機(jī)械噴涂類環(huán)評廢氣污染分析及防治措施

文_顧慰祖 江蘇錫澄環(huán)境科學(xué)研究院有限公司

1 機(jī)械噴涂類環(huán)評廢氣污染問題概述

1.1 油漆分類與污染性

涂料通常由成膜物質(zhì)樹脂、填料、助劑和溶劑4部分構(gòu)成，其中溶劑采用酮類、醇類、醚脂類等物質(zhì)。從環(huán)保角度來說，油漆分為水性油漆與溶劑型油漆。和水性油漆比，溶劑型油漆使用過程中，會揮發(fā)產(chǎn)生較多的廢氣，對環(huán)境產(chǎn)生的污染較大，但溶劑型油漆和稀釋劑仍然是我國機(jī)械噴涂業(yè)采用的主要原料，其中，高固分溶劑型油漆因采用較少的溶劑，具備較高的固體成分，其對環(huán)境的污染較小。水性油漆主要以水為溶劑，有機(jī)溶劑含量很低，所以很環(huán)保，當(dāng)前在汽車行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，但因其應(yīng)用局限性較大，水溶性油漆的發(fā)展也較慢。

1.2 油漆的成分與污染性

油漆的成分和用量直接關(guān)系到污染源強(qiáng)的排放量和種類，直接決定著對環(huán)境的污染程度。在開展環(huán)評工作前，一定要準(zhǔn)確掌握油漆成分和用量。成膜物質(zhì)通常由各種不同的樹脂組成，通過掌握油漆的成分，進(jìn)行環(huán)評時，可對污染排放物種類進(jìn)行判斷。

1.3 機(jī)械噴漆工序

機(jī)械噴漆工藝流程包括：預(yù)處理-調(diào)漆-噴漆-固化，開展機(jī)械噴涂作業(yè)時，要盡可能控制氣體污染的排放量。進(jìn)行調(diào)漆時，通常需要加入適當(dāng)?shù)南♂寗?、固化劑，該過程加入了有機(jī)溶劑，會揮發(fā)產(chǎn)生有機(jī)廢氣；進(jìn)行噴漆時，常由工人使用噴槍把油漆涂于工件上，當(dāng)前噴漆機(jī)器人在機(jī)械噴涂類作業(yè)也得到廣泛應(yīng)用，具備成膜均勻且效率高的優(yōu)點(diǎn)，通常在專用的密閉噴漆房進(jìn)行噴漆，不同工件所需要的噴漆工藝也不同，噴漆過程中，有機(jī)溶劑會產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣污染，甚至?xí)a(chǎn)生漆霧；最后一道工序是固化，固化方式包括加熱固化與常溫固化，加熱固化通常在烘干室加熱進(jìn)行，這個過程會揮發(fā)出大量有機(jī)廢氣，常溫固化時，溶劑也會慢慢揮發(fā)，產(chǎn)生有機(jī)廢氣。

2 機(jī)械噴涂類廢氣環(huán)評及廢氣治理的依據(jù)

2.1 機(jī)械噴涂類廢氣污染源強(qiáng)的核算

對于調(diào)漆、噴漆、烘干工序，采用物料恒算法進(jìn)行噴涂廢氣中污染物的核算，機(jī)械噴涂作業(yè)過程主要產(chǎn)生有機(jī)廢氣和漆霧。物料恒算法的總則為：油漆成分中固體成分部分，通過固化作用全部形成漆膜產(chǎn)品，油漆內(nèi)含有的溶劑全部揮發(fā)成有機(jī)廢氣，其他部分則全部形成漆霧廢氣。依據(jù)上漆率對固化形成漆膜的量確認(rèn)，每種涂裝方法的上漆率也各不相同，通?？諝鈬娡康纳掀崧室陀陟o電噴涂。

在噴涂過程，有機(jī)廢氣揮發(fā)量的計算公式如下：

其中：Nx為油漆內(nèi)有機(jī)溶劑百分含量；GX為油漆量，t/a；NZ為固化劑內(nèi)有機(jī)溶劑百分含量；GZ為固化劑量，t/a；NY為稀釋劑中機(jī)溶劑百分含量；GY為稀釋劑量，t/a；Qy為有機(jī)廢氣揮發(fā)量，t/a。

漆霧揮發(fā)量的計算方法如下：

其中：b%為上漆率；Qw為漆霧揮發(fā)量，t/a。

2.2 機(jī)械噴涂類廢氣的治理依據(jù)

《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》中對涂裝過程中的VOCs污染防治技術(shù)措施進(jìn)行了明確規(guī)定，并在機(jī)械噴涂過程中對噴漆技術(shù)及工件的涂裝要求進(jìn)行了規(guī)定，鼓勵采用高固份涂料和水性涂料和紫外光固化(UV)涂料等環(huán)保型涂。同時，盡量采用高效的涂裝工藝，如浸涂、淋涂、靜電噴涂等。使用含有VOCs產(chǎn)品時，要采用廢氣收集措施，使廢氣實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，避免廢氣的無組織排放。國家工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委于2016年11月1日推行《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》，對涂裝行業(yè)的清潔生產(chǎn)提出更高的要求，這也是編制環(huán)評過程中參考的重要依據(jù)。《江蘇省重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染控制指南》中提出，溶劑型涂料表面涂裝的VOCs總收集、凈化處理率要大于90%。

3 漆霧污染治理措施

3.1 過濾棉干式漆霧凈化器

以通風(fēng)機(jī)為動力，漆霧進(jìn)入過濾器，噴漆廢氣流過多重逐漸加密的過濾棉，不斷的被粘附搜集，濾網(wǎng)采用過濾棉制成，漆霧粒子在碰撞、攔截等作用下，被過濾棉吸收，實(shí)現(xiàn)凈化的目的，但需要定期對過濾棉更換與拆除，這種方法工作效率高達(dá)90%以上。這種處理方式采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單且壽命長、能耗低，沒有二次水污染，但需要經(jīng)常更換過濾器，適用于噴涂間歇式工作的小批量工件。

3.2 水簾漆霧濕式凈化器

借助水泵提水產(chǎn)生循環(huán)水幕，對工件進(jìn)行噴漆時，要面對水幕進(jìn)行作業(yè)，水幕與含漆霧的空氣產(chǎn)生撞擊，經(jīng)過水簾后流入氣水通道，通過與水相互作用，漆霧結(jié)成渣塊，實(shí)現(xiàn)油漆顆粒物去除的目的，處理效率約70%。這種處理方式使用水為原料，設(shè)備運(yùn)行能耗低，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)保養(yǎng)，但系統(tǒng)會產(chǎn)生廢水，這些廢水經(jīng)過處理后，含有水汽和顆粒物，易對下一道處理裝置如活性炭裝置等產(chǎn)生堵塞，通常在大批量產(chǎn)生漆霧的噴漆室內(nèi)采用水簾漆霧凈化系統(tǒng)。

4 有機(jī)廢氣治理措施

4.1 冷凝回收法

將廢氣引入冷凝器，對冷凝液進(jìn)行分離，可對有價值的有機(jī)物進(jìn)行回收，該方法適用于廢氣溫度低、有機(jī)物濃度高和風(fēng)量小的情況。該處理裝置一次投資不高，對于中高濃度的有機(jī)廢氣，處理成本較低，但系統(tǒng)需要設(shè)置冷卻附屬裝置，且經(jīng)過冷凝后，尾氣中還存在低濃度的有機(jī)物，屬于二次污染。

4.2 吸附法

因活性炭的比表面積很大，且內(nèi)部具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可對有機(jī)氣體分子進(jìn)行吸附，該方法適用于間歇式生產(chǎn)的工序，待處理的有機(jī)物含量要低，處理效率大于90%。這種處理方法采用的設(shè)備很簡單，且一次投資很小，但運(yùn)行過程需定期更換活性炭。在小型機(jī)械涂裝企業(yè)廣泛采用活性炭吸附法。

4.3 物理吸收法

“三苯”氣體的化學(xué)穩(wěn)定性較高，適用于中高濃度且溫度低的廢氣，該套處理裝置一次性投資不高，運(yùn)行維護(hù)經(jīng)濟(jì)，對較低濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時，運(yùn)行費(fèi)用更低，但系統(tǒng)要設(shè)置加熱解析冷凝等回收裝置，這套裝置價格較高，且體積也大，還存在二次污染，選擇低揮發(fā)性且價格經(jīng)濟(jì)的吸收液也較難，凈化效率也不高。

4.4 催化燃燒法

首先將廢氣加熱至200～300℃后，使其經(jīng)過催化床，廢氣通過催化燃燒作用生成水與二氧化碳，實(shí)現(xiàn)廢氣的凈化。該套裝置一次性投資不高，維護(hù)成本不高，但待處理的有機(jī)廢氣濃度不能低于20%，對于大風(fēng)量且低濃度的有機(jī)廢氣處理時，處理效率不高，運(yùn)行時要注意催化劑中毒的問題。

4.5 直接燃燒法

以燃油或燃?xì)鉃槿剂?，把含有機(jī)廢氣的混合氣體加熱到700～800℃，這些有機(jī)物進(jìn)行高溫分解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。設(shè)備投資不高，處理工藝簡單，適用于處理小風(fēng)量且有機(jī)物濃度高的廢氣，且余熱可進(jìn)行再利用，但燃燒過程能源消耗大，運(yùn)行成本高。

4.6 有機(jī)廢氣綜合處理技術(shù)

在汽車涂裝車間，廣泛使用RTO蓄熱式燃燒爐處理烘干廢氣和活性炭裝置吸附噴漆廢氣相結(jié)合的處理方法。油漆量大的公司，有機(jī)廢氣產(chǎn)量也較高，為減少購買活性炭與處置廢活性炭危廢的成本，通常配置活性炭吸附再生裝置，以減少活性炭的更新數(shù)量。但對活性炭的飽和情況不易判斷，對活性炭的更換情況的也不易監(jiān)管。近年來，使用抽屜式活性炭、定期檢測活性炭碘值、氣體排放口設(shè)置在線TVOC檢測儀來對活性炭的飽和情況進(jìn)行監(jiān)測，取得很好的效果。

5 結(jié)語

在開展機(jī)械噴涂類環(huán)評工作工程中，首先要掌握機(jī)械噴涂類車間的生產(chǎn)工藝，對污染源強(qiáng)進(jìn)行核算，對該類環(huán)評編制過程中各環(huán)節(jié)的編制要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，針對現(xiàn)場實(shí)際情況，提出切實(shí)可行和操作性強(qiáng)的防治措施，從而為企業(yè)開展環(huán)保管理和環(huán)保設(shè)施建設(shè)提供參考。