涂料項(xiàng)目VOCs排放量估算及控制研究

文 菁

（江蘇科易達(dá)環(huán)保科技有限公司 江蘇鹽城 224000）

引言

我國是涂料生產(chǎn)、消費(fèi)大國。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示，2018 年我國1336 家規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)涂料總產(chǎn)量達(dá)1759.8萬噸，較2017 年增長(zhǎng)了5.9%。大量涂料在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），VOCs 也是涂料行業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要工業(yè)廢氣。VOCs 屬有毒有害氣體，吸入體內(nèi)會(huì)直接危害人的身體健康。為此，在對(duì)涂料化工項(xiàng)目環(huán)評(píng)過程中，VOCs 估算成為其中的主要內(nèi)容之一。

1 涂料項(xiàng)目VOCs 排放概述

1.1 排放類型

涂料加工生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的VOCs 包括項(xiàng)目的點(diǎn)源排放，以及項(xiàng)目生產(chǎn)、場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的無組織溢散排放。其中，以無組織排放為主，且對(duì)涂料廠區(qū)周邊產(chǎn)生較重的異味。

1.2 主要特點(diǎn)

涂料加工項(xiàng)目VOCs 組分復(fù)雜，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，其主要組分為苯系物、己烷等，具有較強(qiáng)揮發(fā)性，有毒有害。

1.3 評(píng)價(jià)因子

根據(jù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)方法，以及涂料項(xiàng)目VOCs 組分的毒性及其對(duì)環(huán)境影響來綜合確定。就涂料加工項(xiàng)目而言，則主要依據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》《固定污染源排氣中非甲烷總烴氣相色譜法》《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)詳解》 等，分析污染源強(qiáng)時(shí)，還需結(jié)合苯系物、VOCs、NMHC（非甲烷總烴）。

2 涂料項(xiàng)目VOCs 環(huán)評(píng)中排放量估算方法

2.1 工藝廢氣排放

涂料化工項(xiàng)目生產(chǎn)環(huán)節(jié)的VOCs 有組織排放可通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲取。無組織VOCs 排放量則可通過估算獲得，或比較同類項(xiàng)目進(jìn)行估算。根據(jù)《有機(jī)溶劑揮發(fā)量之估算方法》（趙煥平），在有機(jī)溶劑飽和蒸汽壓（95.3-1.4mmHg），無風(fēng)，溫度（25℃左右）條件下，采用VOCs 估算公式：E工藝＝。

其中，E工藝為待估算的涂料項(xiàng)目VOCs 排放量；P 為一定溫度條件下有機(jī)溶劑飽和蒸氣壓；F 為涂料生產(chǎn)環(huán)節(jié)容器與大氣解除的表面積；M 為有機(jī)溶劑分子量。應(yīng)用該公式估算時(shí)，若溫度無法控制于25℃附近的，還需要對(duì)有機(jī)溶劑飽和蒸氣壓進(jìn)行適當(dāng)修正。

2.2 儲(chǔ)罐揮發(fā)損耗

儲(chǔ)罐是常用的涂料液體儲(chǔ)存方式，涂料儲(chǔ)罐呼吸損失成為涂料VOCs 重要排放源。針對(duì)儲(chǔ)罐發(fā)揮損耗的估算方法，主要有EPA 推薦的估算方法及其對(duì)應(yīng)的TANK4，歐盟則采用的是TANK軟件進(jìn)行精確計(jì)算。在涂料項(xiàng)目環(huán)評(píng)時(shí)的儲(chǔ)罐揮發(fā)損耗實(shí)際應(yīng)用中可采用TANK 軟件進(jìn)行排放量估算。

2.3 設(shè)備管道泄漏

涂料項(xiàng)目生產(chǎn)的產(chǎn)品還需要使用到各種設(shè)備及管道，由于設(shè)備及管道密封存在失效等問題，容易導(dǎo)致其中的物料逸散至大氣中，給周邊大氣環(huán)境產(chǎn)生VOCs 逸散。涉及到的設(shè)備管道包括攪拌器、泄壓設(shè)備、閥門、儀表等。具體估算時(shí)可采用美國國家環(huán)境保護(hù)局推薦的平均泄漏系數(shù)（見表1）對(duì)主要設(shè)備管道的VOCs 泄漏量進(jìn)行估算。估算時(shí)，應(yīng)根據(jù)涂料設(shè)備管道的使用年限對(duì)相關(guān)的排放系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修正。

表1 平均泄漏系數(shù)

2.4 廢水處置逸散

涂料項(xiàng)目在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸處置過程中產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，這些廢水中的VOCs 也會(huì)直接向周邊的大氣逸散。涂料項(xiàng)目生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水中的VOCs 逸散量估算主要采用的方式有美國國家環(huán)境保護(hù)局推薦的WATER9 對(duì)石化企業(yè)廢水VOCs揮發(fā)量的估算方法。也可以利用系數(shù)法對(duì)廢水中的VOCs 逸散量進(jìn)行估算。

如：E廢水=。式中，E廢水表示涂料項(xiàng)目在統(tǒng)計(jì)期中因廢水處置所逸散出的VOCs 總量。EFi表示涂料處置環(huán)節(jié)廢水收集/處理設(shè)施i 產(chǎn)污系數(shù)；Qi表示涂料項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)期中廢水收集/處理設(shè)施i 廢水流量。根據(jù)美國EPA 推薦的估算方法，其中廢水收集/處理設(shè)施VOCs 的產(chǎn)污系數(shù)主要分為：廢水收集系統(tǒng)及油水分離方面的產(chǎn)污系數(shù)為0.6；廢水處理廠-廢水處理設(shè)施領(lǐng)域的產(chǎn)污系數(shù)則為0.005。

2.5 案例分析

以某溶劑型涂料生產(chǎn)企業(yè)的涂料車間為估算對(duì)象，該企業(yè)年生產(chǎn)2.5 萬噸聚氨酯漆，物料包括顏料、甲苯、醇酸樹脂、固化劑，制漆分散缸、分散劑、灌裝機(jī)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，廢氣主要來自投料、調(diào)漆、灌裝等各道工序。依據(jù)《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21902-2008）推薦的要求對(duì)該車間的VOCs 排放量進(jìn)行估算。經(jīng)對(duì)工業(yè)廢氣有組織排放VOCs 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)罐揮發(fā)損耗、設(shè)備管道泄漏、廢水處理環(huán)節(jié)揮發(fā)，以及其他方式揮發(fā)，經(jīng)計(jì)算得出：有組織工業(yè)廢氣VOCs 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)為22t/a，無組織排放VOCs 量為2.578t/a，其中：TANK 法估算儲(chǔ)罐揮發(fā)量為0.256（t/a）；平均系數(shù)法估算設(shè)備管道泄漏為1.112（t/a）；系數(shù)法估算廢水處理揮發(fā)為0.125（t/a）；物料衡算法估算實(shí)驗(yàn)廢氣、散逸量為1.085（t/a）?？梢?，該涂料項(xiàng)目的VOCs 主要來自有組織排放，占整個(gè)項(xiàng)目排放量的89.51%。

3 涂料項(xiàng)目VOCs 控制對(duì)策

針對(duì)涂料項(xiàng)目VOCs 主要產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，應(yīng)從涂料生產(chǎn)過程、末端控制和儲(chǔ)罐儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)做好項(xiàng)目的VOCs 控制，最大限度的降低項(xiàng)目對(duì)周期環(huán)境的影響。

3.1 生產(chǎn)及運(yùn)輸過程控制

要從管道、設(shè)備輸送、密閉等方面加強(qiáng)涂料項(xiàng)目VOCs 生產(chǎn)、運(yùn)輸過程的泄漏控制。如，可通過計(jì)量泵管道對(duì)主要原料輸送，針對(duì)拉缸或桶裝液體物料輸送可在生產(chǎn)單元間采取泵入或其他等效技術(shù)轉(zhuǎn)移；選用反應(yīng)釜密閉技術(shù)進(jìn)行加蓋、密封，并做到定期檢查更換閥門；設(shè)置防風(fēng)罩于投料、包裝、采樣等環(huán)節(jié)，最大限度地降低VOCs 逸散。

3.2 末端控制

目前，主要采用吸附、吸收、燃燒、冷凝、膜分離技術(shù)對(duì)涂料生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的VOCs 進(jìn)行末端控制。其中，最常見的采用活性炭吸附，如“沉流式除塵+活性炭吸附”工藝，集合活性炭脫附再生裝置，可有效去除VOCs，并做好活性炭去除臺(tái)賬保存。

3.3 儲(chǔ)罐等揮發(fā)損耗控制

采用浮頂罐等對(duì)涂料項(xiàng)目的有機(jī)溶劑進(jìn)行儲(chǔ)存。如采用固定頂罐式儲(chǔ)存罐的，可對(duì)其進(jìn)行冷卻降低小呼吸氣排放。還可以將呼吸氣收集至廢氣處理系統(tǒng)或用平衡管回到槽罐車系統(tǒng)等做好大呼吸氣控制。

結(jié)語

涂料生產(chǎn)為工業(yè)、家裝、汽車等行業(yè)提供原材料，但在此過程中會(huì)產(chǎn)生大量的VOCs，為有效降低涂料項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)選擇合適的方法提前對(duì)項(xiàng)目投產(chǎn)后的VOCs 產(chǎn)量進(jìn)行估算，并根據(jù)VOCs 排放量的估算結(jié)果提前做好防控，最大限度地降低項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響，努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的共贏。