傳統(tǒng)中小型眼鏡企業(yè)噴漆廢氣治理技術(shù)探討

朱賽嫦 洪科 李小健 崔慧貞

摘要：傳統(tǒng)中小型眼鏡企業(yè)噴漆設(shè)備裝備水平不高，噴漆廢氣產(chǎn)生量大，產(chǎn)生濃度低，且含有漆霧，具有一定黏性，給VOCs治理帶來(lái)難度。小型眼鏡企業(yè)噴漆廢氣的治理，首先應(yīng)進(jìn)行車間改造和噴漆設(shè)備改造;其次對(duì)各環(huán)節(jié)廢氣進(jìn)行分區(qū)分類收集，節(jié)約風(fēng)量，減少無(wú)組織廢氣產(chǎn)生;最后，噴漆廢氣的治理應(yīng)根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)確定，優(yōu)先采用“吸附濃縮+脫附/燃燒”工藝。

關(guān)鍵詞：眼鏡制造;噴漆廢氣;VOCs;吸附/脫附/燃燒

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract： The traditional small and medium-sized eyeglass manufactories always equip with paint spraying apparatus at a low level. And the exhaust gas produced in the paint spraying? process carrying with paint mist shows low concentration in a large air volume，which? brings difficulty in the treatment of VOCs gas. The treating steps of the paint spraying exhaust gas are showed as follows： First of all， it needs to upgrade the workshop and paint spraying apparatus. Then， the exhaust gas should be collected in a classified and qualitative way， which could effectively save the air volume and reduce the unorganized exhaust gas emissions. Finally， the treatment of paint spraying exhaust gas， which depends on the emission standard， is preferentially advised to adopt the process of “adsorption concentration + desorption /combustion”.

Key words： Eyeglass manufacture; The paint spraying exhaust gas; VOCs;Adsorption /desorption /combustion

中國(guó)眼鏡總產(chǎn)量占到了世界總產(chǎn)量的70%。中國(guó)不僅成為世界的眼鏡生產(chǎn)大國(guó)，也成為了世界眼鏡消費(fèi)量最大的國(guó)家之一。2018年中國(guó)眼鏡成鏡產(chǎn)量約為66503.14萬(wàn)副，全國(guó)有15個(gè)省市生產(chǎn)眼鏡成鏡。眼鏡生產(chǎn)主要集中在浙江、廣東、福建、江蘇、甘肅、重慶、山東、吉林、河北等省市。中小型眼鏡生產(chǎn)企業(yè)及配套生產(chǎn)企業(yè)聚集在一定的區(qū)域，形成產(chǎn)業(yè)集群，降低生產(chǎn)成本，使得中國(guó)眼鏡在國(guó)際上有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。中小型眼鏡企業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集園區(qū)壯大發(fā)展的同時(shí)，也存在一定的環(huán)境污染問(wèn)題。眼鏡制造尤其是塑料眼鏡制造過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生大量的噴漆廢氣。多數(shù)眼鏡噴漆工序因其上色效果好會(huì)使用溶劑性油漆。使用溶劑型油漆的噴漆廢氣含有較高濃度的漆霧，容易黏附管道及處理設(shè)備，給廢氣處理帶來(lái)一定的難度。中小型眼鏡企業(yè)因產(chǎn)品定位為中低端客戶，資金及技術(shù)水平有限，普遍存在噴漆設(shè)備較為傳統(tǒng)，設(shè)備密閉性差的問(wèn)題。這導(dǎo)致噴漆過(guò)程中的VOCs廢氣產(chǎn)生量較大。眼鏡噴漆廢氣有黏性，產(chǎn)生風(fēng)量大、濃度低，存在一定的處理難度，給中小型眼鏡企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。采用科學(xué)、合理又節(jié)約成本的治理技術(shù)，是中小型眼鏡企業(yè)治理噴漆廢氣的重要方向。本文重點(diǎn)從裝備升級(jí)改造、廢氣集約化收集處理等方面，探討了傳統(tǒng)中小型眼鏡企業(yè)的眼鏡噴漆廢氣的污染防治技術(shù)。

1 噴漆廢氣的特點(diǎn)

眼鏡噴漆廢氣的成分根據(jù)原料的不同略有不同。噴漆物料通常由油漆或金油、稀釋劑、固化劑等原料按一定比例混合而成。油漆或金油與稀釋劑混合比例一般為1：（1～1.2），油漆或金油與固化劑的混合比例一般為1：（0～0.3）。油漆主要成分包括樹(shù)脂、溶劑、助劑、填料、顏料等，涉及揮發(fā)性組分有苯類、酯類、醇類等有機(jī)化合物;稀釋劑全部為有機(jī)溶劑，一般有二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯等有機(jī)物質(zhì);固化劑主要由樹(shù)脂及有機(jī)溶劑組成。從成分上看，噴漆廢氣可能含有的污染物有甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙苯、乙酸甲酯等有機(jī)污染物。噴槍清洗過(guò)程可能還使用丙酮。從表觀上看，噴漆廢氣含有較多漆霧，具有一定的黏附性，容易堵塞設(shè)備和管道，組成包括顆粒物、VOCs等污染物。因噴漆廢氣噴漆臺(tái)操作開(kāi)口較大，噴漆廢氣呈現(xiàn)風(fēng)量大、濃度低的特點(diǎn)。

2 廢氣產(chǎn)生工序及設(shè)備

眼鏡噴漆的主要生產(chǎn)流程是眼鏡表面進(jìn)行清洗、晾干后，進(jìn)入噴漆臺(tái)進(jìn)行噴漆上色，噴漆由1道至多道底漆、面漆組成。噴漆結(jié)束后，工件將進(jìn)行流平、晾干，最后中溫烘干（40～50℃）得到產(chǎn)品。油漆調(diào)配、工件噴漆、流平、晾干和中溫烘干等過(guò)程均為揮發(fā)產(chǎn)生VOCs廢氣。噴漆設(shè)備分為大槍手噴噴漆臺(tái)、小槍手噴噴漆臺(tái)和機(jī)械自動(dòng)噴漆臺(tái)。大槍手噴噴漆臺(tái)作業(yè)開(kāi)口面較大，大于1.5m×1.5m，小槍手噴噴漆臺(tái)作業(yè)開(kāi)口面一般為0.8m×0.8m，機(jī)械自動(dòng)噴漆臺(tái)開(kāi)口面一般為1.0m×1.5m。機(jī)械自動(dòng)噴漆臺(tái)，噴槍自動(dòng)噴油漆，噴射速度較高。

3 廢氣的治理措施

3.1 車間改造

中小型眼鏡噴漆企業(yè)噴漆車間通常無(wú)明顯分區(qū)，清洗、噴漆、調(diào)漆、晾干、烘干等區(qū)塊界線不明顯，這導(dǎo)致空間無(wú)組織廢氣較難收集。企業(yè)廢氣治理時(shí)，應(yīng)對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)改造，設(shè)立獨(dú)立的噴漆隔間、調(diào)漆間、晾干間、烘干間。各個(gè)隔間應(yīng)相對(duì)密閉，有墻體分割，設(shè)置門(mén)窗。

3.2 裝備提升改造

中小型眼鏡企業(yè)使用的噴漆設(shè)備為傳統(tǒng)敞口噴漆臺(tái)，開(kāi)口面較大。為滿足不同客戶的要求，眼鏡企業(yè)通常會(huì)配備多臺(tái)噴漆臺(tái)，但是實(shí)際同時(shí)使用的臺(tái)數(shù)少于裝機(jī)臺(tái)數(shù)。為節(jié)約廢氣收集風(fēng)量，應(yīng)在噴漆臺(tái)開(kāi)口面設(shè)置活動(dòng)式開(kāi)關(guān)門(mén)。當(dāng)使用噴臺(tái)時(shí)打開(kāi)門(mén)，不使用噴臺(tái)時(shí)關(guān)閉門(mén)，減少?gòu)U氣收集風(fēng)量。眼鏡噴漆基本都使用溶劑型油漆，噴漆過(guò)程中會(huì)飛濺產(chǎn)生較多漆霧。漆霧有黏性，容易黏附管道、風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、廢氣處理設(shè)備等部件，不利于廢氣收集和排放。因此，噴漆臺(tái)須設(shè)置至少一道水簾，初步去除截留漆霧顆粒。

3.3 廢氣收集

眼鏡企業(yè)噴漆工序產(chǎn)生的廢氣有噴漆廢氣、調(diào)漆廢氣、流平廢氣、晾干廢氣、烘干廢氣。噴漆廢氣夾帶漆霧，產(chǎn)生點(diǎn)位為噴漆臺(tái);調(diào)漆廢氣、流平廢氣、晾干廢氣為常溫廢氣，基本不含顆粒物，分別產(chǎn)生于調(diào)漆、流平和晾干工位。烘干為低溫（40～50℃）烘干，廢氣產(chǎn)生濃度略高，溫度略高于常溫?？傮w上各股廢氣濃度均不是很高，除了烘干、調(diào)漆廢氣，其余廢氣的收集風(fēng)量均較大。廢氣呈現(xiàn)大風(fēng)量、低濃度的特點(diǎn)。各類廢氣的收集要求如下：

（1）噴漆臺(tái)為三側(cè)圍擋噴臺(tái)，上方有出氣口，出氣口應(yīng)與風(fēng)管連接，噴臺(tái)開(kāi)口面控制氣速應(yīng)至少1m/s，才能保證廢氣有效收集。（2）調(diào)漆間設(shè)置單獨(dú)的調(diào)漆臺(tái)，調(diào)漆臺(tái)三側(cè)圍擋，上方設(shè)廢氣收集風(fēng)管。調(diào)漆間廢氣收集按空間換氣次數(shù)至少10次/h計(jì)。（3）流平區(qū)設(shè)置在噴漆臺(tái)附近，不單獨(dú)引風(fēng)。流平廢氣通過(guò)噴漆臺(tái)引風(fēng)，達(dá)到車間總體換風(fēng)的目的，可收集流平廢氣。（4）晾干間設(shè)置單獨(dú)的廢氣收集罩和風(fēng)管，要求空間換氣次數(shù)至少8次/h。（5）烘干工序在烘箱或烘干室內(nèi)完成。為保持烘箱內(nèi)溫度，烘干室和烘箱為密閉的。在烘干室內(nèi)頂部設(shè)置廢氣收集風(fēng)管，空間換氣次數(shù)建議至少3次/h。

各股廢氣按照要求進(jìn)行收集后，應(yīng)合理布置風(fēng)管走向，合理選擇管徑，做到風(fēng)量、風(fēng)壓平衡。一般要求主干管的氣速在10～15m/s，支管氣速在5～8m/s。各風(fēng)管支管與支管之間，干管與干管之間的風(fēng)阻應(yīng)小于±15%。

3.4 廢氣處理

噴漆廢氣的處理方法的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膹U氣排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)承受能力，技術(shù)成熟度等方面進(jìn)行確定。以浙江省地區(qū)為例，噴漆廢氣排放應(yīng)執(zhí)行《工業(yè)涂裝工序大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/2146-2018）新改擴(kuò)標(biāo)準(zhǔn)。噴漆廢氣處理的一般原則是“漆霧預(yù)處理+進(jìn)一步處理”。

3.4.1 漆霧預(yù)處理工藝

前面講到，噴漆廢氣含有漆霧，會(huì)黏附設(shè)備，因此必須進(jìn)行預(yù)處理。漆霧的預(yù)處理可以采用濕式噴淋洗滌、干式過(guò)濾棉過(guò)濾的一種或兩種組合方法進(jìn)行處理。要求處理后廢氣的顆粒物含量低于1mg/m3。為保證漆霧預(yù)處理效果，建議采用多級(jí)噴淋+過(guò)濾棉、多級(jí)過(guò)濾等組合處理方法，強(qiáng)化預(yù)處理效果。

3.4.2 直接低濃氧化或吸附工藝

噴漆廢氣的主要污染成分為有機(jī)溶劑，熱值較高，易于氧化，但產(chǎn)生污染物濃度較低。廢氣處理方法有直接低濃度氧化處理、直接吸附處理、吸附濃縮后脫附焚燒處理三種。從處理效果看，吸附濃縮后脫附焚燒處理效果較前兩種處理效果好，廢氣凈化效率高，凈化徹底，處理效率可達(dá)到90%以上，但運(yùn)行成本和一次性投資成本較高。直接氧化處理的方法有光催化氧化、低溫等離子等方法[1，2]，但處理效果不穩(wěn)定，適合處理低濃有機(jī)廢氣，處理效率低于60%。直接吸附處理就是采用活性炭等吸附介質(zhì)對(duì)廢氣污染物進(jìn)行吸附，待介質(zhì)吸附飽和后，就需要拋棄更換吸附介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生二次固廢污染。若采用直接氧化處理法，可考慮將光催化氧化、低溫等離子等設(shè)備后接活性碳吸附，設(shè)置兩級(jí)及以上的組合系統(tǒng)，強(qiáng)化處理效果[3]。

3.4.3 吸附濃縮-脫附焚燒

吸附濃縮后脫附焚燒處理工藝是首先對(duì)低濃有機(jī)廢氣采用吸附介質(zhì)進(jìn)行吸附濃縮，待吸附介質(zhì)吸附到一定程度后，再采用熱氣流或改變壓力等方法進(jìn)行脫附。脫附出來(lái)的高濃有機(jī)廢氣進(jìn)行焚燒。

常用的吸附介質(zhì)有顆?；钚蕴?、蜂窩活性炭、活性炭纖維氈、沸石分子篩等[4，5]。為保證吸附效率，各吸附劑的吸附氣速建議為：采用顆?；钚蕴繒r(shí)，吸附設(shè)備內(nèi)氣速應(yīng)控制在0.6m/s以下;采用活性炭纖維氈時(shí)，氣速控制在0.15m/s以下;采用蜂窩活性炭和沸石分子篩時(shí)，氣速控制在1.2m/s以下。

吸附床層的再熱有熱氣流再生、降壓加熱再生等方法。熱氣流再生可采用空氣或惰性氣體作為熱媒，直接接觸換熱再生。活性炭和活性炭纖維氈吸附床層脫附時(shí)，熱氣流溫度應(yīng)為90～120℃;沸石分子篩吸附床層脫附時(shí)，熱氣流溫度宜低于200℃。脫附后熱氣流中有機(jī)物濃度應(yīng)嚴(yán)格控制在爆炸極限下限的25%以下。應(yīng)合理選擇脫附壓力和溫度，在保證安全的前提下，提高脫附效率。

脫附廢氣須采用燃燒進(jìn)行徹底氧化處理，燃燒效率應(yīng)達(dá)到95%以上。燃燒分為催化燃燒和直接熱力燃燒。考慮油漆廢氣的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)可行性，建議采用催化燃燒方法進(jìn)行處理。選用催化劑的工作溫度應(yīng)低于700℃，并能承受900℃短時(shí)間高溫沖擊。為保證處理效率，催化燃燒裝置的工作溫度應(yīng)高于300℃。催化燃燒裝置的設(shè)計(jì)空速宜大于10000h-1，但不應(yīng)高于40000h-1。

4 總結(jié)與展望

中小型眼鏡企業(yè)普遍存在裝備水平不高，經(jīng)濟(jì)可承受能力差的問(wèn)題。這類企業(yè)眼鏡噴漆廢氣的治理要考慮加強(qiáng)車間、設(shè)備改造的基礎(chǔ)，對(duì)廢氣進(jìn)行強(qiáng)化收集處理。廢氣處理優(yōu)先考慮使用“吸附濃縮+脫附/焚燒”處理工藝，該工藝處理效率可達(dá)90%。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度考慮，中小型眼鏡企業(yè)解決環(huán)保問(wèn)題的關(guān)鍵是產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的轉(zhuǎn)型升級(jí)。生產(chǎn)高端、高附加值的眼鏡產(chǎn)品，采用自動(dòng)化程度高、密閉化程度高的噴漆設(shè)備，可減少后端廢氣處理的成本，并且提高廢氣收集處理的效果。

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收稿日期：2019-09-27

作者簡(jiǎn)介：朱賽嫦，女，漢族，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程治理。

備注：臺(tái)州市污染防治工程技術(shù)中心為臺(tái)州市環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院下屬的全資子公司。