計(jì)全省企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約為3851t/a，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量為 350t/a。 

綜合以上調(diào)研情況統(tǒng)計(jì)，江蘇省每年的實(shí)驗(yàn)室廢氣中有機(jī)廢氣產(chǎn)生總量約為 4411t，占江蘇省VOCs排放總量的0.44% ，無機(jī)廢氣年產(chǎn)生量約為688t。 

2.2 實(shí)驗(yàn)室廢氣收集情況

實(shí)驗(yàn)室常見廢氣收集方式有：涉及廢氣產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)操作在封閉的負(fù)壓式通風(fēng)房或排風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行；液相色譜/烘箱等產(chǎn)生廢氣的儀器設(shè)備放置在排風(fēng)柜；不宜放置在排風(fēng)柜內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)置負(fù)壓收集罩收集廢氣，存放易揮發(fā)物質(zhì)的試劑柜及?；饭裨O(shè)置密閉的廢氣收集管道；實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液等放置在密閉空間并設(shè)置收集裝置。

調(diào)研的高校、檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室廢氣收集覆蓋率見表1。廢氣收集覆蓋率是指實(shí)際廢氣收集設(shè)施數(shù)量占應(yīng)設(shè)置廢氣收集設(shè)施總數(shù)量的比例。整體上，檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位收集好于高校，檢測機(jī)構(gòu)基本可以做到有機(jī)無機(jī)廢氣分質(zhì)收集。

比較典型的問題是：產(chǎn)生廢氣的操作未設(shè)置廢氣收集設(shè)施；易揮發(fā)試劑瓶直接存放于實(shí)驗(yàn)操作臺上。部分實(shí)驗(yàn)室廢氣收集設(shè)施設(shè)計(jì)不合理，廢氣收集風(fēng)量較小，異味明顯；此外，收集設(shè)施故障以及廢氣收集管道老化也是廢氣收集效率較差的重要因素。

2.3 實(shí)驗(yàn)室廢氣治理情況

吸收法和吸附法是實(shí)驗(yàn)室廢氣治理最為常用的方法，占總調(diào)研數(shù)量的95%以上。

調(diào)研的高校、檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室廢氣處理覆蓋率見表 2。廢氣處理覆蓋率是指收集廢氣已上治理設(shè)施數(shù)量占收集廢氣需上治理設(shè)施數(shù)量的比例。整體上實(shí)驗(yàn)室廢氣設(shè)施大部分未有效運(yùn)行，凈化效率較低，甚至出現(xiàn)出口濃度高于進(jìn)口的情況。

目前存在的主要問題有: ①無廢氣凈化裝置; ②廢氣組分為有機(jī)及無機(jī)混合廢氣，采用單一處理工藝無法同時有效治理; ③少數(shù)企業(yè)廢氣凈化裝置未定期更換活性炭等耗材，或者自凈化裝置運(yùn)行之日起從未更換過耗材。 

2.4 實(shí)驗(yàn)室廢氣排放特征

參考《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( DB 32 /4041)以及《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 14554) ，各選取了 2家典型的高校、檢測機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地檢測。有機(jī)廢氣選用非甲烷總烴(NMHC) 作為監(jiān)測因子，非甲烷總烴進(jìn)氣和排氣濃度以及對應(yīng)處理系統(tǒng)的凈化效率見表3，無機(jī)廢氣選用氨、硫化氫、氮氧化物作為監(jiān)測因子，排放情況見表 4。

現(xiàn)場實(shí)地檢測的 6 家實(shí)驗(yàn)室單位，非甲烷總烴進(jìn)氣濃度范圍為8.8-33.1mg/m3，排 氣 濃 度 為3.2～18.2mg/m3，凈化效率為13.9%～83.1% 。排氣濃度低于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32 /4041) 規(guī)定的非甲烷總烴排放限值濃度60mg/m3。廢氣排放濃度受實(shí)際實(shí)驗(yàn)活動影響很大，檢測數(shù)據(jù)僅代表采樣期平均水平，不代表峰值排放濃度。

整體上，調(diào)研實(shí)驗(yàn)室無機(jī)廢氣排放濃度低于有機(jī)廢氣，其中鹽酸霧和氮氧化物排放濃度遠(yuǎn)低于《江蘇省大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32 /4041) 標(biāo)準(zhǔn)限值；氨氣作為一種惡臭污染物，對于人體和環(huán)境的危害較小，其實(shí)際排放濃度也處于較低水平，排放速率低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554) 規(guī)定的限值濃度。 

3 實(shí)驗(yàn)室廢氣排放控制對策探討

江蘇省實(shí)驗(yàn)室數(shù)量眾多，廢氣排放量大，且多位于居民區(qū)，對周邊居民影響較大，異味擾民投訴較多。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量的改善，保障公眾健康，需要對實(shí)驗(yàn)室排放的廢氣進(jìn)行有效控制。控制對策主要分為廢氣收集、凈化控制和管理提效3個方面。

3.1 廢氣收集控制對策

目前檢測機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室基本可做到有機(jī)和無機(jī)實(shí)驗(yàn)室的功能區(qū)劃分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有機(jī)和無機(jī)廢氣的分質(zhì)收集處理，分質(zhì)收集一方面有助于設(shè)置針對性的廢氣收集措施，另一方面可以有效降低處理系統(tǒng)設(shè)備投資和運(yùn)行管理的難度。其他實(shí)驗(yàn)室單位應(yīng)進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡可能做到功能區(qū)劃分，實(shí)現(xiàn)廢氣的分質(zhì)收集處理。 

排風(fēng)柜是實(shí)驗(yàn)室廢氣收集最常見也是最有效的方式，有效收集的前提是排風(fēng)柜的合理設(shè)置，排風(fēng)柜操作口平均面風(fēng)速應(yīng)不低于0. 4m /s。排風(fēng)罩也是一種常見的廢氣收集方式，比如儀器和操作臺上設(shè)置的萬向集氣罩和高溫室的烘箱或者馬弗爐設(shè)置的原子吸收罩等，排風(fēng)罩開口面最遠(yuǎn)處廢氣無組織排放位置控制風(fēng)速不應(yīng)低于0.3m /s。存放易揮發(fā)試劑的試劑柜和試劑庫應(yīng)通過全面換風(fēng)的方式收集廢氣，試劑柜換氣次數(shù)不 應(yīng) 低 于20次/h，試劑庫換氣次數(shù)不應(yīng)低于6次/h。

3.2 廢氣治理控制對策 

實(shí)驗(yàn)室的廢氣具有風(fēng)量大，濃度低和點(diǎn)位分散的特征，而且污染物種類復(fù)雜，涵蓋無機(jī)和有機(jī)等各種污染物類型。實(shí)驗(yàn)室的廢氣排放具有間歇、不連續(xù)的特點(diǎn)，且通常持續(xù)時間不長，因此常規(guī)的工業(yè)廢氣治理技術(shù)無法直接套用，基于設(shè)備尺寸、處理量、成本和運(yùn)維等方面的考慮，吸收法和吸附法是目前適宜處理實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢氣和無機(jī)廢氣的方法。

單獨(dú)的無機(jī)廢氣可采用吸收法或酸性廢氣吸附材料( SDG) 吸附法進(jìn)行處理。吸收凈化裝置空塔氣速不宜高于 2 m /s，停留時間不宜低于2s；末端應(yīng)增設(shè)除霧裝置；采用酸性、堿性或者強(qiáng)氧化性吸收液時，宜配有自動加藥系統(tǒng)和自動給排水系統(tǒng)。SDG 吸附裝置中廢氣停留時間應(yīng)大于0.3s，更換周期不宜超過 1 年。吸收法對于易溶于水的無機(jī)廢氣凈化效果較好，但是需要定期更換大量吸收液，吸收液需建設(shè)污水處理設(shè)施處理更換的吸收液，或者委外處置。

此外，冬季極端低溫天氣時，吸收液可能會凍結(jié)造成設(shè)備故障，因此需做防凍處理，此外吸收法大量的吸收液增加了設(shè)備占地及承重負(fù)荷。相比來說，SDG 吸附法無須做防凍處理、設(shè)備負(fù)荷較小、運(yùn)維管理簡單，僅需定期更換吸附劑，更換下來的吸附劑屬于危廢，需要二次處理。 

單獨(dú)有機(jī)廢氣，目前應(yīng)用最為廣泛的為活性炭吸附工藝，一般為拋棄式，更換周期視廢氣應(yīng)用工況和工藝設(shè)計(jì)參數(shù)而定。考慮環(huán)境濕度和吸附劑強(qiáng)度的影響，吸附介質(zhì)更換周期一般不應(yīng)超過6個月; 廢氣在吸附裝置中的停留時間應(yīng)大于0.3s; 顆?；钚蕴康庵挡粦?yīng)低于800mg/g、蜂窩活性炭碘值不應(yīng)低于650mg/g、活性炭纖維比表面積不應(yīng)低于1100m2/g。有機(jī)廢氣排放量大的實(shí)驗(yàn)室單位需要更換大量活性炭作為危廢處置，運(yùn)行費(fèi)用會很高。

針對有機(jī)廢氣排放量大的實(shí)驗(yàn)室單位，兼顧減污降碳的協(xié)同進(jìn)行和降低運(yùn)行費(fèi)用，可以采用吸附催化耦合 + 電化學(xué)再生工藝，此工藝將常溫 VOCs 催化劑負(fù)載于活性炭/活性炭纖維上，不影響活性炭/活性炭纖維本身的吸附容量。吸附時，室溫下催化劑對于 VOCs 的去除效果較差，但在電化學(xué)協(xié)同處理時，VOCs 可以徹底分解成為二氧化碳和水，從而實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，電化學(xué)原位再生過程中產(chǎn)生的臭氧需進(jìn)行有效處置。 

混合廢氣，根據(jù)無機(jī)廢氣和有機(jī)廢氣濃度的高低，可以將 SDG 吸附/吸收法與活性炭吸附法( 含拋棄式和原位再生式) 進(jìn)行組合使用。

3.3 廢氣排放管理提效對策 

根據(jù)調(diào)研情況，實(shí)驗(yàn)室單位一般沒有配備與廢氣排放相關(guān)的專業(yè)管理人員，導(dǎo)致廢氣的收集治理不規(guī)范，無法有效削減廢氣排放量。 

實(shí)驗(yàn)室單位應(yīng)加強(qiáng)對易揮發(fā)物質(zhì)的采購、儲存和使用管理; 建立易揮發(fā)物質(zhì)購置和使用登記制度; 同時建立廢氣收集和凈化裝置的運(yùn)行、維護(hù)和操作規(guī)程以及相關(guān)臺賬制度，明確設(shè)施的檢查周期，及時更換耗材。易揮發(fā)物質(zhì)應(yīng)密閉存儲，并采取措施減少存儲和使用過程中的廢氣排放。廢氣收集和凈化裝置應(yīng)在產(chǎn)生廢氣的實(shí)驗(yàn)前開啟，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)保證實(shí)驗(yàn)廢氣處理完全再停機(jī)，運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音、廢吸收液和廢吸附劑等次生污染均應(yīng)得到妥善處置，在條件許可的情況下可委托第三方進(jìn)行專業(yè)化運(yùn)維，切實(shí)降低實(shí)驗(yàn)室廢氣排放量。

來源：長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟（僅供分享交流不作商業(yè)用途，版權(quán)歸原作者和原作者出處。如有侵權(quán)，請?jiān)诤笈_留言，我們會第一時間刪除處理）