當(dāng)前，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是我國大氣污染防治的核心管控污染物，為臭氧、細(xì)顆粒物污染的重要前體物。*持續(xù)深化重點(diǎn)行業(yè)VOCs綜合治理，聚焦石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷等重點(diǎn)領(lǐng)域，持續(xù)推進(jìn)固定污染源VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝、聯(lián)網(wǎng)及規(guī)范化運(yùn)維工作，監(jiān)測數(shù)據(jù)合規(guī)性、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性已納入企業(yè)環(huán)保監(jiān)管與信用評價(jià)體系。嚴(yán)格的環(huán)保監(jiān)管要求，倒逼各行業(yè)工業(yè)企業(yè)規(guī)范建設(shè)VOCs在線監(jiān)測體系。目前部分企業(yè)因?qū)ΡO(jiān)測設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)、招標(biāo)技術(shù)規(guī)范認(rèn)知不足，出現(xiàn)設(shè)備選型不當(dāng)、安裝不規(guī)范等問題，導(dǎo)致設(shè)備無法滿足生態(tài)環(huán)境監(jiān)管要求，甚至產(chǎn)生數(shù)據(jù)異常、超標(biāo)追責(zé)等環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程
VOCs是誘發(fā)大氣臭氧污染、加劇霧霾天氣的關(guān)鍵污染物，常態(tài)化、精準(zhǔn)化監(jiān)測是VOCs綜合治理的核心基礎(chǔ)。我國VOCs監(jiān)測技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)兩個(gè)核心階段，早期以離線實(shí)驗(yàn)室人工采樣檢測為主要方式，該方式操作繁瑣、數(shù)據(jù)時(shí)效性差，僅能實(shí)現(xiàn)階段性抽檢，無法反映企業(yè)實(shí)時(shí)排放工況。
2018年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布實(shí)施HJ 1013-2018《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》，標(biāo)志著我國固定污染源VOCs在線監(jiān)測進(jìn)入規(guī)范化、普及化發(fā)展階段，行業(yè)統(tǒng)一的設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測規(guī)范正式落地。隨著大氣污染治理精細(xì)化推進(jìn)，VOCs監(jiān)測逐步從單一非甲烷總烴監(jiān)測，向多組分特征污染物監(jiān)測、無組織排放監(jiān)測、監(jiān)測與治污設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)控方向升級，設(shè)備檢測精度、運(yùn)行穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性持續(xù)提升，全面適配現(xiàn)階段重點(diǎn)行業(yè)VOCs精準(zhǔn)治理的監(jiān)管需求。
二、核心原理深度解析
工業(yè)固定污染源VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)為一體化成套監(jiān)測設(shè)備，核心由采樣單元、預(yù)處理單元、分析單元、數(shù)據(jù)采集傳輸單元四部分組成，各單元協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)廢氣VOCs濃度實(shí)時(shí)、連續(xù)、精準(zhǔn)監(jiān)測。
采樣單元為系統(tǒng)前端核心采集模塊，標(biāo)配伴熱式采樣探頭與全程伴熱管線，直接對接廢氣排放口，通過恒溫伴熱設(shè)計(jì)，將傳輸溫度穩(wěn)定控制在120℃及以上，有效規(guī)避高沸點(diǎn)VOCs組分在管線內(nèi)冷凝、吸附造成的監(jiān)測數(shù)據(jù)損耗，保障廢氣樣品的完整性與真實(shí)性。
預(yù)處理單元承擔(dān)樣品凈化功能，通過多級精密過濾、恒溫除濕、除油除塵等工藝，精準(zhǔn)去除廢氣中混雜的粉塵、水汽、油霧等干擾雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進(jìn)入分析單元造成傳感器污染、管路堵塞、檢測精度下降等問題，為核心檢測模塊提供潔凈、穩(wěn)定的檢測樣品。
分析單元是系統(tǒng)的核心檢測模塊，目前工業(yè)固定源監(jiān)測主流采用氫火焰離子化檢測器（FID）技術(shù)。該技術(shù)通過氫氣燃燒形成火焰，使廢氣中的VOCs組分發(fā)生電離產(chǎn)生離子流，離子流的電流強(qiáng)度與VOCs濃度呈線性正相關(guān)，可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)非甲烷總烴及各類特征VOCs組分的定量檢測，具備檢測精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、適配工況廣的優(yōu)勢。針對低濃度、無組織排放等特殊監(jiān)測場景，可搭配光離子化檢測器（PID）作為補(bǔ)充檢測手段，彌補(bǔ)單一技術(shù)的檢測短板。
數(shù)據(jù)采集傳輸單元負(fù)責(zé)全流程數(shù)據(jù)管控，實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)監(jiān)測原始數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，嚴(yán)格依據(jù)HJ 212-2017《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，將合規(guī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至屬地生態(tài)環(huán)境部門監(jiān)管平臺(tái)，同時(shí)支持本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、導(dǎo)出，滿足環(huán)保數(shù)據(jù)溯源、核查、歸檔的監(jiān)管要求。
三、技術(shù)優(yōu)勢與局限性
相較于傳統(tǒng)離線人工采樣檢測模式，VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)具備顯著技術(shù)優(yōu)勢。一是實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷連續(xù)監(jiān)測，分鐘級高頻輸出監(jiān)測數(shù)據(jù)，可精準(zhǔn)捕捉企業(yè)生產(chǎn)過程中廢氣排放的瞬時(shí)波動(dòng)、階段性超標(biāo)等情況，徹底解決離線采樣偶然性、滯后性的問題，監(jiān)測數(shù)據(jù)更具客觀性、代表性。二是數(shù)據(jù)全程可溯源、不可篡改，完全契合生態(tài)環(huán)境部門的環(huán)保核查與溯源監(jiān)管要求。三是具備聯(lián)動(dòng)調(diào)控能力，可與企業(yè)VOCs廢氣治理設(shè)備聯(lián)動(dòng)適配，當(dāng)監(jiān)測到廢氣濃度超標(biāo)時(shí)，可輔助調(diào)整治理設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)優(yōu)化治理效果，有效降低企業(yè)超標(biāo)排放的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)階段主流VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)仍存在一定技術(shù)局限性。一方面，設(shè)備工況適應(yīng)性存在短板，當(dāng)廢氣工況處于高濕度、高粉塵狀態(tài)時(shí)，若預(yù)處理單元配置規(guī)格不足、凈化能力有限，易引發(fā)檢測數(shù)據(jù)漂移、準(zhǔn)確度下降等問題，影響監(jiān)測結(jié)果有效性。另一方面，主流FID監(jiān)測設(shè)備需持續(xù)配套氫氣、高純空氣等氣源，設(shè)備運(yùn)維條件要求較高；針對石化、化工等高危防爆場景，需額外進(jìn)行防爆結(jié)構(gòu)改造，設(shè)備采購及整體運(yùn)維成本偏高，且需技術(shù)人員定期完成設(shè)備校準(zhǔn)、耗材更換、故障檢修等工作，常態(tài)化運(yùn)維壓力較大。
四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與招標(biāo)技術(shù)規(guī)范要求
目前我國VOCs固定污染源在線監(jiān)測已形成完善、*的*技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，是企業(yè)設(shè)備采購、招標(biāo)選型、驗(yàn)收運(yùn)維的核心合規(guī)依據(jù)。核心執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)包括HJ 1013-2018《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》、HJ 212-2017《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，同時(shí)設(shè)備安裝、驗(yàn)收、運(yùn)維可參照HJ 75-2017《固定污染源煙氣（SO?、NO?、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的通用技術(shù)要求執(zhí)行，全流程規(guī)范設(shè)備運(yùn)行與數(shù)據(jù)傳輸工作。
行業(yè)通用招標(biāo)技術(shù)規(guī)范對設(shè)備核心參數(shù)、資質(zhì)、運(yùn)維服務(wù)有明確要求。核心硬件參數(shù)方面，采樣管線全程伴熱溫度不低于120℃，非甲烷總烴檢出限、線性誤差、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確率等指標(biāo)需符合國標(biāo)限值要求，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)穩(wěn)定。資質(zhì)方面，合規(guī)設(shè)備需具備CCEP中國環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證，確保設(shè)備符合*環(huán)保監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，且數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議兼容屬地生態(tài)環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)，可直接完成聯(lián)網(wǎng)對接。運(yùn)維服務(wù)方面，行業(yè)通用要求供應(yīng)商提供不少于1年免費(fèi)質(zhì)保運(yùn)維服務(wù)，故障響應(yīng)不超過24小時(shí)，定期開展現(xiàn)場校準(zhǔn)、耗材更換，每年配合完成第三方比對監(jiān)測，保障設(shè)備長期合規(guī)穩(wěn)定運(yùn)行。
五、應(yīng)用場景與選型建議
不同行業(yè)生產(chǎn)工藝、廢氣組分、排放工況差異顯著，企業(yè)需結(jié)合自身行業(yè)特征、現(xiàn)場工況針對性選型配置VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)，避免設(shè)備適配性不足導(dǎo)致的合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。
石化、化工行業(yè)廢氣組分復(fù)雜，含硫、氯等腐蝕性雜質(zhì)，且生產(chǎn)區(qū)域多為防爆高危場景，廢氣濃度波動(dòng)范圍大。該行業(yè)優(yōu)先選用防爆型FID在線監(jiān)測系統(tǒng)，配套脫硫、除氯專用預(yù)處理模塊，抵御廢氣雜質(zhì)干擾，同時(shí)支持苯、甲苯、二甲苯等特征污染物精準(zhǔn)監(jiān)測，滿足行業(yè)專項(xiàng)監(jiān)管要求。
涂裝、家具制造行業(yè)廢氣含大量漆霧、醇類、酯類組分，漆霧易粘附堵塞采樣管路與濾芯。選型需重點(diǎn)強(qiáng)化預(yù)處理系統(tǒng)配置，搭載前置多級漆霧過濾、攔截模塊，從源頭規(guī)避設(shè)備堵塞、故障頻發(fā)等問題，保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。
包裝印刷行業(yè)VOCs整體排放濃度偏低、工況波動(dòng)頻繁，單一檢測技術(shù)難以兼顧高低濃度檢測精度。建議采用FID與PID技術(shù)組合的監(jiān)測設(shè)備，融合兩種技術(shù)的檢測優(yōu)勢，適配低濃度常態(tài)化監(jiān)測與高濃度峰值監(jiān)測場景，保障全工況數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。
工業(yè)園區(qū)無組織排放監(jiān)測具有點(diǎn)位分散、部署范圍廣、運(yùn)維難度高的特點(diǎn)，無需高精度組分分析設(shè)備。可選用小型網(wǎng)格化VOCs監(jiān)測設(shè)備，具備低功耗、易部署、免外接氣源的優(yōu)勢，適配多點(diǎn)位分散監(jiān)測場景，實(shí)現(xiàn)園區(qū)無組織排放常態(tài)化監(jiān)控。
企業(yè)設(shè)備選型除嚴(yán)格貼合*技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與招標(biāo)規(guī)范外，需優(yōu)先選擇具備屬地本地化運(yùn)維能力的供應(yīng)商，保障設(shè)備故障處置、定期校準(zhǔn)、比對監(jiān)測等運(yùn)維工作及時(shí)落地，從源頭規(guī)避設(shè)備失準(zhǔn)、停運(yùn)引發(fā)的環(huán)保處罰風(fēng)險(xiǎn)。
六、技術(shù)發(fā)展趨勢與展望
隨著我國大氣污染治理精細(xì)化、智能化升級，VOCs在線監(jiān)測技術(shù)持續(xù)迭代優(yōu)化，未來將朝著集成化、智能化、一體化三大核心方向發(fā)展。
一是設(shè)備模塊化集成升級。將傳統(tǒng)分散的采樣、預(yù)處理、分析單元高度集成，縮小設(shè)備體積、簡化安裝流程，降低設(shè)備安裝空間要求與后期運(yùn)維難度，有效縮減設(shè)備全生命周期運(yùn)維成本，適配更多復(fù)雜工業(yè)場景部署需求。
二是智能算法自適應(yīng)校正普及。依托AI智能算法，針對高濕度、高粉塵等復(fù)雜惡劣工況，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)修正、誤差自適應(yīng)校正，有效解決傳統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜工況下數(shù)據(jù)漂移、精度不足的問題，大幅提升設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性與監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
三是監(jiān)測治理一體化深度聯(lián)動(dòng)。打破監(jiān)測設(shè)備與治污設(shè)備的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)的深度數(shù)據(jù)互通、智能聯(lián)動(dòng)。基于實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動(dòng)精準(zhǔn)調(diào)控廢氣治理設(shè)備運(yùn)行功率、風(fēng)量、藥劑投加量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警、智能調(diào)控、精準(zhǔn)治污的全流程閉環(huán)管理，在保障達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，降低企業(yè)治理能耗與運(yùn)行成本。
對于工業(yè)企業(yè)而言，在合規(guī)配置VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，需兼顧當(dāng)下監(jiān)管要求與未來技術(shù)升級趨勢，優(yōu)先選擇具備功能拓展、算法升級空間的設(shè)備，適配后續(xù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新、監(jiān)管升級的需求，有效規(guī)避設(shè)備二次改造、更換的成本投入。
