表面涂裝行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染防治措施研究

安增莉

(山東綠清環(huán)保技術(shù)有限公司，山東 青州 262500)

0 引言

隨著對環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究的深入，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的污染問題引起了人們的廣泛關(guān)注。自2017年以來, 國務(wù)院相關(guān)部門和地方政府相繼出臺了《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》及《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》等政策性文件以強(qiáng)化重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)污染物的減排，降低環(huán)境空氣中細(xì)顆粒物和臭氧的上升趨勢，有效促進(jìn)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的改善。

1 揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)

根據(jù)《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，包括非甲烷烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等)、含氧有機(jī)物(醛、酮、醇、醚等)、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等，是形成臭氧(O3)和細(xì)顆粒物(PM2.5)污染的重要前體物。根據(jù)我國產(chǎn)業(yè)分布特點(diǎn)，VOCs主要來源于化工生產(chǎn)、燃料、涂料制造、溶劑涂料使用等過程，部分VOCs具有“三致”作用，即致癌、致突變、致畸作用，可對人體健康造成直接危害[1]。

近年來，我國PM2.5污染控制取得了一定進(jìn)展，但各地區(qū)PM2.5濃度仍然較高，超標(biāo)現(xiàn)象比較普遍，根據(jù)京津冀及周邊地區(qū)PM2.5污染源解析結(jié)果，當(dāng)前階段PM2.5的最主要組分為有機(jī)物(OM)，其占比高達(dá)20%～40%，而二次有機(jī)物(由VOCs轉(zhuǎn)化生成)在OM中所占比例為30%～50%，因此VOCs的排放對PM2.5的形成有重要影響。目前，我國對二氧化硫、氮氧化物、粉塵等重點(diǎn)污染物的控制已取得明顯效果，但對VOCs的污染控制還處于起步階段，為進(jìn)一步改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量，需全面加強(qiáng)對VOCs的污染防治工作。

2 表面涂裝行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)產(chǎn)生情況

2.1 表面涂裝行業(yè)分布

表面涂裝行業(yè)是表面涂裝企業(yè)或生產(chǎn)設(shè)施中具有涂裝工序的企業(yè)的總稱，涉及涂裝工序的企業(yè)行業(yè)種類眾多，如金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、汽車零部件及配件制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)等，故表面涂裝行業(yè)涉及企業(yè)數(shù)量較大。

2.2 揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)產(chǎn)生環(huán)節(jié)

表面涂裝行業(yè)產(chǎn)生VOCs源于涂料的使用。典型的表面涂裝工藝過程包括：前處理→噴底漆→噴面漆→烘干。涂料涂裝工藝產(chǎn)生VOCs環(huán)節(jié)主要為涂料涂裝過程和固化過程。按照作業(yè)方式的不同，分為刷涂、滾涂、噴涂和浸涂等方式，其中以噴涂居多。噴涂過程使用的噴槍的種類主要有空氣噴槍、高壓無氣噴槍、空氣輔助式噴槍及手提式靜電噴槍，因此，相應(yīng)的噴涂工藝分為空氣噴涂技術(shù)、無氣噴涂技術(shù)、輔氣噴涂技術(shù)和靜電噴涂技術(shù)。常用的涂料固化工藝主要為自然晾干和烘干。一般情況下，噴漆單元產(chǎn)生的有機(jī)溶劑揮發(fā)量和烘干(或自然晾干)單元產(chǎn)生的有機(jī)溶劑揮發(fā)量各占噴涂過程中產(chǎn)生總有機(jī)揮發(fā)量的50%[2]。

2.3 揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)產(chǎn)生特點(diǎn)

首先，表面涂裝工業(yè)VOCs的產(chǎn)生量與涂料類型有關(guān)。涂裝工序產(chǎn)生的VOCs主要來自涂料本身及涂料調(diào)配所用的稀釋劑、固化劑中的有機(jī)溶劑，故涂裝過程產(chǎn)生的VOCs的種類與涂料、稀釋劑、固化劑揮發(fā)分中所含有機(jī)物的成分基本相同?？略奇玫鹊难芯拷Y(jié)果表明，在木器涂料中，溶劑型、水性和光固化(UV)涂料的平均VOCs含量分別為37.28%、9.88%和18.02%[3]。故涂裝面積相同的情況下，使用油性涂料產(chǎn)生的VOCs多于水性涂料。粉末涂料采用靜電噴涂技術(shù)，不使用稀釋劑，涂料本身不含有機(jī)溶劑，揮發(fā)分含量低，故粉末涂料涂裝過程中VOCs的產(chǎn)生量更低。

其次，表面涂裝工業(yè)中VOCs的產(chǎn)生量與涂裝技術(shù)密切相關(guān)。刷涂、輥涂、噴涂和浸涂幾種涂裝方式中，噴涂工藝產(chǎn)生的VOCs最多，刷涂、輥涂和浸涂工藝產(chǎn)生的VOCs較少。前述幾種噴涂技術(shù)中，使用空氣噴涂技術(shù)和無氣噴涂技術(shù)產(chǎn)生的VOCs相對較多，輔氣噴涂技術(shù)和靜電噴涂技術(shù)產(chǎn)生的VOCs較少。

再次，表面涂裝行業(yè)VOCs的排放量與生產(chǎn)車間密閉性及有機(jī)廢氣末端治理措施密切相關(guān)。生產(chǎn)車間的密閉效果會嚴(yán)重影響有機(jī)廢氣的收集效率，現(xiàn)有部分表面涂裝企業(yè)的生產(chǎn)車間未完全密閉或采用半封閉形式，噴涂工序涉及的生產(chǎn)設(shè)備分布不集中，部分企業(yè)只對污染較集中、較嚴(yán)重的噴漆、烘干工位產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集和處理，而調(diào)漆、補(bǔ)漆、晾干等工序產(chǎn)生的有機(jī)廢氣仍自由排放，造成廠區(qū)有機(jī)廢氣的收集有限。另外，有機(jī)廢氣末端治理技術(shù)的有效性會直接影響VOCs的處理效率。目前部分企業(yè)僅安裝水吸收、活性炭吸附等簡易的VOCs治理設(shè)施，VOCs處理效率低，排放量和排放濃度仍較高。

3 污染防治措施建議

3.1 強(qiáng)化源頭控制

根據(jù)前述分析，涂裝過程中VOCs的產(chǎn)生量與涂料類型密切相關(guān)，使用粉末、水性、光固化(UV)等VOCs含量低的涂料替代溶劑型涂料可有效降低VOCs的產(chǎn)生量。生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣[2019]53號)明確要求針對重點(diǎn)區(qū)域汽車制造、鋼制集裝箱制造、木質(zhì)家具制造、金屬家具制造、工程機(jī)械制造、電子產(chǎn)品制造等行業(yè)應(yīng)推廣使用水性涂料、輻射固化涂料、高固體分涂料、粉末涂料等低VOCs含量的涂料和水性膠粘劑，以從源頭上減少VOCs的產(chǎn)生。

3.2 改進(jìn)涂裝技術(shù)和工藝

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和要求，淘汰落后的、污染嚴(yán)重的噴涂設(shè)備，加快緊湊式涂裝工藝的推廣，采用靜電噴涂、噴涂機(jī)器人自動化噴涂、輥涂等更先進(jìn)和環(huán)保的涂裝技術(shù)和工藝是我國涂裝設(shè)備發(fā)展的新方向。生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣[2019]53號)重點(diǎn)指出汽車制造、汽車金屬零配件、集裝箱制造、木質(zhì)及板式家具制造、工程機(jī)械制造等重點(diǎn)行業(yè)推廣使用緊湊型生產(chǎn)工藝、粉末靜電噴涂技術(shù)及自動化噴涂設(shè)備；對采用溶劑型、輻射固化涂料的企業(yè)，推廣使用輥涂、淋涂等工藝。通過上述工藝和措施的應(yīng)用來有效降低VOCs的產(chǎn)生量。

3.3 加強(qiáng)對無組織排放的控制

涂料、稀釋劑、固化劑不光在使用過程中會產(chǎn)生VOCs，其調(diào)配、回收、晾干過程也會產(chǎn)生大量的VOCs，因此應(yīng)加強(qiáng)廠區(qū)VOC 無組織排放控制。對企業(yè)涉及VOCs的原輔材料如涂料、稀釋劑、固化劑等的場所采取密閉措施，在密閉空間內(nèi)進(jìn)行涂料調(diào)配、使用、回收等工藝過程，采取集中調(diào)配并禁止敞開式噴涂、晾干作業(yè)，有條件的企業(yè)應(yīng)當(dāng)將調(diào)配、自然晾干等工序排放的VOCs集中收集處理后變?yōu)橛薪M織排放。

3.4 提高廢氣末端治理效率

我國VOCs的治理仍然處于起步階段，2019年以前，推薦并常用的末端治理措施為低溫等離子裝置、光催化裝置和光解裝置，這些技術(shù)在有些地區(qū)的市場占有率曾高達(dá)80%，但隨著建設(shè)項(xiàng)目驗(yàn)收和污染源監(jiān)測工作的開展，發(fā)現(xiàn)上述治理措施和技術(shù)的處理效率普遍較低，污染治理效果并不理想。因此，選擇合適而有效的末端治理措施是下一步VOCs治理工作的關(guān)鍵，也是環(huán)境工程技術(shù)發(fā)展的新方向。表面涂裝工業(yè)噴涂廢氣的治理中對VOCs排放量大的工藝，目前比較認(rèn)可的處理方式為吸附濃縮+燃燒處理的方式，對于產(chǎn)生量小、小風(fēng)量的設(shè)備推薦采用活性炭吸附等較經(jīng)濟(jì)的污染治理工藝，但使用時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行廢活性炭的更換。對于采用溶劑型涂料的企業(yè)烘干廢氣的處理，推薦使用熱力燃燒或回收式熱力燃燒的方式，但后者環(huán)保投資較大。

4 結(jié)語

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是形成臭氧和細(xì)顆粒物的重要前體物，是造成霧霾和重污染天氣的重要污染因素，需重點(diǎn)關(guān)注污染防治工作。全過程控制表面涂裝過程產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，強(qiáng)化源頭控制，改進(jìn)涂裝技術(shù)和工藝，提高無組織排放的控制并提高廢氣末端治理效率，可有效提高其污染治理水平。隨著我國環(huán)境工程技術(shù)的提高和污染機(jī)理研究的深入，必將會有更加有效的污染防治措施應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的污染防治工作中。