涂料行業(yè)有機廢氣VOCs治理措施對比

摘 ?要：VOCs是形成細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，VOCs目前已成為重點區(qū)域O3生成的主控因子之一。隨著科技發(fā)展以及人們對環(huán)境質量要求的日益提高，涂料行業(yè)VOCs治理技術也越來越得到重視。本文以油性涂料廠為例，對比幾種典型的VOCs治理技術對于涂料行業(yè)的適用性，希望能夠促進涂料行業(yè)VOCs治理技術研究和發(fā)展。

關鍵詞：涂料行業(yè);VOCs廢氣;治理措施

涂料是涂覆物體表面，起到保護、裝飾、絕緣、防銹等特殊功能的一類液體活固體材料。涂料通常是以樹脂、以樹脂、或油、或乳液為主，添加或不添加顏料、填料，添加相應助劑，用有機溶劑或水配制而成的粘稠液體。根據涂料的溶劑不同，分為水性涂料和油性涂料。水性涂料以水作為溶劑，其他組分溶解或分散于水里，而油性涂料以干性油為主要成膜物質。水性涂料以其無毒無刺激氣味，對人體無害、低環(huán)境污染等特點，逐漸成為油性漆的替代品，可從源頭減少VOCs廢氣排放，但對于對涂料光澤，防腐的性能要求較高的戶外、船舶、集裝箱等行業(yè)主要應用涂料還是油性漆為主。

1、案例分析

（1）案例概況

本文以油性涂料生產企業(yè)為例，該廠年生產油性涂料規(guī)模1萬噸。油性涂料成分主要分為四部分：成膜物質、顏料、溶劑、助劑。其中涉VOCs物料主要為成膜物質及溶劑，成膜物質是油性涂料的基礎，主要為醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠樹脂、環(huán)氧樹脂等。溶劑為礦物油、甲苯、二甲苯、醇類、醚類、酮類、酯類等。

（2）案例有機廢氣VOCs分析

根據企業(yè)生產原料可知，該廠油性涂料生產過程產生的有機廢氣VOCs的主要特點為成分復雜，含有有毒有害成分，含有易燃氣體。根據二污普中關于油性涂料有機廢氣VOCs產生系數為10kg/噸產品，可推算出該廠年產生有機廢氣VOCs100噸。生產車間內設置多個集氣罩，配套12個風機，總風量79400m3/h，經2根排氣筒排放，有機廢氣平均產生濃度477mg/m3，屬大風量，低濃度有機廢氣。

2、幾種有機廢氣VOCs方法對于油性涂料行業(yè)的適用性

（1）單一活性炭吸附

吸附技術是有機廢氣VOCs最常見的技術之一，而活性炭則是最常見的吸附劑。吸附技術具有成本低、設施操作簡單、設備安裝快捷等優(yōu)點。但是，單一活性炭吸附裝置若要保持較高的吸附效率，則需經常更換活性炭，防治其因吸附污染較多后自身吸附能力降低[1]。目前，經驗系數為吸附1kg有機廢氣需4-6kg活性炭，依此系數進行更換，案例中涂料廠每年需使用400-600噸活性炭，產生500-700噸廢飽和活性炭。若采用單一活性炭吸附將會出現頻繁購買更換活性炭，這將會大大提高廢氣治理成本，且產生大量危險廢物廢飽和活性炭。因此，油性涂料廠選擇單一活性炭吸附裝置時需謹慎選擇。

（2）直接燃燒技術

直接燃燒技術TO可將有機廢氣VOCs轉化為CO2、H2O，可是VOCs徹底分解。直接燃燒技術是以有機廢氣作為燃料直接燃燒，溫度在1100℃左右，該涂料廠生產過程均為常溫狀態(tài)，采用直接燃燒技術，需配套燃氣或其他熱源，運行費用較高，且配套燃氣設施易產生安全隱患。

（3）冷凝技術

冷凝技術作為目前VOCs廢氣治理方法應用較為廣泛的技術之一，具有可回收有效組分、即節(jié)能環(huán)保又節(jié)省資源、設置應用簡單、操作方便等優(yōu)點[2]。但由于本案例中涂料廠廢氣成分復雜，分離各組分進行回收再利用操作困難等特點，冷凝技術并不適用于案例中涂料廠。

（4）光催化降解技術

光催化降解包括紫外光分解法和光催化氧化法，是借助紫外線或光催化劑來處理有機廢氣。其中，紫外光解法通過高能紫外線所發(fā)射的光來降解廢氣，而光催化氧化法需借助光催化劑來治理VOCS廢氣。目前，紫外光解法較為常見，但此法在日常使用過程中處理效率較低，因此，單一紫外光分解法并不適宜本案例中涂料廠。

（5）吸附濃縮+燃燒技術

由于單一吸附技術存在前文所述的頻繁更換吸附介質、產生大量危廢等缺點，因此衍生出吸附濃縮+燃燒技術。常用的組合為吸附濃縮+催化燃燒和沸石轉輪吸附+蓄熱燃燒技術。

吸附濃縮+催化燃燒工藝多采用蜂窩型活性炭作為吸附劑，將中低濃度、大流量的VOCS廢氣進行吸附濃縮，再通過催化燃燒器進行氧化分解。某傳感器噴涂公司噴漆房使用油性涂料，噴涂過程產生的有機廢氣初始濃度200～350mg/m3，風量30000m3/h，經預處理+活性炭吸附濃縮+熱空氣脫附+催化燃燒的處理工藝處理后，有機廢氣排放濃度降至60mg/m3以下，平均處理效率可達84.3%[3]。彭芬等研發(fā)的小型一體化有機廢氣處理設備，采用預處理+濃縮轉輪+催化燃燒處理工藝，對有機廢氣去除效率可穩(wěn)定達到95%水平[4]。常州某涂料生產廠采用沸石轉輪濃縮+催化燃燒工藝處理風量55000m3/h、濃度400-800mg/m3的含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等多種VOCs成分廢氣，經檢測有機廢氣凈化率可達98%以上，VOCs出口濃度穩(wěn)定低于30mg/m3[5]。

沸石轉輪吸附+蓄熱燃燒（RTO）技術是VOCs廢氣進入沸石轉輪吸附，脫附后的高濃度廢氣再通過蓄熱燃燒裝置氧化分解。分解后廢氣溫度較高，熱量可在蓄熱體儲存，為后續(xù)廢氣燃燒提供熱量，節(jié)約能源消耗。北京某印刷廠有機廢氣含的含乙醇、乙酸丁酯等，初始濃度300-600mg/m3，風量40000m3/h，采用沸石轉輪吸附+蓄熱燃燒（RTO）處理廢氣，處理效率可達94% [6]。

3.結語

通過對比以上幾種常用的有機廢氣治理工藝，較適用于涂料行業(yè)的工藝為活性炭吸附、吸附濃縮+催化燃燒、吸附濃縮+蓄熱燃燒。需注意的是，在涂料生產規(guī)模較大時，使用活性炭雖一次性投入較低，但在日常生產中若不及時更換活性將導致吸附效率降低，廢氣排放有超標風險。吸附濃縮+催化燃燒、吸附濃縮+蓄熱燃燒處理效率較高，但是一次性投資較高，催化燃燒存在催化劑中毒失活問題，研究開發(fā)出高性能抗中毒催化劑仍是接下來研究工作的重點。有機涂料生產企業(yè)內多存在易燃易爆溶劑儲罐，在選擇蓄熱燃燒方式時，必須考慮到防火防爆的安全距離。

參考文獻：

[1]馮霞.探究VOC廢氣治理工程技術方案[J].節(jié)能環(huán)保.2021（1）：9

[2]王捷，許年冰，周惠紅.VOC廢氣治理工程技術方案研究[J].資源與環(huán)境.2019，45（8）：239-240

[3]楊勇，陳殿君.活性炭吸附濃縮+催化燃燒技術在噴涂有機廢氣行業(yè)的應用.創(chuàng)新應用.2020（2）：154-157.

[4]彭芬，汪壯，吳衛(wèi)等.小型”預處理+濃縮轉輪+催化燃燒”一體化設備研究[J].再生利用.2019，12（7）：35-37.

[5]梁春霞.沸石濃縮轉輪-催化氧化工藝治理VOCs廢氣[J].環(huán)境與發(fā)展.2019，31（6）：68-69.

[6]韓忠娟.沸石轉輪濃縮-蓄熱式焚燒法處理包裝印刷有機廢氣[J].海峽科學.2017（1）：29-30.

作者簡介：

劉星，單位名稱：遼寧銘鑫環(huán)保工程技術有限公司;省市：遼寧省沈陽市;郵編：110000;出生年：1986;性別：女;學歷：研究生;職稱：工程師;研究方向：環(huán)境影響評價、環(huán)境管理