《实验室挥发性有机物污染防治技术指南编制说明》

团体标准《实验室挥发性有机物污

染防治技术指南》编制说明

标准编制组

二零一九年**月

目录

1项目背景...............................................................1

1.1任务来源........................................................1

1.2工作过程.......................................................2

2制定标准的必要性................................................4

3制定标准的原则和依据.......................................6

3.1制定标准的原则............................................6

3.2制定标准的依据............................................6

3.3与现行法律、法规、标准的关系................7

4实验室VOCs排放情况.......................................8

4.1实验室数量和空间分布...............................8

4.2实验室VOCs排放特征.............................10

4.3实验室VOCs排放量.................................19

5实验室VOCs治理技术.....................................27

5.1VOCs废气治理技术概述...........................27

5.2实验室VOCs治理技术确定.....................34

6标准主要条款说明.............................................35

6.1标准名称......................................................35

6.2标准主题内容及适用范围..........................35

6.3规范性引用文件.........................................35

I

6.4术语及定义.................................................36

6.5标准编制思路.............................................37

6.6标准主要内容和依据.................................37

7贯彻标准的措施建议.........................................54

8其他应说明的事项.............................................55

8.1国内外标准情况.........................................55

8.2作为推荐性标准的建议及其理由.............56

8.2.1建议.........................................................56

8.2.2理由.........................................................57

II

1项目背景

1.1任务来源

近十几年来，各地采取了一系列大气污染治理措施，空气中主要

污染物浓度逐年下降，但大气污染物排放总量仍然超过环境容量，空

气质量与国家新标准和公众期盼依然存在较大差距，大气污染复合型

特征突出，城市正常运转和市民日常生活产生的污染物所占比重越来

越大，大气污染防治形势十分严峻。

以北京市为例，其高校、科研院所和企业研发实验室众多，据不

完全统计，北京市175多个高等院所和职业学校，每个学校都很有很

多的实验室，拥有大量的有机废气排放口。北京市有1250家研究院

所，这些院所也有很多涉有机废气排放的实验室，北京市还有213家

检测机构，均涉及到大量的有机溶剂使用和废气排放。实验室的有机

废气多直接排放，仅有少数的实验室采取了净化措施。而根据北京市

大气污染防治条例第六十条规定：向大气排放粉尘、有毒有害气体或

恶臭气体的单位，应当安装净化装置或者采取其他措施，防止污染周

边环境。实验室有机废气多直排的现状与当前管理要求不符，从而影

响了环境空气质量的改善、不利于实验室人员及周边人群的身体健

康。

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气

污染防治法》和《大气污染防治行动计划》，控制和减少实验室的

VOCs排放，引导实验室从有机溶剂使用登记及操作规范、通风柜技

术参数选择、有机废气的收集和治理等方面进行改造，鼓励采用先进

的VOCs治理技术，引导其VOCs治理技术的发展方向，从而减少实

验室VOCs排放和改善北京市大气环境质量，特制定本标准。

1

1.2工作过程

（1）2017年12月，成立本标准的项目编制组;

（2）相关资料收集、实验室现场调研；掌握实验室VOCs治理

技术及应用状况。

调研北京市现有实验室VOCs治理技术水平和排放现状，广泛研

究欧盟、日本、美国实验室及相关场所污染控制技术和控制水平，结

合北京市环境改善的目标以及实验室治理技术发展水平，初步提出实

验室VOCs污染防治技术。

（3）开展不同类型、不同治理技术水平的实验室VOCs排放监

测，掌握实验室VOCs排放现状。分析实验室VOCs排放特征及减排

潜力，初步编制实验室VOCs污染防治技术指南草案。

（4）对标准草案框架进行调整，从实验室VOCs的产生到排放

过程，将主要内容集中于有机溶剂的使用记录及操作规范要求、VOCs

收集和VOCs末端治理及监管要求，形成标准工作组讨论稿。

（5）2018年5月23日组织召开专家研讨会，来自国药集团化

学试剂北京分公司、北京大学、河北先河正源、北京市固体废物和化

学品管理中心有关专家分别就有机溶剂销售、实验室环保安全形势、

实验室VOCs治理及实验室固废状况进行介绍，并对标准工作组讨论

稿逐条进行讨论和质询。

（6）2018年6月，根据专家意见对讨论稿进行修改和完善，开

展了部分实验室模拟实验VOCs测试，进一步掌握实验室VOCs排放

情况。

（7）2018年7月10日，进一步增加模拟实验并修改规范及编

制说明。

（8）2018年7月~9月，根据意见和建议，对标准进行修改和完

善，形成实验室VOCs污染防治技术指南编制说明。

2

（9）2019年3月~5月，对典型实验室装化装置前后浓度进行补

充监测和调研，对净化技术的效率、技术参数等方面进行论证，并补

充相关支撑材料。根据专家意见对文本和编制说明进一步地修改和调

整。

3

2制定标准的必要性

（1）实验室VOCs排放是大气污染的重要来源

实验室主要集中在高校、科研机构、检测机构和企业中的检验研究部

门等，这些实验室相对来说比较分散，有的处于市中心，或者居民聚集区。

各类实验室（分析实验室、无机实验室、物化实验室、有机合成实验室和

生化实验室等）使用的有机溶剂种类繁多，实验过程产生的废气种类复杂，

大多属于有毒有害物质。目前化学实验室废气排放绝大多数采用的是直接

排放的方式，一般实验室均采用管道集中到楼顶，用风机直接排放的方式，

也有的实验室采用分散式排风扇直接排放，基本上都未对废气进行处理，

只有少数国家重点实验室对废气进行处理后排放，缺少相应的污染控制对

策和规划。

（2）污染防治技术指南制定是实施有效大气环境管理的迫切需要

目前，当前大气污染日益呈现复合型的特点，主要表现在能见度低

（PM2.5浓度高）、大气氧化性强（意味着形成光化学烟雾危险性增强）。

如何有效控制大气复合型污染，已成为各级环境管理部门面临的重点任务

之一。

实验室大气污染的治理和监管一直是大气环境管理中的薄弱环节，主

要原因在于环境管理部门尚未针对实验室排放VOCs技术指南和相关标

准，导致高校、科研机构及企业研发实验室缺乏相应改造动力和依据。因

此，能否根据实验室污染源污染物排放特征，有针对性地建立较为完善的、

可操作性强的污染防治技术指南，对于提高实验室污染源管理水平，减少

实验室VOCs排放具有重要的作用。

（3）标准的制定可填补首都环境管理缺失环节的空白

我国从国家层面上还没有相应的实验室大气污染物排放标准对其进

行限制和要求，需要制定适用于实际情况的实验室VOCs污染防治技术指

4

南，完善对其的环境管理和控制。

因此，亟须制定实验室VOCs污染防治技术指南，指导实验室各单位

从源头控制、过程控制和末端控制和管理对实验室进行改造，减少实验室

有机废气的排放，减轻对大气环境的影响和人体健康的损害。

5

3制定标准的原则和依据

3.1制定标准的原则

（1）遵循国家有关的法规和技术政策，标准的制定必须以国家环境

保护相关法律、法规、政策和规章为依据，参照中华人民共和国环境保护

法、中华人民共和国大气污染防治法、北京市大气污染防治条例、环境标

准管理办法及国家环境保护标准制修订工作管理办法等。

（2）在充分调研现有控制技术的基础上预测未来挥发性有机物污染

物控制技术发展水平，在标准制定过程中，参照发达国家实验室及相关污

染源的排放限值，体现标准的先进性和前瞻性原则。

（3）本标准限值制定是在调研国内相关实验室运行的技术和经济指

标、监测实验室VOCs排放情况，另外借鉴国外先进的VOCs控制技术，

结合环境空气质量要求和总量控制要求，提出一套客观、科学的实验室

VOCs污染防治技术路线及分阶段实施计划，使本标准实施具有极强的可

行性和可操作性。

（4）本标准制定过程中将充分借鉴国外发达国家已有成果、根据国

外控制技术发展情况，结合国内工艺和技术发展现状提出符合首都要求的

实验室VOCs污染防治技术指南。

3.2制定标准的依据

（1）中华人民共和国环境保护法

（2）中华人民共和国大气污染防治法

（3）环境标准管理办法及国家环境保护标准制修订工作管理办法

（4）GB/T15432环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法

（5）GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方

法

6

（6）HJ/T38固定污染源排气中非甲烷总烃的测定气相色谱法

（7）HJ/T55大气污染物无组织排放监测技术导则

（8）HJ/T373固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行）

（9）HJ/T397固定源废气监测技术规范

（10）HJ583环境空气苯系物的测定固体吸附/热脱附-气相色谱法

（11）HJ584环境空气苯系物的测定活性炭吸附/二硫化碳解析-气

相色谱法

（12）HJ732固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法

（13）HJ734固定污染源废气挥发性有机物的测定固定相吸附-热

脱附/气相色谱-质谱法

3.3与现行法律、法规、标准的关系

《中华人民共和国环境保护法》第四十二条排放污染物的企业事业

单位和其他生产经营者，应当采取措施，防治在生产建设或者其他活动中

产生的废气、废水、废渣、医疗废物、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及

噪声、振动、光辐射、电磁辐射等对环境的污染和危害。

《中华人民共和国大气污染防治法》第十八条向大气排放污染物的，

应当符合大气污染物排放标准，遵守重点大气污染物排放总量控制要求。

《中华人民共和国大气污染防治法》第四十五条产生含挥发性有机

物废气的生产和服务活动，应当在密闭空间或者设备中进行，并按照规定

安装、使用污染防治设施；无法密闭的，应当采取措施减少废气排放。

7

4实验室VOCs排放情况

4.1实验室数量和空间分布

实验室主要集中在高校、科研机构、检测机构、工业企业和行政事业

单位中的检验研究部门等，这些实验室相对来说比较分散，有的处于市中

心，或者居民聚集区。各类实验室（分析实验室、无机实验室、物化实验

室、有机合成实验室和生化实验室等）使用的有机溶剂种类繁多，实验过

程产生的废气种类复杂，大多属于有毒有害物质。目前化学实验室废气排

放绝大多数采用的是直接排放的方式，一般实验室采用管道集中到楼顶，

用风机直接排放的方式，也有的实验室采用分散式排风扇直接排放，基本

上都未对废气进行处理，只有一部分国家重点实验室对废气进行处理后排

放。

全国有2688所普通高等学校，数万家科研院所，各类涉及有机溶剂

使用或产生有机废气的实验室数量非常多，以北京市为例，地区内有175

多所高等院校和职业学校，每个学校都有很多的实验室，这些实验室有很

多排气口，拥有1250家研究院所，这些院所也有很多涉有机废气排放的

实验室，北京市还有213家检测机构，均涉及到大量的有机溶剂使用和废

气排放，但都基本没有末端治理设备，部分采取活性炭吸附法进行废气处

理。这些实验室导致相当量的VOCs排放，是大气VOCs重要来源。但其

排放未纳入全市污染物排放清单，也未有相应的污染控制对策和规划。

8

图4-1北京市高校实验室分布情况

再具体到北京市海淀区，该区教育资源丰富，高校和科研机构云集，

高新技术及研发企业也较多，这些单位由于教学、科研、研发、生产等活

动较多，导致各类实验室数量很多。由于未有实验室台账，本研究主要基

于海淀区实验室危险废物监管单位台账作为研究对象，这些单位所拥有的

实验室也是海淀区的主体。2016年海淀区有147家实验室危险废物监管

单位，涵盖了高等院校、科研院所、行政事业、工业企业和检测机构，各

类数量占比如图所示，科研院所数量占比较大，检测机构数量占比较小。

图4-2海淀区实验室危废监管单位数量占比

9

4.2实验室VOCs排放特征

（1）典型实验室VOCs排放监测（离线）

对典型的实验室有组织和无组织有机废气进行测试，按照《固定污染

源废气-挥发性有机物的采样-气袋法》（HJ732)进行采集样品，运回实验

室采用气相色谱-质谱法进行非甲烷总烃和苯系物的测定。

表4-1典型实验室有机废气排放水平

非甲烷总

类别苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯异丙烯

烃

1#15.30.07080.05170.01480.07580.00880.0097

有组2#39.60.00650.197-0.01230.006-

织3#36.10.01220.325-0.02460.00390.003

平均值30.670.030.190.010.040.010.01

1#28.70.06650.07540.0070.00950.0107-

无组2#30.10.00860.2940.00660.00850.00410.0101

织3#28.40.02370.08770.00180.00180.0038-

平均值29.070.030.150.010.010.010.01

实验室有组织非甲烷总烃平均值为30.67mg/m3，苯系物的浓度范围

在0.01~0.19mg/m3。但根据当时实验负荷状况推测，如果正常的实验状态

下非甲烷超标可能性很大；无组织排放水平较高，基本与有组织排放相当，

说明了实验室的有机废气未得到有效的收集，呈现面状污染的态势，影响

实验人员的健康，VOCs排放也影响空气质量。

（2）实验室模拟实验排放监测

10

由于实验室有机废气排放具有间歇、不连续的特点，且通常持续时间

不长，因此在联系测试的实验室时候碰到较大的困难，且难于捕捉到正常

的实验状态。因此，我们设计了几组涉及常见的有机溶剂（间二甲苯、环

己酮、二乙二醇二甲醚和苯甲醇）在通风柜里进行水浴实验。

图4-3有机溶剂在通风柜内水浴实验

实验一：

选取四种有机溶剂，分别为间二甲苯、环己酮、二乙二醇二甲醚和苯

甲醇。置于通风柜内，在水浴42℃的条件下测进行实验，测定VOCs浓

度。

图4-4四种有机溶剂水浴状况下VOCs浓度

将间二甲苯、环己酮、二乙二醇二甲醚和苯甲醇各取50mL于烧杯

11

中，分别置于42℃的水浴锅中，在打开通风设备的条件下，于通风柜中

测得空气中4种有机物挥发浓度平均值为50.6mg/m3，如图4-4所示。

(a)(b)

(b)(d)

图4-5单一有机溶剂水浴VOCs浓度

图4-6两种有机溶剂水浴VOCs浓度

四种有机物单独测量，分别将某种有机物放置于42℃的水浴锅中，

在打开通风设备条件下，在通风柜内测得间二甲苯、环己酮、二乙二醇二

甲醚和苯甲醇的平均值分别为13.8mg/m3、23mg/m3、9.2mg/m3和4.6

mg/m3，如图4-5所示。同上述实验方法，任取两种有机物测得其通风柜

12

内浓度平均值为36.8mg/m3，如图4-6所示。由上述两组实验可以看出单

一有机物挥发浓度较低，但随着有机物种类的增多，VOCs浓度逐步提高。

实验二：

考虑到实际实验室中，对于有机溶剂的使用量以及实验温度有更高的

需求，提高水浴温度来进行实验测定VOCs浓度。4种有机溶剂（间二甲

苯、环己酮、二乙二醇二甲醚和苯甲醇）各取100mL，在通风柜内置于

70℃水浴锅中，测得挥发有机物浓度结果如下：

（a）（b）

（c）（d）

图4-7一种（a）、两种（b）、三种（c）、四种（d）有机溶剂水浴VOCs浓度

如图所示，测定一种到四种有机溶剂的VOCs浓度，其平均挥发浓度

分别为20.7mg/m3、34.5mg/m3、138mg/m3、172.5mg/m3。与上次实验4

种有机物挥发浓度平均值50.6mg/m3相比有明显提高。对比本次实验结果

与上次实验结果，可以得出有机溶剂的使用量越多，使用种类越多，以及

所需温度越高，其挥发度越高。

13

（a）（b）

图4-8环己酮和间二甲苯（a）、苯甲醇和二乙二醇二甲醚（b）水浴VOCs浓度

如图所示，上述组合的平均挥发浓度分别为43.7mg/m3、105.8mg/m3。

由不同种有机物组合实验结果可以看出，不同有机溶剂的挥发度不同，且

差别较大。实际的实验室中，对于挥发性有机物的使用不仅局限于一种或

两种，且用量以及温度都可能有更高的需求，因此初步推断正常的实验室

操作下VOCs排放产生浓度将超过实验状态下的模拟值。因此，实验室挥

发性有机物的排放治理和控制管理非常必要。

（3）典型实验室VOCs排放连续监测

此外，还对北京市某高校化学与工程系实验楼、医学实验楼的典型实

验室和化学实验楼排气筒开展了VOCs浓度水平实际监测。监测仪器为便

携式PID仪器，放置于通风柜内、实验室内、排风管道，对VOCs浓度

进行连续监测，每10秒取一个数据（数据单位为mg/m3）。

14

图4-9北京某高校化学与工程实验楼、医学实验楼、化学实验楼实地调研

a）化学与工程实验楼

化工实验楼中，分别将检测仪器放在两个通风柜内。实验的不连续和

间歇性，通风柜内的VOCs浓度同样具有不连续、间歇的特点。通风柜A、

B每日的平均浓度和最大浓度如图4-10、图4-11所示。可以看出，实验

室VOCs浓度具有很强的波动性和瞬间排放的特点，最大值与平均值可相

差40多倍。由于通风柜处于无操作的时间较多，因此平均浓度较低，通

风柜A、B内平均浓度分别为1.6和1.3mg/m3，日间平均浓度有所差异，

但变化不大。在涉及有机溶剂较多的实验状态下，通风柜内的VOCs迅速

增加，通风柜A、B内最大浓度分别为53.2和60.6mg/m3，日间最大浓度

差异也比较大，日最大值可达140.7和231.0mg/m3。

15

图4-10通风柜日平均VOCs浓度变化

图4-11通风柜日最大VOCs浓度变化

实验活动时间和VOCs浓度呈现高度相关，从实验室VOCs排放浓度

的逐时分布来看，主要集中在上午的10时~11时和下午的13、15~17时，

与实验作业作息、实验类型和进度有关，具有较强的随机性。通风柜A

和B中VOCs的总体平均浓度不高，分别为10.1和14.6mg/m3。

图4-12通风柜A各时段VOCs浓度

16

图4-13通风柜B各时段VOCs浓度

b）医学实验楼

医学实验室主要进行药学和临床应用实验，涉及有机溶剂种类较多，

但用量不大，未有相关用量统计数据。通风柜和室内每日的平均浓度和最

大浓度如图4-14、图4-15所示。可以看出，实验室VOCs平均浓度稍高

于通风柜内平均浓度，可能有些试剂的使用和配置没有在通风柜中进行。

通风柜内VOCs浓度的波动性和瞬间排放的特点强于室内浓度变化，最大

值与平均值可相差22倍左右。由于实验室处于无操作的时间较多，因此

平均浓度较低，通风柜和室内平均浓度分别为1.3和1.6mg/m3，日间平

均浓度有所差异，但变化不大。在涉及有机溶剂较多的实验状态下，通风

柜内的VOCs迅速增加，通风柜和室内最大浓度分别为32和11.2mg/m3。

虽然通风柜内最大浓度高于室内，但平均VOCs浓度室内更高，可能一些

毒性不大的有机溶剂并没有在通风柜内操作。

17

图4-14日平均VOCs浓度变化

通风柜内

30实验室内

25

320

/m

mg

15

10

最大浓度

5

0

25日26日27日28日29日

图4-15日最大VOCs浓度变化

实验活动时间和VOCs浓度呈现高度相关，从VOCs排放浓度的逐时

分布来看，一天中VOCs浓度波动较大，选定1mg/m3以下的值为背景值，

通风柜内操作主要集中在上午的10时和下午的17~19时，实验室内操作

主要集中于上午的10时和下午的14、18~20时，与实验作业作息、实验

类型和进度有关，具有较强的随机性。实验室VOCs浓度与通风柜浓度变

化有一定相关性，通风柜内VOCs浓度高时，室内VOCs浓度也高于背景

值，此外可以看出部分时间的实验在通风柜外进行。

18

图4-16通风柜各时段VOCs浓度

图4-17实验室各时段VOCs浓度

4.3实验室VOCs排放量

为定量化实验室由于有机溶剂使用导致的VOCs排放量，选择海淀区

为典型区域作为研究对象，根据海淀区实验室不同单位类型数量占比，向

6家科研院所、5家高等院校、4家工业企业、3家检测机构、2家行政事

业单位发放了实验室有机溶剂使用情况及有机废气治理调查表（如表4-2

所示）。

表4-2实验室有机溶剂使用及有机废气处理情况调查表

类别1#2#3#4#5#6#

实验室名称

实验室类型

实验室面积（平方米）

有机溶剂1名称

19

有机溶剂1使用量

VOCs含量

有机溶剂2名称

有机溶剂2使用量

VOCs含量

有机溶剂3名称

有机溶剂3使用量

VOCs含量

有机溶剂4名称

有机溶剂4使用量

VOCs含量

有机溶剂5名称

有机溶剂5使用量

VOCs含量

有机溶剂6名称

有机溶剂6使用量

VOCs含量

有机溶剂7名称

有机溶剂7使用量

VOCs含量

是否有废气收集装置

是否有废气处理装置

注：1、使用量为2016年一年的使用量；2、实验室类型包括：物理实验室、化学实验

室、生物实验室或其他类型（请注明）；3、有机溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、氯仿、

二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醚、乙腈、正已烷、石油醚、正丁醇；4、如有废气收

集装置，请注明收集装置名称；5、如有废气处理装置，请注明废气处理技术；6、表中

仅预留了7种有机溶剂使用情况，6个实验室，不够的话，请自行添加表格。

选择某高校实验室有机溶剂使用情况，对调查的情况进行部分说明。

按照提供的有机溶剂种类，该校年使用有机溶剂13.9吨（图4-18）。使

20

用量最大的5种有机溶剂分别为乙醇、甲醇、丙酮、甲苯和氯仿。乙醇的

年使用量最大，为9.6吨，甲醇和丙酮年使用量超过1吨。该实验室有机

溶剂使用种类较多，但除前5位有机溶剂外，其他溶剂使用量不大。

图4-18某实验室各有机溶剂年使用量

图4-19为该实验室各有机溶剂年使用量占比情况，乙醇使用量占比

高达69%，甲醇、丙酮和甲苯各占比10%、9%和6.35%，其他有机物使

用量均低于5%。可以看出，高校实验室有机溶剂使用种类繁多，产生废

气种类复杂。

21

图4-19某实验室各有机物使用占比

4.3.1排放量核算方法

实验室VOCs排放量采用排放因子法，

EEFiiN

i

）/n

EFiAj,n(1回收

EF

E为实验室VOCs排放量，吨；i为不同单位类型（高等院校、科

A

研院所、工业企业、行政事业和检测机械）VOCs排放强度，吨/家。jn,为

同一单位类型不同样本实验室不同有机溶剂使用量，回收为有机溶剂回收

量，视同为有机溶剂进入废液（或危废）比例，n为调查的样本。

4.3.2活动水平

为获取有机溶剂使用和回收量等活动水平数据，了解北京市实验室有

机溶剂管理使用情况，了解其有机废气收集和净化措施情况，发放了实验

室有机溶剂使用情况调查表，实地现场考察了高校实验室、社会化检测机

构、研究所的涉及有机溶剂使用的实验室。

（1）高校实验室

对北京某高校的实验室进行了现场调研，该高校实验室数量众多，有

机废气基本是直接排放，排放口众多，仅化学学院楼顶上有200多个排口。

22

图4-20北京某高校化学学院实地调研

（2）社会化检测机构实验室

某社会化测试单位是比较典型的社会化检测机构，服务项目涉及了食

品药品、环境、电子电气产品、消费品等多个行业的检测，对其环境检测

实验室进行了实地考察。目前3个有机前处理室，均安装通风柜收集有机

气体，有2个仪器室，均安装有集气罩，废气经收集后经活性炭处理。

图4-21检测机构实验室实地调研

（3）研究所-中科院某研究所

23

中科院某研究所是化学领域专业性极强的科研院所，主要学科方向为

高分子科学、物理化学、有机化学、分析化学、无机化学。目前有4栋楼

涉及有机溶剂使用的实验楼，实验室200多个。新建的5号实验楼实验室

的废气经通风柜收集后，再由活性炭进行处理后排放，并且药品储藏柜也

有废气收集治理措施。

图4-22中国科学院某研究所实验室实地调研

4.3.3排放因子

根据调查表反馈情况，分别汇总各个单位有机溶剂使用量，基于上述

核算公式，得到不同单位类型实验室VOCs排放强度，如图4-23

所示，高等院校、工业企业、行政事业、检测机构、科研院所实验室VOCs

排放强度分别为2.78、3.06、1.39、3.34和2.98吨/家。检测机构VOCs

24

强度较大，主要与其业务量和有机溶剂使用量较大有关。

图4-23不同单位类型实验室VOCs排放强度

图4-24不同单位类型实验室VOCs排放贡献比例

根据上述方法对海淀区实验室VOCs排放量进行核算，2016年海淀

区实验室VOCs排放量417吨。虽然检测机构单位VOCs排放强度较大，

但由于数量较小，因此总体排放贡献为11%。科研院所数量较多，单位排

放强度也不小，因此排放占比最大，为58%。高等院校、工业企业分别贡

献了13%，行政事业单位实验室数量少、排放强度不大，因此排放贡献最

小。同样基于该方法测算得到北京市实验室VOCs排放量约为4500吨左

25

右，该方法与按经验系数推算的情况差不多，北京市纳入危险管理的有

300家实验室，年产生废液量约2500吨，推算其有机溶剂使用量约1.5

万吨，按照30%挥发大气中，其排放量为4500吨。但由于活动水平和经

验系数具有较大的不确定性，需要进一步提高样本数量和活动水平的调查

来进行更准确的核算和估计。但从当前的排放态势可以看到，实验室

VOCs排放量在总量中占有一定的比例，且具有较大的减排潜力，需要引

起足够的重视。

26

5实验室VOCs治理技术

5.1VOCs废气治理技术概述

固定污染源VOCs废气治理技术可分为回收和销毁两种方式。

回收是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择

性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物，主要有吸附、吸收、冷凝及

膜分离法。回收的挥发性有机物可以直接或经过简单纯化后返回工艺过程

再利用，以减少原料的消耗，或者用于有机溶剂质量要求较低的生产工艺，

或者集中进行分离提纯。

销毁主要是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂和微生物等将有

机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物，

主要治理技术有直接焚烧、蓄热式直接焚烧、催化燃烧、蓄热式催化燃烧、

生物法、光催化氧化、等离子体破坏等。

5.1.1吸附法

吸附法是利用吸附剂（如活性炭、活性炭纤维、分子筛、沸石等）对

废气中各组分选择性吸附的特点，将气态污染物富集到吸附剂上后再进行

后续处理的方法，适用于低浓度有机废气的净化。典型工艺流程如图6-1

所示。

达标排放

VOCs废气阻火器吸附塔风机

图5-1吸附法处理VOCs废气工艺流程图

27

吸附法适用于处理各类工艺的VOCs废气，但需要及时更换吸附剂，

以保证治理设施的治理效率。设备初次投入成本较低，但运行费用较高，

且产生危险固废。

吸附法通过原位再生手段，可与其他技术联用，如吸附-冷凝回收法，

吸附-催化燃烧法等，提高治理效率，大大减少耗材成本和危险固废产生

量。

5.1.2吸附-冷凝回收法

吸附-冷凝回收法是利用吸附剂将废气中的有机物富集，饱和后用高

温氮气、水蒸气、电加热等方法对吸附剂进行脱附再生，吸附剂再生后可

循环利用，脱附出的有机物通过冷凝、油水分离等工艺分离回收，可实现

资源的二次利用。

吸附-冷凝回收法具有治理效率高、吸附剂可循环利用、具有一定的

经济效益以及适用面广等特点。其缺点是处理设备庞大，需要较高的设备

投入，当处理体系中含有烟、粉尘、油等物质时，废气必须经过预处理；

污染物种类复杂时，回收后的溶剂需要进一步处理才能使用。适用于

VOCs废气组分单一，有回收价值的工艺废气。

目前常用的吸附剂再生技术有水蒸气再生、热气流（空气或惰性气体）

再生及加热-降压再生。典型的水蒸气脱附再生-冷凝回收法工艺流程如图

5-2所示。

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吸附器

达标排放

废气收集

预处理系统送风机吸附器

系统

蒸汽

吸附器

不凝气

冷凝器

凉水塔

储液器溶剂分离器

污水处理系统

图5-2水蒸气再生-冷凝回收法处理VOCs废气工艺流程图

高温水蒸气直接与活性炭接触并加热炭层，吸附的VOCs在高温下被

脱附随水蒸气一同排出，脱附后的气体经冷凝、油水分离等过程回收有机

溶剂。此工艺的缺点是产生含有机物的废水，需进一步处理达标后排放。

若采用热气流为脱附介质可避免产生含有机物废水，但在高温条件

下，炭层与富集后的脱附气存在引燃风险。

加热-降压再生法一般使用水蒸气间接加热炭层，避免炭层温度过高，

可有效降低炭层引燃风险，并通过降压手段提高脱附效果，但设备初次投

入成本较大。

吸附-冷凝回收法适用于VOCs浓度≥1000mg/m3的有机废气，适宜温

度为0~45℃，单套装置适用气体流量范围为10000-150000m3/h，可用于

处理使用溶剂型胶粘剂的复合车间产生的VOCs废气。吸附-冷凝回收设

施的安装与运行需满足《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ

2026-2013）。

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5.1.3热力氧化法

热力氧化法包括直接焚烧、蓄热式直接焚烧、催化燃烧和蓄热式催化

燃烧。直接焚烧法燃烧时温度约为700℃，持续处理需要废气中VOCs浓

度较高；蓄热式直接焚烧法是采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄

积在蓄热体中，高温蓄热体直接加热待处理废气，具有良好的节能效果；

催化燃烧法是将废气通过催化剂床层，在催化剂作用下使有机废气燃烧达

到去除废气中有害物质的方法，由于催化剂的存在，催化燃烧的起燃温度

约为250～300℃，能耗远比直接焚烧法低，也较易实现；蓄热式催化燃

烧法通常利用蜂窝状的陶瓷体作为蓄热体，将催化反应过程所产生的热能

通过蓄热体储存并用以加热待处理废气，充分利用有机物燃烧所产生的热

能。与常规催化燃烧法相比，蓄热式催化燃烧法可以大大降低设备能耗，

主要应用于处理较低浓度（一般在500~3000mg/m3之间）的有机废气。

热力氧化法与吸附法结合，可用于处理大风量、低浓度的VOCs废气，

典型的吸附-催化燃烧法工艺流程如图6-3所示。低浓度VOCs废气经吸

附器吸附-脱附后变为高浓度VOCs废气，再经催化燃烧装置处理后达标

排放，产生的热能可回收利用。

吸附器

达标排放

废气收集

预处理系统吸附器排风机

系统

吸附器

空气

催化燃烧器脱附风机混合器补风机除尘器

图5-3吸附-催化燃烧法处理VOCs废气工艺流程图

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5.1.4低温等离子体法

低温等离子体法是通过高压放电，获得低温等离子体，即产生大量高

能电子、离子和自由基等活性粒子可与各种污染物如CO、HC、NOx、SOx、

H2S等发生作用，转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质，从

而使废气得到净化。

等离子体反应器几乎没有阻力，系统的动力消耗非常低；装置简单，

反应器为模块式结构，易于搬迁和安装；不需要预热时间，可以即时开启

与关闭；所占空间较小；抗颗粒物干扰能力强，对于油烟、油雾等无需进

行过滤预处理。但要将不同的化学键打开，需要的能量不同，特别是对于

混合气体的净化，有些分子容易被破坏并被彻底氧化，而有些分子则不易

被破坏或者只是降解而未被彻底氧化，可能产生二次污染。

低温等离子体工艺流程如图5-4所示。