喷塑行业污染物源强估算及治理方法探讨

王世杰，朱童琪，宋 洁，张明辉，陈修硕

（青岛理工大学 环境与市政工程学院，山东 青岛 266033）

喷塑行业污染物源强估算及治理方法探讨

王世杰，朱童琪，宋 洁，张明辉，陈修硕

（青岛理工大学 环境与市政工程学院，山东 青岛 266033）

针对喷塑行业环境影响评价项目，以该行业生产工艺特点及污染物产生机理为基础，结合青岛市某工业园区10余家喷塑企业的实际排污情况，提出较为合理的废气、废水、固废、噪声污染源强的估算方法，并依据估算污染源强及相关环境标准要求，提出经济可行的治理措施，为喷塑项目的环评工作提供可靠依据。

喷塑；环境评价；污染源强；治理措施

喷塑是在电场的作用下，通过高压静电设备将塑料粉末充电，使塑料粉末均匀地吸附到工件的表面，形成粉状的涂层，经过固化炉高温烘烤后塑粉流平固化，塑料颗粒会形成一层致密的保护涂层附着在工件表面。

近年来，随着社会经济的蓬勃发展，机械加工、家电、电子等企业新建、扩建项目越来越多，需要进行表面喷涂的产品也随之增多，喷塑表面处理工艺成为必不可少的生产环节。在环境影响评价工作中，往往涉及到此类污染物污染源强的估算，本研究以青岛市开发区10余家喷塑项目调研统计数据为基础，对喷塑行业主要污染物源强的核算方法及治理措施进行探讨。喷塑主要包括前处理、喷塑粉、固化炉固化，因生产工艺的不同前处理主要分为喷砂、抛丸、化学方法处理[1]，固化炉燃料以生物质和天然气为主。

1 大气污染物源强估算及治理措施

1.1 产污环节及污染源强估算

1.1.1 前处理粉尘

前处理粉尘主要为喷砂或抛丸粉尘，邬京利等[2]对机加工行业实际项目喷砂表面处理工艺粉尘产生量进行核算及对青岛市10余家喷塑项目进行调研的统计数据结果表明，一般在环评中喷砂粉尘的产生量，按照实际喷砂量的1%～2%计算，抛丸工艺按照实际抛丸量的5‰～6‰计算，实际的计算公式为：

式中：M1为石英砂、钢丸用量，t/a；Ma为粉尘产生量，t/a；f1为产生粉尘量所占系数（喷砂为1%～2%，抛丸为5‰～6‰）。

1.1.2 喷塑粉尘

喷塑主要是通过静电作用将聚氨酯塑粉喷到工件表面，对青岛市开发区10余家企业喷塑环节产生的粉尘量进行统计，表明塑粉的平均附着率为80%～90%，负压吸气装置对脱落粉尘回收效率为95%左右，喷塑环节粉尘的产生速率计算：

式中：M2为塑粉使用量，kg/h；Mb为粉尘产生速率，kg/h；f2为塑粉附着率（80%～90%），f3为脱落粉尘回收系统回收效率（95%）。

1.1.3 固化废气

在固化的过程中会产生有机废气VOC(主要成分为非甲烷总烃）[3]，对青岛市开发区10余家企业固化环节产生的VOC浓度进行统计及分析，现场监测数据表明，固化产生的VOC浓度为190～300 mg/m3，风机风量一般为5 000 m3以下，根据监测数据估算固化工序产生的VOC约占塑粉量的3‰～6‰，如公式（3）所示计算固化环节产生的VOC的速率：

式中：Mc为VOC产生速率，kg/h；M3为塑粉使用量，kg/h；f2为塑粉附着率（80%～90%）；f4为产生VOC占塑粉使用量的比例（3‰～6‰）。

1.1.4 固化炉烟气

根据《山东省区域性大气污染物综合排放标准》 （DB 37/2736-2013)[4]的要求，目前青岛地区喷塑固化燃料均为天然气或者生物质燃料，燃煤锅炉基本被取缔，本研究对生物质和天然气两种燃料提供核算办法。

1.1.4.1 天燃气

根据中国石油有限公司青岛分公司检测中心提供的监测报告，并参考《社会区域类环境影响评价》 （环评工程师培训教材）[5]，按每106 m3天然气燃烧排放SO2200 kg、NOx1 760 kg、烟尘140 kg计，烟气产生量为136 259.17 Nm3/万m3，那么废气污染物产生量计算如公式（4）～（6）所示：

1.1.4.2 生物质

根据《4430工业锅炉（热力生产和供应行业）产排污系数表-生物质工业锅炉》及青岛市开发区部分企业固化炉使用生物质燃料检测报告显示，生物质燃料排污系数：SO2：0.51 kg/（t燃料）、NOx：1.02 kg/（t燃料）、烟尘：0.5 kg/（t燃料），排气量为6 552.3 m3/（t燃料），废气产生量的计算如公式（7）～（9）所示：

1.2 大气污染物的治理措施

1.2.1 粉尘治理

目前喷塑粉尘治理采用较多的是袋式除尘器，去除率可以达到99%以上，可以保证颗粒物达标排放。

1.2.2 VOC治理

目前喷塑固化废气治理的措施主要包括：活性炭吸附、蜂窝活性炭+催化燃烧、低温等离子+光催化氧化，邵振华[6]等从投资成本、处理效率、二次污染等几方面对3种处理方法作了对比，具体如表1所示。

对于喷塑固化产生的有机废气VOC为低浓度有机废气，低温等离子+光催化氧化处理工艺虽然去除率较低，但是可以满足低浓度有机废气达标排放，邵振华[6]等通过对涂装车间喷涂废气采用低温等离子+光催化氧化治理工艺进行处理，对VOC的去除率达到76%～89%，VOC排放浓度为2.7～7.8 mg/m3，通过对青岛市开发区十余家喷涂车间排气筒VOC进行检测，采用低温等离子+光催化法治理后排气浓度基本保持在3～8 mg/m3，满足《大气污染物综合排放标准》[7]（GB 16297-1996）10 mg/m3要求，从基建投资、二次污染的角度来看，对于低浓度固化有机废气VOC，推荐使用低温等离子+光催化氧化工艺处理。

表1 VOC废气治理方案对比

1.2.3 固化炉烟气治理

山东省2017年1月1日起推行《山东省区域性大气污染物综合排放标准》（DB 37/2736-2013）中表1中标准，其中颗粒物10 mg/m3，SO2100 mg/m3，NOx200 mg/m3。燃气固化炉SO2、NOx可以满足排放标准要求，颗粒物经布袋除尘器处理可以满足排放标准要求；对于生物质固化炉需要采用双碱法脱硫，一般去除率达到80%以上，采用SNCR工艺进行脱销，去除率达到25%～40%，颗粒物去除采用布袋除尘器，最终可以达标排放。

2 废水污染源强及治理

2.1 产生污染物源强估算

2.1.1 前处理工艺流程

对于产品表面喷涂质量要求比较高的喷涂生产线，仅对表面进行喷砂或者抛丸前处理满足不了产品质量要求，需要对钢板进行脱脂、磷化[8]等表面处理，通常前处理工艺[9]如下所示：

预脱脂→脱脂→表调→磷化→水洗1→水洗2→烘干→喷塑粉→固化

2.1.2 废液产生量

前处理过程产生脱脂废水、磷化废水，其废水产生量计算如公式（10）所示：

式中：T1为年工作时间，d/a；T2为各环节废液更换时间（15～30 d），V1为反应槽有效容积，m3；V2为每日排放量，m3/d。

2.2 废水治理措施

2.2.1 废水水质及处理效果

以青岛市开发区某产业园喷塑前处理废水为例，调节池原水水质浓度及经过处理工艺处理后的出水水质如表2所示。

表2 前处理废水污染物水质浓度 mg/L

出水浓度通过表2数据计算可知CODCr去除率达到93%，BOD5去除率达到94.6%，NH3-N去除率达到97.9%；出水水质稳定且达到《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》[10]（DB 37/676-2007）中一级排放标准。

2.2.2 水处理工艺

前处理废水处理工艺如图1所示。

图1 前处理废水处理工艺

3 噪声源强及治理

喷涂车间主要噪声源为：空压机、排气风机，空压机的噪声源强一般为85～90 dB，风机噪声源强为80～85 dB，根据《环境影响评价技术导则声环境》[11]（HJ 2.4-2009） 中噪声评价模式对噪声进行预测和评价。

实际生产项目还有如下降噪措施：定时对设备进行检修保养，降低运行噪声源强；在生产车间外部种植绿化带，增加噪声在传播过程中的衰减量；对于高噪声设备，采用隔声罩进行降噪，减少临近敏感点一侧高噪声设备的布设，具体的降噪措施如表3所示。

表3 项目防治措施 dB

4 固体废物估算及治理

喷塑生产线产生的固体废弃物分为一般废物和危险废物。一般废物主要包括：包装废物、废石英砂、固化炉炉渣，危险废物主要包括废活性炭、废弃棉纱、废活性炭纤维，固废产量需要生产企业提供统计数据，具体以实际生产情况为准，具体的固体废物处理措施如表4所示。

表4 固体废物治理措施

5 小结

本研究从喷塑表面处理行业大气、废水、固废、噪声4个方面对污染物的源强估算方法及主要治理措施进行了概括性的介绍，在实际的环境影响评价工作中，通过对实际项目的生产工艺、原料理化性质的客观分析，明确产污环节、筛选主要评价因子，结合符合实际的估算方法核算出的污染源强，采取合理、高效、经济的污染治理措施，依据国家及行业、地方相关环保法规、标准的要求，作出全面切实的环境影响评价，对合理有效地推动环保工作具有重要意义。

[1]徐海萍，刘琳，任婷婷，等.机加工行业环境影响评价中常见污染物源强估算及污染治理[J].湖北大学学报：自然科学版，2010，32（3）：344-348.

[2]邬京利.喷砂除尘设备系统[J].中国铸造装备与技术，2000（2）：39-41.

[3]马君贤.环境影响评价中喷涂工序主要大气污染物排放量的确定[C]//中国环境科学学会.中国环境科学学会学术年会优秀论文集：下卷.北京：中国环境科学出版社，2007：1835-1838.

[4]山东省环境质量保护局，山东省质量技术监督局.DB 37/2736-2013山东省区域性大气污染物综合排放标准[S].中国标准出版社，2013.

[5]环境保护部环境工程评估中心.社会区域类环境影响评价[M]. 3版.北京：中国环境出版社，2014.

[6]邵振华，魏博伦，叶志平，等.等离子体联合光催化治理喷漆废气[J].浙江大学学报：工学版，2014，48（6）：1127-1131.

[7]国家环保局.GB 16297-1996大气污染物综合排放标准[S].北京：中国标准出版社，1996.

[8]林惠，罗宇冲，刘琪，等.汽车保险杠的喷涂工艺[J].装备制造技术，2012（8）：94-97.

[9]郝雁军，李晓光，贾明昊.汽车制造厂废水处理工程实例分析[J].中国环境管理干部学院学报，2013，23（2）：58-61，71.

[10]山东省环境质量保护局，山东省质量技术监督局.DB 37/676 -2007山东省半岛流域水污染物综合排放标准[S].北京：中国标准出版社，2007.

[11]国家环保部.环境影响评价技术导则HJ 2.4-2009声环境[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

（编辑：程 俊）

Source Estimation and Control Method of Pollutants in Plastic Spray Molding Industry

Wang Shijie,Zhu Tongqi,Song Jie,Zhang Minghui,Chen Xiushuo
（School of Environmental and Municipal Engineering,Qingdao Technological University,Qingdao Shandong 266033,China）

In the view of environmental impact assessment for the spray molding industry,based on the characteristics of the production process and the mechanism of pollutant generation in the spray molding industry and combined with the actual pollution situation of more than 10 enterprises in an industrial park in Qingdao,this article put forward a more reasonable method in the environmental impact assessment project of the spray molding industry which was the estimation method of pollutants source intensity about waste gas,waste water,solid waste and noise.In addition,according to the estimation of pollution sources and related environmental standards,it proposed economically feasible treatment measures to provide reliable basis for EIA of spray project.

spray,environmental assessment,pollutant source strength,control measures

X78

A

1008-813X（2016）06-0074-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2016.06.19

2016-10-09

王世杰（1989-），男，山东青岛人，青岛理工大学环境工程专业硕士研究生在读，主要从事水污染控制及污水资源化方面的研究。