水性涂料废渣利用及废水废气处理技术研究

程 韧

（江苏原木环境科技有限公司，江苏 扬州 225100）

引言

随着人们环保意识的不断提高，对工业生产过程中产生的废弃物的处理和利用越来越受到关注。水性涂料作为一种环保型涂料，其生产过程中产生废弃物的处理和利用问题也备受关注。因此，针对水性涂料废渣利用及废水废气处理技术进行研究，对于保护环境和促进工业可持续发展具有重要意义。

1 水性涂料废渣的产生与处理现状

1.1 废渣的来源及现状

水性涂料废渣主要来自于涂料生产过程中产生的废料、废水以及涂装过程中产生的废弃物。这些废渣不仅含有涂料成分，还可能含有重金属、有机污染物等有害物质，对环境和人体健康都会造成一定影响[1]。

1.2 水性涂料废渣的分类

水性涂料废渣按照成分可以分为水性涂料废料、涂装过程中产生的废弃物、废水处理产生的废渣等。其中，水性涂料废料主要是在涂料生产过程中产生的，如调漆过程中产生的废料、不合格产品等；涂装过程中产生的废弃物主要是指涂装过程中产生的废渣，如过期的涂料、涂装不合格的产品等；废水处理产生的废渣主要是指在进行废水处理的过程中，由于沉淀、过滤等处理方法产生的废渣，如废水处理产生的污泥等[2]。

水性涂料废渣按照来源可以分为生产厂家自产废渣和现场施工废弃物。生产厂家自产废渣是指在涂料生产过程中产生的废料、不合格产品等；现场施工废弃物是指施工现场涂装过程中产生的废弃物，如过期的涂料、涂装不合格的产品等。

1.3 废渣处理的环保标准

随着环保意识的增强，各国对水性涂料废渣的处理提出了越来越高的环保要求。因此，制定并执行针对水性涂料废渣处理的环保标准十分必要，需要政府、企业和社会各方面的共同努力，通过制定并实施严格的环保法规，加强监管，以促进水性涂料废渣的环保处理[3]。

1.4 废渣处理的环保技术

目前，对于水性涂料废渣的处理方法主要有填埋、焚烧、回收利用等。其中，填埋是一种较为简便的处理方式，但会对土壤和地下水环境造成潜在污染。焚烧处理则存在大气污染问题，而且处理费用较高。回收利用是一种较为环保的处理方式，但目前对于水性涂料废渣的回收利用技术还不够成熟，需要进一步研发新的处理技术，如高温焚烧、高温熔融、生物降解等[4]。以上技术各有优缺点，相关人员需要根据具体情况进行选择和优化。例如，高温焚烧技术可以彻底处理废渣，但需要消耗大量能源，并可能产生二次污染；高温熔融技术可以回收废渣中的有用物质，但需要解决熔融过程中的技术难题；生物降解技术可以处理有机废渣，但需要合适的生物菌种和处理条件。

2 水性涂料废渣的资源化利用技术与应用

2.1 废渣的资源化利用技术路径

水性涂料废渣的资源化利用技术路径主要包括回收利用和再加工利用。回收利用主要是对废渣中的有用物质进行提取和利用，如金属、非金属等，可以采用化学改性、热解技术等方法进行处理。再加工利用则是将废渣作为原料进行再加工，生产出新的产品，如利用废渣生产建筑材料、路基材料等。以上技术路径都需要结合具体的废渣性质和加工条件进行选择和优化[5]。

2.1.1 化学改性技术

化学改性技术是指利用化学反应改变水性涂料废渣的分子结构，从而改变其物理化学性质，以便于进一步利用。该技术的优点是可以显著改善水性涂料废渣的性能，提高其利用率。但需要使用化学试剂，且操作过程较为复杂，容易产生二次污染。

2.1.2 热解技术

热解技术是指利用高温无氧或低氧环境将水性涂料废渣分解为可燃气体、燃料油和炭黑等物质。该技术的优点是可以将废渣转化为可再生能源，减少对化石燃料的依赖，同时减少废渣对环境的影响。但该技术投资成本较高，操作过程较为复杂[6]。

2.2 废渣资源化利用的技术难题与前景

尽管水性涂料废渣的资源化利用技术取得了一定进展，但仍存在一些技术难题。例如，对于一些复杂的废渣，需要进行更为细致的分类和分离处理；对于一些难以处理的有机废渣，需要研发新的生物降解技术等。此外，水性涂料废渣的资源化利用还需要考虑其经济效益和社会效益的平衡。因此，我们需要进一步加大研发力度，提高技术水平，以推动水性涂料废渣资源化利用技术的快速发展。

2.3 废渣在建材领域的应用

水性涂料废渣在建材领域的应用主要是将废渣作为原料，用于生产建筑材料、路基材料等，对于提高资源利用率，减少环境污染，推动可持续发展具有重要意义。

2.3.1 生产建筑材料

水性涂料废渣可以作为生产建筑材料的原料。一些研究将废渣与水泥、沙子等材料混合，制备出性能良好的墙体材料，如加气混凝土砌块、粉煤灰砖等。这些材料具有轻质、高强、隔热、隔音等优点，可以替代传统建筑材料，减少建筑能耗和环境污染[7]。

2.3.2 生产路基材料

水性涂料废渣也可以用于生产路基材料。一些研究将废渣与水泥、沙子等材料混合，制备出性能良好的路基材料，如水泥稳定碎石、水泥混凝土等。这些材料具有强度高、稳定性好、耐久性好等优点，可以用于道路、桥梁等基础设施建设。

2.4 废渣在交通领域的应用

在交通领域，水性涂料废渣处理技术被广泛应用于道路标线涂装和车辆涂装。利用该技术制备的标线材料具有良好的反光性能和耐久性，能够提高道路的安全性。除此之外，还可以用于制备车辆用漆，并具有快速干燥、耐磨、耐腐蚀等优点。

2.5 废渣在工业领域的应用

在工业领域，水性涂料废渣处理技术可以用于制备防水材料、绝缘材料等工业用材，也被广泛应用于机械、电子、家具等行业。利用该技术制备的涂层具有良好的防护性能和装饰性能，能够提高产品的质量和美观度。

2.6 废渣在能源领域的应用

水性涂料废渣在能源领域也有一定的应用价值。一些研究将废渣用于生产燃料，如生物质燃料、固体废弃物燃料等，以实现废渣的资源化利用[8]。例如，可以利用废渣中的有机物质，经过高温裂解或气化处理，生产生物质燃料或固体废弃物燃料；也可以将废渣中的塑料成分进行热解处理，生产液体燃料或气体燃料。这些燃料具有可再生性、可降解性和可持续性等优点，可以替代传统化石燃料，并降低对环境的负面影响。

3 水性涂料废水处理的主要方法及原理

水性涂料废水处理技术主要包括物理法、化学法、生物法以及组合工艺等。

物理法主要包括沉淀、过滤、吸附、气浮等，主要用于去除废水中的不溶性固体杂质和液体杂质；生物法主要包括好氧生物处理和厌氧生物处理，主要用于去除废水中的有机物和氨氮等；化学法主要包括中和、氧化还原、化学混凝等，主要用于去除废水中的有害物质和胶体物质。

组合工艺是将上述几种方法结合使用，以达到更好的处理效果。例如，物理法和化学法可以结合使用，先用物理法去除废水中的悬浮物和油类物质，再用化学法去除废水中的有害物质；物理法和生物法可以结合使用，先用物理法去除废水中的悬浮物和油类物质，再用生物法去除废水中的有机物和氨氮等[9]。

3.1 物理法

物理方法主要包括过滤、离心、沉淀等。过滤是将废渣通过过滤器过滤，将固体和液体分离；离心是利用离心力将废渣分离，适用于比重不同的物质；沉淀是利用重力作用将废渣沉淀下来，适用于密度大的废渣。

3.2 生物法

3.2.1 生物滤池

生物滤池能够有效去除水性涂料废水中的有机物、氨氮和重金属等有害物质，可用于处理水性涂料废水。生物滤池中填充了生物介质，如活性炭、陶粒、塑料等，这些介质为微生物提供了附着生长的环境。当水性涂料废水通过生物滤池时，其中的污染物被微生物吸附和降解，净化后的水从生物滤池中流出。

3.2.2 生物膜反应器

生物膜反应器能够有效去除水性涂料废水中的有机物、氨氮和重金属等有害物质，同时还能提高废水的可生化性。生物膜反应器中填充了微生物膜，这些微生物膜是由多种微生物组成的生物群落，它们附着在填料表面生长。当水性涂料废水进入生物膜反应器时，其中的污染物被微生物吸附和降解，净化后的水从反应器中流出。

3.2.3 厌氧生物处理

厌氧生物处理能够有效去除水性涂料废水中的有机物和氨氮等有害物质，同时还能产生沼气等可再生能源。厌氧生物处理利用厌氧微生物降解有机物并产甲烷。在厌氧生物处理中，废水被注入厌氧反应器中，与厌氧微生物接触并发生反应。

3.3 化学法

3.3.1 氧化还原法

氧化还原法是利用氧化剂或还原剂将废水中的有机物和重金属氧化或还原成无害物质，处理过程中需要控制氧化剂或还原剂的用量以及反应时间等参数。常用的氧化剂包括臭氧、过氧化氢等，还原剂包括硫酸亚铁、亚硝酸盐等。

3.3.2 中和法

中和法是调节废水的pH值，使其达到排放标准，处理过程中需要控制中和剂的用量以及反应时间等参数。常用的中和剂包括氢氧化钠、石灰等。

3.3.3 化学混凝法

化学混凝法是利用混凝剂使废水中的胶体物质凝聚沉降，处理过程中需要控制混凝剂的用量以及反应时间等参数。常用的混凝剂包括聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。

4 水性涂料废气处理的主要方法及原理

在水性涂料生产过程中，废气排放主要包括挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等有害气体，对环境和人体健康都会造成危害。控制废气排放的方法主要包括以下几种：（1）优化生产工艺：通过改进生产工艺，减少废气排放。例如，采用低VOCs的涂料、改进喷涂工艺、优化烘干过程等。（2）废气回收利用：将废气收集起来，经过处理后再利用。例如，将废气中的VOCs回收利用，可以用于生产其他产品。（3）进行废气处理：采用物理、化学等方法对废气进行处理，减少有害物质的排放。例如，采用吸收、吸附、氧化等方法对废气进行处理。（4）安装环保设备：安装环保设备，如废气处理装置、废气净化器等，对废气进行处理和净化，使其达到排放标准。

具体来说，吸附法是利用吸附剂吸附废气中的有害物质，从而达到净化废气的目的，但需要处理吸附剂的再生和废弃等问题；燃烧法是利用燃烧反应将废气中的有害物质氧化分解为无害物质，过程中需要控制燃烧温度和反应时间等参数；催化法是利用催化剂的催化作用，促进废气中的有害物质进行化学反应，从而达到净化废气的目的，过程中需要控制催化剂的催化活性和反应时间等参数。

4.1 吸附法

活性炭具有比表面积大、吸附性能强等优点，能够有效去除水性涂料废气中的有机物和挥发性有机化合物等有害物质；沸石也是一种常用的吸附剂，沸石具有独特的结构和较大的比表面积，能够有效去除水性涂料废气中的氨气、硫化氢等有害物质；生物质炭具有比表面积大、孔隙结构丰富、含有生物活性基团等优点，能够有效去除水性涂料废气中的有机物和挥发性有机化合物等有害物质。

4.2 燃烧法

热力燃烧是将废气引入燃烧室中，在高温下将有害物质氧化分解为无害物质，以有效去除水性涂料废气中的有机物和挥发性有机化合物等有害物质；催化燃烧是在催化剂的作用下，有效去除水性涂料废气中的有机物和挥发性有机化合物等有害物质，具有反应温度低、能耗小等优点。

4.3 催化法

催化法是一种高效的废气处理方法，其通过使用催化剂将废气中的有害物质转化为无害物质。贵金属催化剂具有活性高、稳定性好等优点；非贵金属催化剂具有成本低、活性高等优点，二者都能有效去除废气中的有机物和挥发性有机化合物等有害物质。此外，复合催化剂同时兼具两种催化剂的优点，但其技术有待开发和突破。

5 结语

综上所述，国内水性涂料废水处理和废气处理技术的研究与应用已经取得了较大进展，但仍存在一些问题需要进一步研究和解决。例如，在废水处理方面，需要进一步研究新型氧化还原剂、混凝剂等化学品的开发及应用；在废气处理方面，需要进一步研究新型吸附剂、催化剂等材料的开发及应用。此外，还需要加强这些技术的工业化应用和推广，以实现水性涂料废水和废气的有效处理和资源化利用。