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涂裝行業(yè)中小微企業(yè)VOCs廢氣整體解決方案

隨著我國涂裝行業(yè)的快速發(fā)展，中小微企業(yè)群體日益壯大，由于企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)方式粗放，印刷、噴涂普遍以開放式人工作業(yè)為主，污染控制水平不高，無組織排放嚴(yán)重，由此產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）所帶來的環(huán)境問題也日益受到關(guān)注。為貫徹落實《工信部、財政部關(guān)于印發(fā)“重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動計劃”的通知》（工信部聯(lián)節(jié)〔2016〕217號），切實減少印刷包裝、涂裝等行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物排放總量，結(jié)合2017年2月開始實施的江蘇省《表面涂裝（家具制造業(yè)）揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB32/3152-2016），根據(jù)環(huán)保局的要求，決定對印刷包裝、涂裝等行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物實施綜合整治。本文針對中小微企業(yè)的特性，貫徹環(huán)保治理要求，結(jié)合實際工程案例，提出經(jīng)濟(jì)適用的整體解決方案。一、廢氣來源車間的廢氣主要來源于噴涂、干燥過程，所排放的污染物主要為：噴涂時產(chǎn)生的漆霧和有機(jī)溶劑，干燥揮發(fā)時產(chǎn)生的有機(jī)溶劑。漆霧主要來自于空氣噴涂作業(yè)中溶劑型涂料飛散的部分，其成分與所使用的涂料一致。有機(jī)溶劑主要來自于涂料使用過程中的溶劑、稀釋劑，絕大部分屬揮發(fā)性排放，其主要的污染物為二甲苯、苯、甲苯等。這些成份對人的健康和生活環(huán)境有害，并且有惡臭，人如果長期吸入低濃度的有機(jī)廢氣，會引發(fā)咳嗽、胸悶、氣喘甚至肺氣腫等慢性呼吸道疾病，是目前公認(rèn)的強(qiáng)烈致癌物。二、企業(yè)現(xiàn)狀2.1經(jīng)濟(jì)方面由于企業(yè)規(guī)模小，效益不穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)能力一般，不能承受高昂費(fèi)用的環(huán)保設(shè)備。2.2工藝設(shè)施多數(shù)企業(yè)印刷、噴涂工藝簡單落后，主要以開放式人工作為為主，選用的油墨、涂料也多是溶劑型產(chǎn)品。少數(shù)企業(yè)配有專用作業(yè)區(qū)和廢氣處理設(shè)施，但是作業(yè)區(qū)不規(guī)范、不密閉，處理設(shè)施簡單落后、功能單一，不能滿足現(xiàn)行的環(huán)保治理要求，并且現(xiàn)場缺乏管理，散亂污現(xiàn)象較為嚴(yán)重，部分危險品沒有合理安置，存在一定的安全隱患。2.3運(yùn)行工況由于機(jī)械行業(yè)的特殊性，多數(shù)企業(yè)不能形成流水線作業(yè)，多為階段性噴涂作業(yè)。通過與多家企業(yè)的溝通交流，收集到大致的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，見表1所列。三、整體解決方案VOCs廢氣的整體解決方案主要有廢氣減排、廢氣收集、廢氣治理和管理監(jiān)控四個方面。3.1廢氣減排3.1.1使用清潔環(huán)保原料根據(jù)工藝的不同，推薦使用低VOCs含量的環(huán)保型原料，替代原有的溶劑型原料。例如印刷包裝行業(yè)選用水基型、熱熔型、無溶劑型、紫外光固化型、高固含量型和生物降解型膠黏劑，油墨選用水性油墨、UV油墨、凹印油墨、輻射固化油墨等；涂裝行業(yè)選用水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料、無溶劑涂料、UV涂料等綠色涂料產(chǎn)品。?由于近年環(huán)保問題凸顯，國家強(qiáng)力推行環(huán)保涂料的應(yīng)用，目前新建生產(chǎn)線環(huán)評均要求使用環(huán)保涂料，由于水性涂料適用性強(qiáng)、價格合理，已逐漸普及到各涂裝行業(yè)。其主要成分是水，溶劑含量為10%-25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于溶劑型涂料。使用水性涂料，可以從根源上減少廢氣中VOCs的排放量。各種涂料的VOCs含量參考值（《江蘇省重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量計算暫行辦法》）見表2所列。3.1.2工藝改進(jìn)優(yōu)化，提高原料利用率鼓勵企業(yè)實施連續(xù)化、自動化技術(shù)改造，推廣使用靜電噴涂、淋涂、輥涂、浸涂等涂裝效率較高的涂裝工藝，推廣使用先進(jìn)的工藝技術(shù)，優(yōu)化工藝和設(shè)備。涂裝過程中常以噴涂形式使用涂料，在噴涂過程中產(chǎn)生較多漆霧，漆霧是噴漆廢氣中的顆粒物來源，因此，提高涂料利用率可以大大降低廢氣中的顆粒物，降低廢氣處理難度。不同噴涂方法的涂料利用率見表3所列。由表3可以看出，只有采用大容量低壓空氣噴槍或靜電噴涂才能滿足至少65%的涂料利用率。除此之外，采用機(jī)器人噴涂也可以提高涂料利用率，目前國內(nèi)涂裝行業(yè)正在推行內(nèi)噴機(jī)器人，即整條涂裝線噴涂實現(xiàn)無人化，全部使用機(jī)器人噴涂，極大地提高了涂料的利用率。3.2廢氣收集?目前多數(shù)企業(yè)采用露天噴涂作業(yè)，沒有任何廢氣收集設(shè)施，有機(jī)廢氣直接散發(fā)至大氣中。少數(shù)企業(yè)采用集氣罩形式進(jìn)行廢氣收集，一般的集氣罩廢氣收集效率只有30-50%，未收集氣體仍以無組織形式存在于大氣中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到廢氣收集的要求。只有收集的廢氣才能進(jìn)行治理，因此鼓勵企業(yè)實施密閉化生產(chǎn)過程，設(shè)置密閉獨(dú)立的作業(yè)區(qū)，配備高效的有機(jī)氣體收集裝置，形成密閉式負(fù)壓收集狀態(tài)，車間揮發(fā)的有機(jī)廢氣需經(jīng)抽風(fēng)系統(tǒng)集中抽排，并與生產(chǎn)過程同步運(yùn)行，杜絕露天和敞開式噴涂作業(yè)。車間應(yīng)配備良好的通風(fēng)設(shè)備，廠區(qū)內(nèi)車間外的空間無明顯異味。3.3廢氣治理3.3.1廢氣治理技術(shù)分析?目前，廢氣治理行業(yè)公認(rèn)的處理技術(shù)可分為回收技術(shù)和銷毀技術(shù)，整體的VOCs污染防治技術(shù)具體細(xì)分見圖1?3.3.1.1吸收法是利用低揮發(fā)性或者不揮發(fā)的有機(jī)溶劑對VOCs進(jìn)行吸收處理，由于在廢氣處理過程中添加了有機(jī)溶劑，產(chǎn)生混合溶劑廢水等二次污染，不符合清潔生產(chǎn)理念，并且常規(guī)的機(jī)械企業(yè)不具備廢水處理能力，所以不適合涂裝行業(yè)。3.3.1.2吸附法是利用固體吸附劑(活性炭、分子篩等)對污染物進(jìn)行吸附凈化。雖然吸附法工藝成熟，有一定的處理效果，設(shè)備投入適中，但是吸附劑是易耗品，雖然可以配置吸附劑再生功能，但再生后的吸附劑性能下降幅度大，壽命短，更換下來的吸附劑屬于危廢品，需要投入額外的處理費(fèi)用，而且一般設(shè)備體積比較大，占地較多，而多數(shù)機(jī)械企業(yè)內(nèi)部用地緊張，不能提供過大的空間用于放置廢氣處理設(shè)備，所以不適合涂裝行業(yè)。3.3.1.3冷凝法是通過降低溫度，使VOCs廢氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，雖然可以起到回收的作用，但是其回收率不高，一般只有40-60%，并且只適用于高濃度的廢氣預(yù)處理，所以不適合涂裝行業(yè)。3.3.1.4膜分離法是利用膜對不同物質(zhì)的選擇性穿透的能力來進(jìn)行VOCs的治理，設(shè)備投入較高，并且膜的選擇性能力有一定的局限性，所以不適合涂裝行業(yè)。3.3.1.5燃燒法以及催生的活性炭吸附/沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO/RCO，是目前公認(rèn)的VOCs治理最為徹底的技術(shù)，但是其設(shè)備投入高，通常100-500萬不等，設(shè)備占地也較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出中小微企業(yè)的經(jīng)濟(jì)承受范圍，所以不適合中小微企業(yè)。3.3.1.6生物法是利用微生物代謝活動降解VOCs．將其轉(zhuǎn)化為無害的小分子物質(zhì)的工藝，因生物菌種對有機(jī)物的消化具有很強(qiáng)的專一性，對環(huán)境條件比較敏感，而且在降解過程中會產(chǎn)生大量排泄物，造成固廢污染，整體設(shè)備占地大，所以不適合中小微企業(yè)。3.3.1.7低溫等離子技術(shù)是利用介質(zhì)放電產(chǎn)生的帶有極高溫度的等離子體以極快的速度反復(fù)轟擊廢氣中的氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的各種成分，通過氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿拥陌踩镔|(zhì)(如二氧化碳和水)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害或低毒低害物質(zhì)。雖然該技術(shù)VOCs去除效率高，但是其等離子體溫度高，處理易燃易爆揮發(fā)性有機(jī)物時存在很大的安全隱患，因此天津市安監(jiān)局印發(fā)的《關(guān)于吸取事故教訓(xùn)開展環(huán)保治理設(shè)施專項安全檢查的通知》中，官方首次叫停低溫等離子技術(shù)。3.3.1.8UV光解技術(shù)是利用高能UV紫外線使有機(jī)氣體分子發(fā)生裂解，化學(xué)鍵斷裂，形成游離狀態(tài)的原子或基團(tuán)（C*、H*、O*等），同時，混合氣體中的氧氣被紫外線光裂解形成游離的氧原子并結(jié)合生成臭氧【UVO2→O-O*(活性氧)O*O2→O3(臭氧)】；混合氣體中的水蒸氣被紫外線光裂解產(chǎn)生羥基【UVH2O→HOH-(羥基)】，而這些生成的臭氧和羥基具有極強(qiáng)的氧化性，可將廢氣分子裂解產(chǎn)生的原子和基團(tuán)氧化成H2O和CO2等無污染的低分子化合物。3.3.2整體方案開發(fā)現(xiàn)有集廢氣收集和處理的成套裝置，整套裝置廢氣收集效率達(dá)90%以上，廢氣處理效率達(dá)95%以上，廢氣排放滿足現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。充分考慮中小微企業(yè)的實際情況，設(shè)備價格經(jīng)濟(jì)合理，安全性高，占地面積小，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行成本低，日常維護(hù)簡單方便。?整套裝置由ALF-PF密閉噴漆房、ALF-AH除塵過濾、ALF-UV光解、ALF-AC活性炭吸附、管路、風(fēng)機(jī)組成。四、工程案例江蘇省張家港市某機(jī)械企業(yè)對其噴涂工藝產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行綜合整治。通過技術(shù)交流，現(xiàn)場考察，確定整體治理方案，安裝調(diào)試完畢后，由第三方檢測機(jī)構(gòu)現(xiàn)場檢測，檢測數(shù)據(jù)滿足現(xiàn)行的各項政策標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的排放指標(biāo)?，F(xiàn)對該公司的整體治理方案進(jìn)行簡要說明。4.1涂料方面?該機(jī)械企業(yè)原本使用溶劑型涂料進(jìn)行噴涂作業(yè)（具體參見表4），在噴漆+晾干過程會產(chǎn)生有機(jī)廢氣，主要成分為：漆霧顆粒物、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、環(huán)已酮及其他有機(jī)廢氣。按照《江蘇省重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量計算暫行辦法》估算，揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生量為：底漆3噸*70%+面漆3噸*60%+稀釋劑2噸=5.9噸。其使用不含苯類成分的水性涂料，從源頭控制揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生量。水性涂料信息參見表5。4.2廢氣收集綜合考慮客戶的噴涂工藝和工件大小，結(jié)合相關(guān)環(huán)保要求，選用全密閉噴漆房作為噴漆作業(yè)區(qū)，噴漆房呈微負(fù)壓狀態(tài)，密閉操作時基本無外逸有機(jī)廢氣，廢氣收集效率達(dá)90%以上。噴漆房大小L7000*W4000*H3500mm，處理風(fēng)量為30000m3/h，噴漆工段階段性作業(yè)，年作業(yè)時間約300h。4.3廢氣治理?采用干式漆霧過濾器+UV光氧催化+活性炭吸附聯(lián)合處理工藝，對噴涂廢氣進(jìn)行處理，處理效率達(dá)95%以上。噴漆過程產(chǎn)生的漆霧和揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)抽風(fēng)系統(tǒng)送入干式漆霧過濾器除去大部分漆霧和顆粒物，剩余氣體進(jìn)入UV光催化氧化設(shè)備，運(yùn)用高能UV紫外線光束及臭氧對有機(jī)氣體進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng)，使其降解化成低分子化合物，剩余未來得及反應(yīng)的廢氣及臭氧同時進(jìn)入活性炭設(shè)備，活性炭起到緩沖作用，經(jīng)活性炭充分吸附凈化后經(jīng)15m高排氣筒達(dá)標(biāo)排放。詳細(xì)數(shù)據(jù)參見下列表格。五、結(jié)語?減少揮發(fā)性有機(jī)物的排放既是企業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向，也是企業(yè)的責(zé)任。企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身產(chǎn)品特點(diǎn)和運(yùn)營狀態(tài)，選用合適的環(huán)保涂料，購置性能可靠、經(jīng)濟(jì)實惠的廢氣收集處理成套設(shè)備，采用規(guī)范有效的管理監(jiān)控，保障廢氣處理裝置的長效穩(wěn)定運(yùn)行，確保廢氣排放滿足國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)地球環(huán)境，創(chuàng)建和諧社會。

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