机械喷涂类环评废气污染分析及防治措施

2020-06-02顾慰祖江苏锡澄环境科学研究院有限公司

节能与环保 2020年5期

文_顾慰祖江苏锡澄环境科学研究院有限公司

1 机械喷涂类环评废气污染问题概述

1.1 油漆分类与污染性

涂料通常由成膜物质树脂、填料、助剂和溶剂4部分构成，其中溶剂采用酮类、醇类、醚脂类等物质。从环保角度来说，油漆分为水性油漆与溶剂型油漆。和水性油漆比，溶剂型油漆使用过程中，会挥发产生较多的废气，对环境产生的污染较大，但溶剂型油漆和稀释剂仍然是我国机械喷涂业采用的主要原料，其中，高固分溶剂型油漆因采用较少的溶剂，具备较高的固体成分，其对环境的污染较小。水性油漆主要以水为溶剂，有机溶剂含量很低，所以很环保，当前在汽车行业已得到广泛应用，但因其应用局限性较大，水溶性油漆的发展也较慢。

1.2 油漆的成分与污染性

油漆的成分和用量直接关系到污染源强的排放量和种类，直接决定着对环境的污染程度。在开展环评工作前，一定要准确掌握油漆成分和用量。成膜物质通常由各种不同的树脂组成，通过掌握油漆的成分，进行环评时，可对污染排放物种类进行判断。

1.3 机械喷漆工序

机械喷漆工艺流程包括：预处理-调漆-喷漆-固化，开展机械喷涂作业时，要尽可能控制气体污染的排放量。进行调漆时，通常需要加入适当的稀释剂、固化剂，该过程加入了有机溶剂，会挥发产生有机废气；进行喷漆时，常由工人使用喷枪把油漆涂于工件上，当前喷漆机器人在机械喷涂类作业也得到广泛应用，具备成膜均匀且效率高的优点，通常在专用的密闭喷漆房进行喷漆，不同工件所需要的喷漆工艺也不同，喷漆过程中，有机溶剂会产生大量的有机废气污染，甚至会产生漆雾；最后一道工序是固化，固化方式包括加热固化与常温固化，加热固化通常在烘干室加热进行，这个过程会挥发出大量有机废气，常温固化时，溶剂也会慢慢挥发，产生有机废气。

2 机械喷涂类废气环评及废气治理的依据

2.1 机械喷涂类废气污染源强的核算

对于调漆、喷漆、烘干工序，采用物料恒算法进行喷涂废气中污染物的核算，机械喷涂作业过程主要产生有机废气和漆雾。物料恒算法的总则为：油漆成分中固体成分部分，通过固化作用全部形成漆膜产品，油漆内含有的溶剂全部挥发成有机废气，其他部分则全部形成漆雾废气。依据上漆率对固化形成漆膜的量确认，每种涂装方法的上漆率也各不相同，通常空气喷涂的上漆率要低于静电喷涂。

在喷涂过程，有机废气挥发量的计算公式如下：

其中：Nx为油漆内有机溶剂百分含量；GX为油漆量，t/a；NZ为固化剂内有机溶剂百分含量；GZ为固化剂量，t/a；NY为稀释剂中机溶剂百分含量；GY为稀释剂量，t/a；Qy为有机废气挥发量，t/a。

漆雾挥发量的计算方法如下：

其中：b%为上漆率；Qw为漆雾挥发量，t/a。

2.2 机械喷涂类废气的治理依据

《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》中对涂装过程中的VOCs污染防治技术措施进行了明确规定，并在机械喷涂过程中对喷漆技术及工件的涂装要求进行了规定，鼓励采用高固份涂料和水性涂料和紫外光固化(UV)涂料等环保型涂。同时，尽量采用高效的涂装工艺，如浸涂、淋涂、静电喷涂等。使用含有VOCs产品时，要采用废气收集措施，使废气实现达标排放，避免废气的无组织排放。国家工业和信息化部、环境保护部、发展改革委于2016年11月1日推行《涂装行业清洁生产评价指标体系》，对涂装行业的清洁生产提出更高的要求，这也是编制环评过程中参考的重要依据。《江苏省重点行业挥发性有机物污染控制指南》中提出，溶剂型涂料表面涂装的VOCs总收集、净化处理率要大于90%。

3 漆雾污染治理措施

3.1 过滤棉干式漆雾净化器

以通风机为动力，漆雾进入过滤器，喷漆废气流过多重逐渐加密的过滤棉，不断的被粘附搜集，滤网采用过滤棉制成，漆雾粒子在碰撞、拦截等作用下，被过滤棉吸收，实现净化的目的，但需要定期对过滤棉更换与拆除，这种方法工作效率高达90%以上。这种处理方式采用的设备结构简单且寿命长、能耗低，没有二次水污染，但需要经常更换过滤器，适用于喷涂间歇式工作的小批量工件。

3.2 水帘漆雾湿式净化器

借助水泵提水产生循环水幕，对工件进行喷漆时，要面对水幕进行作业，水幕与含漆雾的空气产生撞击，经过水帘后流入气水通道，通过与水相互作用，漆雾结成渣块，实现油漆颗粒物去除的目的，处理效率约70%。这种处理方式使用水为原料，设备运行能耗低，设备结构简单，便于维护保养，但系统会产生废水，这些废水经过处理后，含有水汽和颗粒物，易对下一道处理装置如活性炭装置等产生堵塞，通常在大批量产生漆雾的喷漆室内采用水帘漆雾净化系统。

4 有机废气治理措施

4.1 冷凝回收法

将废气引入冷凝器，对冷凝液进行分离，可对有价值的有机物进行回收，该方法适用于废气温度低、有机物浓度高和风量小的情况。该处理装置一次投资不高，对于中高浓度的有机废气，处理成本较低，但系统需要设置冷却附属装置，且经过冷凝后，尾气中还存在低浓度的有机物，属于二次污染。

4.2 吸附法

因活性炭的比表面积很大，且内部具有丰富的孔隙结构，可对有机气体分子进行吸附，该方法适用于间歇式生产的工序，待处理的有机物含量要低，处理效率大于90%。这种处理方法采用的设备很简单，且一次投资很小，但运行过程需定期更换活性炭。在小型机械涂装企业广泛采用活性炭吸附法。

4.3 物理吸收法

“三苯”气体的化学稳定性较高，适用于中高浓度且温度低的废气，该套处理装置一次性投资不高，运行维护经济，对较低浓度的有机废气进行处理时，运行费用更低，但系统要设置加热解析冷凝等回收装置，这套装置价格较高，且体积也大，还存在二次污染，选择低挥发性且价格经济的吸收液也较难，净化效率也不高。

4.4 催化燃烧法

首先将废气加热至200～300℃后，使其经过催化床，废气通过催化燃烧作用生成水与二氧化碳，实现废气的净化。该套装置一次性投资不高，维护成本不高，但待处理的有机废气浓度不能低于20%，对于大风量且低浓度的有机废气处理时，处理效率不高，运行时要注意催化剂中毒的问题。

4.5 直接燃烧法

以燃油或燃气为燃料，把含有机废气的混合气体加热到700～800℃，这些有机物进行高温分解转化为无害物质。设备投资不高，处理工艺简单，适用于处理小风量且有机物浓度高的废气，且余热可进行再利用，但燃烧过程能源消耗大，运行成本高。

4.6 有机废气综合处理技术

在汽车涂装车间，广泛使用RTO蓄热式燃烧炉处理烘干废气和活性炭装置吸附喷漆废气相结合的处理方法。油漆量大的公司，有机废气产量也较高，为减少购买活性炭与处置废活性炭危废的成本，通常配置活性炭吸附再生装置，以减少活性炭的更新数量。但对活性炭的饱和情况不易判断，对活性炭的更换情况的也不易监管。近年来，使用抽屉式活性炭、定期检测活性炭碘值、气体排放口设置在线TVOC检测仪来对活性炭的饱和情况进行监测，取得很好的效果。