采用可持续方案增强办公家具的环保性

为了防止家具制造过程产生污染,并提高生产工艺的可持续性,我们需要提供设施可行的选择方案以减少办公家具制造过程中所产生的挥发性有机化合物VOC排放量,并将这一方法应用于整个木制家具行业——Frank S Luisser 和Marc A Rosen,加拿大安大略理工大学

 

加拿大家具行业在制造生产的过程中产生的废物会影响到土地、空气和水的质量。

美国环境保护署指出,木家具行业对环境造成的最大不利影响源于其挥发性有机化合物(VOC)的排放,特别是甲苯、甲醇和二甲苯成份。

VOC是一种含碳物质,蒸发迅速,会导致酸雨和温室效应现象,而且在阳光照射下会与氮氧化物反应,形成低浓度臭氧,它是烟雾的一种成分。烟雾将影响健康和房屋的质量。

美国木家具行业每年排放约6万吨VOC,但加拿大和美国自20世纪90年代以来已显著减少了VOC排放量。

办公家具屏风隔断的制造过程中释放的大部分污染物都是VOC的排放。(办公家具是木制家具行业的一部分)

有不少策略方案用于减少制造操作和工艺中的VOC排放量,从而改善办公家具屏风隔断的质量,本文作者经过调查后对有效的减排方案进行了初步筛选。

该调查采用了安大略省环境部规定的污染预防方法。在筛选过程中,采用质量平衡法估算了典型工厂的VOC基线排放量,并采用实际标准和权重确定、筛选了污染预防措施。

有几项措施被认为是可行的,包括实施最佳管理方案、停止对不可见部件进行喷漆、转变粘合工艺、回收溶剂以及修整附件。

随后,对减少制造办公家具屏风隔断中挥发性有机化合物的排放机会进行了初步分析,以验证其可行性。

在本文中,基于技术、环境和经济等方面的考量,选定出可以减少办公家具屏风隔断制造操作中VOC排放水平的措施,再(基于之前初步筛选的结果)进行了更全面的分析。

此外,还考虑了可行措施的影响因素,并制定了相关指标跟踪并评估其影响程度。

 

VOCs的影响

许多对于VOC的调查报告显示了其对人的影响以及对VOC的控制情况。其中许多与制造业等工业的运营有关。

加拿大魁北克市的家庭在冬季进行了一项研究,调查了室内中哪些成分来源让屋内人员会接触到VOC,该研究以96个家庭为样本,连续7天测量了26种VOC的浓度。

在那项研究中,研究了住房特征的相关性。此外,对4种不同类型的工人(房屋油漆工、清漆工人、汽车油漆工和加油站工人)采用了环境和生物监测法,评估了26种挥发性有机化合物对工作场所的影响。

本文综述了近年来建筑材料和家具装饰品中的反应产物对室内空气质量的影响。

而且之前已经对木质家具的室内VOC浓度、木质复合材料(如中密度纤维板、刨花板和强化木地板)以及建筑材料中粘合剂的甲醛VOC排放总量进行了研究。

此外,还对几种非或低排放建筑材料的VOC排放进行了检查,并与传统建筑材料的VOC排放情况进行了比较。

此外,美国联邦应急管理局(Federal Emergency Management Administration)也对其临时住房中的甲醛和其他VOC排放进行了调查,结果表明,复合木制品、密封剂和乙烯基覆盖物的广泛使用,加上与材料表面积相关的低空气交换率,可能导致一些挥发性有机化合物和甲醛的浓度变高。

对此,我们提出了控制家具制造业VOC排放的方法。例如,在一年多时间内评估了制造家具时手动和自动喷漆操作过程中,用于VOC排放控制的生物滴滤器的性能。

根据测试结果对系统性能进行了更改,以确保排放的气体符合法律规定的空气质量。

还研究了如何控制脲醛树脂粘合的人造地板复合材料在各种制造过程中甲醛与VOC排放总量,重点研究了不同表面涂饰材料的VOC排放变化情况。

此外,一项关于用室内空气生物处理法去除挥发性有机化合物的潜在机会和挑战的调查报告表明,需要进行技术创新、制定出具体的测试方案,并更好地了解微生物活性和微量浓度下基层物质的吸收机制。

对生物过滤法在VOC排放控制中的潜力进行了研究,结果表明,生物过滤法的投资和运行成本较低,其性能与其他减排系统相当。

此外,我们还研究了通过添加火山灰作为脲醛树脂的清除剂,降低家具材料和木制复合材料的甲醛与VOC排放总量的方法,了解它改善室内空气质量的潜在性。

我们还发现通过绿色公共采购能够促进环保家具的使用,家具制造商采用的生态设计策略也起到了同样的效果。

更广泛地说,工业生态学和可持续工程在应用于工业运营时也进一步推广了环保家具。

美国环境保护署(EPA)经过了十多年一直积极地采取相关措施确保VOC排放得到充分管理。美国环保署空气质量规划与标准办公室于1996年制定了一项控制木家具生产过程中挥发性有机化合物排放的指南。

该文件概述了排放控制技术、示范工厂的发展和相关的排放估计数值,以及实施合理可用的控制技术来把控木家具行业VOC排放对环境和成本的影响。

EPA国家风险管理研究实验室进行的调查,对已转化为低VOC/HAP木家具涂料的木家具生产设施进行了案例研究,证明低VOC/HAP涂料已成功应用于部分木家具制造过程,之后其他类型的木家具生产设施也可以实现类似的效果。

2004年,美国环保署发布了一份针对木制家具制造业的国家有害空气污染物排放标准(NESHAP)实施文件。美国环保署开发的许多信息为本文所报道的研究提供了指导方针。

 

相关的可持续性措施

本节评估了几种有助于减少VOC排放和提高可持续性的最佳管理实践的可行性,实践包括应用标准的操作程序、做预防性维护、开展员工培训提高参与度、生产调度、库存管理和废料减少方法的实施。

执行标准的操作程序是降低工艺过程中VOC排放的一种简单、低成本的方法。公司的重大环境影响标准操作程序的制定,通常符合其环境管理目标的要求。

标准操作规程的实施,不会改变废物流的毒性或让废物转移到其他介质。标准操作程序降低了能耗和溶剂的使用。

由于难以预测改良之后的措施会如何影响空气污染物的释放,即使采用了最佳管理实施方案,也无法精确计算出VOC释放量究竟能减少多少。例如,标准的操作程序和预防性维护措施可以降低VOC泄漏的可能性,但准确量化该可能性与减排潜力的关系具有挑战性。有一种方法能够以系统组件故障可能性的概率为基础做出风险评估,但这种评估超出了本次调查的范围。

通常执行标准的操作规程的费用一般较低,而操作成本一般略有增加。但将此处所考虑的方法与其他措施和技术相比,估计不需要资本投入,并且由于执行标准的操作程序,运营成本不会增加。

工艺和污染控制设备的预防性维护是降低VOC排放泄漏和溢出风险的另一种简单、低成本的方法。Maximo(MRO软件)等软件可以控制整个工厂的维护活动。Maximo保留维护活动的记录。此外,可以进行环境检查,具备了超越现有设备预防性维护的能力,例如定期检查喷枪、泵和流体管路。

环境预防性维护的实施确实改变了废物流的毒性或将废物转移到其他媒介。预防性维护可能会降低能耗和溶剂的使用。

实施预防性维护不需要投入资本成本。由于设备的检查和维修更为频繁,运营成本可能会略有增加。

让员工在工作过程中积极减少废物排放,同时在这方面给员工做更多培训也是一种有效的减排方法。而且员工培训和让其参与减排活动也符合许多公司环境管理体系的要求。

实施员工培训,让他们参与减排工作并不会改变废物流的毒性,但或多或少能够减少能耗和溶剂的使用。

实施员工培训计划不需要资金,使用的费用也最低。

减少废物产生的生产计划一般比上述最佳管理实践方案更具挑战性。为了保持竞争力,往往存在着库存和产品交付周期的压力,通常生产企业会通过减少转换时间和生产的批量来缩短交货期并消化库存。然而,降低生产的批量会让企业需要更频繁地清洁设备,进而导致VOC排放的增加。这种通过调度生产减少VOC排放的方法让生产企业的发展目标发生了冲突,并没有被进一步推行。

在大多数公司,库存通常通过物料资源计划系统以电子方式进行管理。先进先出政策通常用于管理工厂中的化学品使用。尽管改善库存管理有可能减少VOC的排放,,但经过初步筛选,且随后的评估结果表明其他VOC减少方法能够更有效地使用资源,因此这个方法也没有被进一步推广。

对于许多办公室屏风隔断的制造过程而言,缺陷的问题一直存在,在这些生产过程中,通常会出现约5%的典型缺陷率。减少废料和返工减少了资源需求(包括劳动力、材料、运输)。目前存在几种减少废料和缺陷的方法,例如,六西格玛数据驱动方法(这是一种以数据为基础,追求近乎完美的质量管理方法),旨在减少生产过程中会产生的变化并优化过程能力,这个方法已成功应用于许多公司以减少缺陷。六西格玛方法的成功,体现在一次生产过程中每百万次会出现缺陷的机会中,实际上出现的缺陷不能超过3到4个。在测试方法时应用的目标不太严格,允许缺陷率10%,它很容易达到。(也就是说,这种方法可以将缺陷率从5%的典型值降低到4.5%)。

降低缺陷率也不会改变废物毒性或将废物转移到其他介质,但会通过避免重新制造零件来减少能源和溶剂的使用。通过减少废料和返工产生的VOC年排放量预计可以减少200千克。

这项污染防治措施所需的资金和费用最低。

 

减少VOC的解决方案

从可持续性和其他标准方面的角度来看,用于办公室的板材制造商所采取的一些旨在减少VOC污染排放的预防措施可能有利。

具体措施视具体情况而定,但本研究认为,可能有益的措施包括执行标准的操作程序、预防性维护和员工培训计划,以及可以改进废料减少的工作。

此外,一些工艺调整、产品重新设计和回收计划也可能有用。具体而言,也就是采用机械类可夹住板材的附件、溶剂回收以及热熔包装措施可以减少挥发性有机化合物的排放并节约成本。

需要注意的是,虽然把板材的表面转化为水性面漆的措施可以显著减少VOC排放,但该措施目前很难从经济的角度证明其合理性,因为它涉及的材料成本大幅增加。

然而,这一措施很可能在未来证明是有益的,因为如果VOC排放法规发生变化,转换为水性面漆可能会改善客户感知并减少风险。

为了改进分析过程,我们还需要更好地量化污染防治措施产生的无形和间接效益。此外,公司应考虑延长其申请污染防治措施项目(通常不超过两年)的回报要求,因为实现其效益所需的时间较长。

这种变化可能使更多的污染预防措施合理化,而且可以长期、可持续地惠及公司及其社区群体。当然,减少挥发性有机化合物VOC的排放还需要更多的努力和更全面的方案,以提高办公室屏风隔断(板材)制造的可持续性。

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