噴塑行業(yè)污染物源強估算及治理方法探討

王世杰，朱童琪，宋 潔，張明輝，陳修碩

（青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033）

噴塑行業(yè)污染物源強估算及治理方法探討

王世杰，朱童琪，宋 潔，張明輝，陳修碩

（青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033）

針對噴塑行業(yè)環(huán)境影響評價項目，以該行業(yè)生產(chǎn)工藝特點及污染物產(chǎn)生機理為基礎(chǔ)，結(jié)合青島市某工業(yè)園區(qū)10余家噴塑企業(yè)的實際排污情況，提出較為合理的廢氣、廢水、固廢、噪聲污染源強的估算方法，并依據(jù)估算污染源強及相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，提出經(jīng)濟可行的治理措施，為噴塑項目的環(huán)評工作提供可靠依據(jù)。

噴塑；環(huán)境評價；污染源強；治理措施

噴塑是在電場的作用下，通過高壓靜電設(shè)備將塑料粉末充電，使塑料粉末均勻地吸附到工件的表面，形成粉狀的涂層，經(jīng)過固化爐高溫烘烤后塑粉流平固化，塑料顆粒會形成一層致密的保護涂層附著在工件表面。

近年來，隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，機械加工、家電、電子等企業(yè)新建、擴建項目越來越多，需要進行表面噴涂的產(chǎn)品也隨之增多，噴塑表面處理工藝成為必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在環(huán)境影響評價工作中，往往涉及到此類污染物污染源強的估算，本研究以青島市開發(fā)區(qū)10余家噴塑項目調(diào)研統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對噴塑行業(yè)主要污染物源強的核算方法及治理措施進行探討。噴塑主要包括前處理、噴塑粉、固化爐固化，因生產(chǎn)工藝的不同前處理主要分為噴砂、拋丸、化學(xué)方法處理[1]，固化爐燃料以生物質(zhì)和天然氣為主。

1 大氣污染物源強估算及治理措施

1.1 產(chǎn)污環(huán)節(jié)及污染源強估算

1.1.1 前處理粉塵

前處理粉塵主要為噴砂或拋丸粉塵，鄔京利等[2]對機加工行業(yè)實際項目噴砂表面處理工藝粉塵產(chǎn)生量進行核算及對青島市10余家噴塑項目進行調(diào)研的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果表明，一般在環(huán)評中噴砂粉塵的產(chǎn)生量，按照實際噴砂量的1%～2%計算，拋丸工藝按照實際拋丸量的5‰～6‰計算，實際的計算公式為：

式中：M1為石英砂、鋼丸用量，t/a；Ma為粉塵產(chǎn)生量，t/a；f1為產(chǎn)生粉塵量所占系數(shù)（噴砂為1%～2%，拋丸為5‰～6‰）。

1.1.2 噴塑粉塵

噴塑主要是通過靜電作用將聚氨酯塑粉噴到工件表面，對青島市開發(fā)區(qū)10余家企業(yè)噴塑環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵量進行統(tǒng)計，表明塑粉的平均附著率為80%～90%，負壓吸氣裝置對脫落粉塵回收效率為95%左右，噴塑環(huán)節(jié)粉塵的產(chǎn)生速率計算：

式中：M2為塑粉使用量，kg/h；Mb為粉塵產(chǎn)生速率，kg/h；f2為塑粉附著率（80%～90%），f3為脫落粉塵回收系統(tǒng)回收效率（95%）。

1.1.3 固化廢氣

在固化的過程中會產(chǎn)生有機廢氣VOC(主要成分為非甲烷總烴）[3]，對青島市開發(fā)區(qū)10余家企業(yè)固化環(huán)節(jié)產(chǎn)生的VOC濃度進行統(tǒng)計及分析，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，固化產(chǎn)生的VOC濃度為190～300 mg/m3，風(fēng)機風(fēng)量一般為5 000 m3以下，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)估算固化工序產(chǎn)生的VOC約占塑粉量的3‰～6‰，如公式（3）所示計算固化環(huán)節(jié)產(chǎn)生的VOC的速率：

式中：Mc為VOC產(chǎn)生速率，kg/h；M3為塑粉使用量，kg/h；f2為塑粉附著率（80%～90%）；f4為產(chǎn)生VOC占塑粉使用量的比例（3‰～6‰）。

1.1.4 固化爐煙氣

根據(jù)《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （DB 37/2736-2013)[4]的要求，目前青島地區(qū)噴塑固化燃料均為天然氣或者生物質(zhì)燃料，燃煤鍋爐基本被取締，本研究對生物質(zhì)和天然氣兩種燃料提供核算辦法。

1.1.4.1 天燃氣

根據(jù)中國石油有限公司青島分公司檢測中心提供的監(jiān)測報告，并參考《社會區(qū)域類環(huán)境影響評價》 （環(huán)評工程師培訓(xùn)教材）[5]，按每106 m3天然氣燃燒排放SO2200 kg、NOx1 760 kg、煙塵140 kg計，煙氣產(chǎn)生量為136 259.17 Nm3/萬m3，那么廢氣污染物產(chǎn)生量計算如公式（4）～（6）所示：

1.1.4.2 生物質(zhì)

根據(jù)《4430工業(yè)鍋爐（熱力生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)）產(chǎn)排污系數(shù)表-生物質(zhì)工業(yè)鍋爐》及青島市開發(fā)區(qū)部分企業(yè)固化爐使用生物質(zhì)燃料檢測報告顯示，生物質(zhì)燃料排污系數(shù)：SO2：0.51 kg/（t燃料）、NOx：1.02 kg/（t燃料）、煙塵：0.5 kg/（t燃料），排氣量為6 552.3 m3/（t燃料），廢氣產(chǎn)生量的計算如公式（7）～（9）所示：

1.2 大氣污染物的治理措施

1.2.1 粉塵治理

目前噴塑粉塵治理采用較多的是袋式除塵器，去除率可以達到99%以上，可以保證顆粒物達標(biāo)排放。

1.2.2 VOC治理

目前噴塑固化廢氣治理的措施主要包括：活性炭吸附、蜂窩活性炭+催化燃燒、低溫等離子+光催化氧化，邵振華[6]等從投資成本、處理效率、二次污染等幾方面對3種處理方法作了對比，具體如表1所示。

對于噴塑固化產(chǎn)生的有機廢氣VOC為低濃度有機廢氣，低溫等離子+光催化氧化處理工藝雖然去除率較低，但是可以滿足低濃度有機廢氣達標(biāo)排放，邵振華[6]等通過對涂裝車間噴涂廢氣采用低溫等離子+光催化氧化治理工藝進行處理，對VOC的去除率達到76%～89%，VOC排放濃度為2.7～7.8 mg/m3，通過對青島市開發(fā)區(qū)十余家噴涂車間排氣筒VOC進行檢測，采用低溫等離子+光催化法治理后排氣濃度基本保持在3～8 mg/m3，滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[7]（GB 16297-1996）10 mg/m3要求，從基建投資、二次污染的角度來看，對于低濃度固化有機廢氣VOC，推薦使用低溫等離子+光催化氧化工藝處理。

表1 VOC廢氣治理方案對比

1.2.3 固化爐煙氣治理

山東省2017年1月1日起推行《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 37/2736-2013）中表1中標(biāo)準(zhǔn)，其中顆粒物10 mg/m3，SO2100 mg/m3，NOx200 mg/m3。燃氣固化爐SO2、NOx可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，顆粒物經(jīng)布袋除塵器處理可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求；對于生物質(zhì)固化爐需要采用雙堿法脫硫，一般去除率達到80%以上，采用SNCR工藝進行脫銷，去除率達到25%～40%，顆粒物去除采用布袋除塵器，最終可以達標(biāo)排放。

2 廢水污染源強及治理

2.1 產(chǎn)生污染物源強估算

2.1.1 前處理工藝流程

對于產(chǎn)品表面噴涂質(zhì)量要求比較高的噴涂生產(chǎn)線，僅對表面進行噴砂或者拋丸前處理滿足不了產(chǎn)品質(zhì)量要求，需要對鋼板進行脫脂、磷化[8]等表面處理，通常前處理工藝[9]如下所示：

預(yù)脫脂→脫脂→表調(diào)→磷化→水洗1→水洗2→烘干→噴塑粉→固化

2.1.2 廢液產(chǎn)生量

前處理過程產(chǎn)生脫脂廢水、磷化廢水，其廢水產(chǎn)生量計算如公式（10）所示：

式中：T1為年工作時間，d/a；T2為各環(huán)節(jié)廢液更換時間（15～30 d），V1為反應(yīng)槽有效容積，m3；V2為每日排放量，m3/d。

2.2 廢水治理措施

2.2.1 廢水水質(zhì)及處理效果

以青島市開發(fā)區(qū)某產(chǎn)業(yè)園噴塑前處理廢水為例，調(diào)節(jié)池原水水質(zhì)濃度及經(jīng)過處理工藝處理后的出水水質(zhì)如表2所示。

表2 前處理廢水污染物水質(zhì)濃度 mg/L

出水濃度通過表2數(shù)據(jù)計算可知CODCr去除率達到93%，BOD5去除率達到94.6%，NH3-N去除率達到97.9%；出水水質(zhì)穩(wěn)定且達到《山東省半島流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[10]（DB 37/676-2007）中一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 水處理工藝

前處理廢水處理工藝如圖1所示。

圖1 前處理廢水處理工藝

3 噪聲源強及治理

噴涂車間主要噪聲源為：空壓機、排氣風(fēng)機，空壓機的噪聲源強一般為85～90 dB，風(fēng)機噪聲源強為80～85 dB，根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》[11]（HJ 2.4-2009） 中噪聲評價模式對噪聲進行預(yù)測和評價。

實際生產(chǎn)項目還有如下降噪措施：定時對設(shè)備進行檢修保養(yǎng)，降低運行噪聲源強；在生產(chǎn)車間外部種植綠化帶，增加噪聲在傳播過程中的衰減量；對于高噪聲設(shè)備，采用隔聲罩進行降噪，減少臨近敏感點一側(cè)高噪聲設(shè)備的布設(shè)，具體的降噪措施如表3所示。

表3 項目防治措施 dB

4 固體廢物估算及治理

噴塑生產(chǎn)線產(chǎn)生的固體廢棄物分為一般廢物和危險廢物。一般廢物主要包括：包裝廢物、廢石英砂、固化爐爐渣，危險廢物主要包括廢活性炭、廢棄棉紗、廢活性炭纖維，固廢產(chǎn)量需要生產(chǎn)企業(yè)提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)，具體以實際生產(chǎn)情況為準(zhǔn)，具體的固體廢物處理措施如表4所示。

表4 固體廢物治理措施

5 小結(jié)

本研究從噴塑表面處理行業(yè)大氣、廢水、固廢、噪聲4個方面對污染物的源強估算方法及主要治理措施進行了概括性的介紹，在實際的環(huán)境影響評價工作中，通過對實際項目的生產(chǎn)工藝、原料理化性質(zhì)的客觀分析，明確產(chǎn)污環(huán)節(jié)、篩選主要評價因子，結(jié)合符合實際的估算方法核算出的污染源強，采取合理、高效、經(jīng)濟的污染治理措施，依據(jù)國家及行業(yè)、地方相關(guān)環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求，作出全面切實的環(huán)境影響評價，對合理有效地推動環(huán)保工作具有重要意義。

[1]徐海萍，劉琳，任婷婷，等.機加工行業(yè)環(huán)境影響評價中常見污染物源強估算及污染治理[J].湖北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，32（3）：344-348.

[2]鄔京利.噴砂除塵設(shè)備系統(tǒng)[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2000（2）：39-41.

[3]馬君賢.環(huán)境影響評價中噴涂工序主要大氣污染物排放量的確定[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集：下卷.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007：1835-1838.

[4]山東省環(huán)境質(zhì)量保護局，山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB 37/2736-2013山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[5]環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心.社會區(qū)域類環(huán)境影響評價[M]. 3版.北京：中國環(huán)境出版社，2014.

[6]邵振華，魏博倫，葉志平，等.等離子體聯(lián)合光催化治理噴漆廢氣[J].浙江大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2014，48（6）：1127-1131.

[7]國家環(huán)保局.GB 16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

[8]林惠，羅宇沖，劉琪，等.汽車保險杠的噴涂工藝[J].裝備制造技術(shù)，2012（8）：94-97.

[9]郝雁軍，李曉光，賈明昊.汽車制造廠廢水處理工程實例分析[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2013，23（2）：58-61，71.

[10]山東省環(huán)境質(zhì)量保護局，山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB 37/676 -2007山東省半島流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[11]國家環(huán)保部.環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則HJ 2.4-2009聲環(huán)境[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

（編輯：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，山東青島人，青島理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生在讀，主要從事水污染控制及污水資源化方面的研究。