鋁材噴漆廢氣治理工程方案分析

摘要：鋁材噴漆過程產(chǎn)生的廢氣中含有大量揮發(fā)性有機化合物，對環(huán)境和人類健康構成嚴重威脅。為有效治理鋁材噴漆廢氣，綜合分析噴淋凈化處理、等離子凈化法、微生物代謝法、燃燒法等處理技術。通過上述技術的合理組合，旨在為鋁材噴漆行業(yè)提供全面的廢氣治理方案，有高效治理鋁材噴漆廢氣，滿足環(huán)保法規(guī)的要求，改善工作環(huán)境。

關鍵詞：鋁材；噴漆廢氣；治理工程方案

中圖分類號：X76 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0143-03

Analysis of Aluminum Painting Exhaust Gas Treatment Engineering Scheme

LIANG Ganghua

（Foshan Lvxi Environmental Engineering Co.， Ltd.， Foshan 528000， China）

Abstract： The exhaust gas generated during the aluminum spray painting process contains a large amount of volatile organic compounds， which pose a serious threat to the environment and human health. To effectively control the exhaust gas from aluminum spray painting， comprehensive analysis is conducted on treatment technologies such as spray purification， plasma purification， microbial metabolism， and combustion. Through the reasonable combination of the above technologies， the aim is to provide a comprehensive waste gas treatment solution for the aluminum spray painting industry， which efficiently treats aluminum spray painting waste gas， meets the requirements of environmental regulations， and improves the working environment.

Keywords： aluminum; spray paint exhaust gas; governance engineering scheme

在現(xiàn)代制造業(yè)中，鋁材噴漆工藝因其優(yōu)良的耐腐蝕性、輕量化被廣泛應用于汽車、電子、家電及建筑等行業(yè)。但在噴涂過程中，涂料和溶劑會釋放出大量有機揮發(fā)物和固體顆粒物，不僅嚴重污染環(huán)境，還對操作人員的健康構成潛在威脅[1]。鋁材噴漆過程中排放的苯、甲苯、二甲苯與醇類等物質在揮發(fā)進入空氣后，造成空氣質量下降，形成臭氧污染和霧霾等環(huán)境問題。與這些氣體長期接觸，將導致操作人員出現(xiàn)頭痛、呼吸困難、神經(jīng)系統(tǒng)損傷等健康問題。在此背景下，鋁材噴漆廢氣治理工程方案是改善噴漆作業(yè)環(huán)境、保障操作人員身體健康的基礎。通過深入探討鋁材噴漆過程中產(chǎn)生的主要廢氣成分及其來源，提出對應的治理方案，進而為后續(xù)治理措施提供依據(jù)。

1 鋁材噴漆廢氣成分

1.1 有機溶劑

鋁材噴漆中使用的有機溶劑是造成廢氣污染的主要成分，常見有機溶劑有乙醇、異丙醇、丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯以及丙酸乙酯。根據(jù)某鋁材噴漆廠監(jiān)測數(shù)據(jù)，噴漆過程中有機溶劑的排放濃度達到300 mg/m3，其中丙酮和乙酸乙酯濃度分別為120、80 mg/m3。

長期接觸有機溶劑可能引起呼吸系統(tǒng)問題，如咳嗽、呼吸困難等，嚴重時會出現(xiàn)記憶力減退、認知功能下降。

1.2 固體顆粒物

在噴涂過程中，未固化的涂料顆粒會隨氣流逸散，形成固體顆粒物。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，鋁材噴漆作業(yè)的顆粒物濃度可達到150 μg/m3。固體顆粒物的危害如下：長期吸入顆粒物可導致慢性支氣管炎、肺氣腫等肺部疾?。活w粒物的吸入與心臟病、心律失常等有直接關聯(lián)；顆粒物在空氣中沉降后，可能污染土壤和水源，影響生態(tài)環(huán)境[2]。

1.3 其他污染物

鋁材噴漆過程中還可能釋放重金屬，如鉛、鎘、鉻及氮氧化物等其他污染物，這些污染物來源于涂料中的顏料和添加劑。當鉛濃度達到0.05 mg/m3，鎘濃度達到0.01 mg/m3時，可能損害神經(jīng)系統(tǒng)，長期接觸可能導致腎臟損傷、骨質疏松等。

為有效治理鋁材噴漆廢氣，必須進行全面的成分分析，并采取相應的控制措施，以減少有害物質的排放和其對環(huán)境及健康的影響[3]。

2 鋁材噴漆廢氣治理方案

2.1 廢氣收集系統(tǒng)設置

為確保噴漆區(qū)域內(nèi)的廢氣能夠及時被有效收集，選擇采用負壓收集系統(tǒng)。通過在噴漆設備周圍設置一個低于大氣壓的壓強數(shù)值，使得廢氣自然流向收集設備，避免廢氣在噴漆過程中對操作人員造成傷害和對環(huán)境造成污染。在噴漆作業(yè)區(qū)域設置局部通風設施，確保噴漆過程中產(chǎn)生的有害氣體能夠被迅速捕集，減少操作人員接觸的時長。

集氣罩應安裝在噴漆設備上方，罩體應覆蓋噴涂范圍內(nèi)的所有噴漆點，確保廢氣能夠被充分捕集。罩體材質應選擇耐腐蝕材料，如涂層鋁合金可應對噴漆過程中可能的化學腐蝕。結合噴涂車間的實際情況，集氣罩有效捕集范圍應至少為噴涂設備的1.5倍，確保廢氣的最大捕集效率。每臺集氣罩的捕集效率要達到85%以上，如在廢氣濃度為300 mg/m3情況下，經(jīng)集氣罩的捕集后剩余的廢氣濃度將降至45 mg/m3以下。

采用高效離心風機，結合每小時更換5～10次車間內(nèi)空氣的實際需求，設置風機風量。如果噴漆車間的體積為1 000 m3，那么最少所需風量為5 000 m3/h。此外，盡量選擇噪音低于85 dB的風機，以減少對操作人員作業(yè)環(huán)境的影響。

廢氣收集管道采用直線布置，避免過多的彎頭和閥門，減少風阻和能量損失。管道選擇耐腐蝕材質，如鍍鋅鋼管，并定期檢查和清洗，防止油漆殘留或堵塞管道。管道內(nèi)氣流速度保持在10～15 m/s，確保有效的廢氣輸送。

2.2 廢氣處理設備選用

廢氣處理設備作為工業(yè)廢氣收集系統(tǒng)中的關鍵組成部分，主要用于去除揮發(fā)性有機化合物和其他有害物質，使其達到環(huán)境排放標準或可再利用的水平。通過選用合適的廢氣處理設備，最大限度提高廢氣治理工程的效率。

活性炭吸附裝置具有物理吸附作用，當廢氣通過管道進入活性炭吸附裝置，經(jīng)過活性炭層時，揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）被吸附在活性炭表面，從而去除廢氣中的VOCs。活性炭的比表面積較大和微孔結構發(fā)達，具有較強的吸附能力，因此能夠有效地捕捉和吸附氣體分子，并能夠去除大部分VOCs，去除率可達90%以上，且相比于其他處理方法，活性炭吸附法的能耗較低。當活性炭達到吸附飽和狀態(tài)時，需及時更換，以確保處理效果，每3～6個月定期更換一次，具體依據(jù)廢氣濃度和流量而定。

催化燃燒裝置將經(jīng)過活性炭吸附后的廢氣引入催化燃燒室，廢氣在催化劑的作用下被加熱至300～600 ℃，促進有機物的氧化反應，將VOCs轉化為無害的二氧化碳和水，有效降低其濃度，去除率可達到95%以上，燃燒過程中產(chǎn)生的熱能可用于加熱進入系統(tǒng)的廢氣，提高能效。催化劑具有較長的使用壽命，一般可使用3～5年，且對溫度和濃度變化具有較強的適應能力。

3 鋁材噴漆廢氣處理技術

3.1 等離子凈化法

等離子凈化法能夠有效去除噴漆過程中產(chǎn)生的有害物質。通過利用高電壓電源，激發(fā)氣體分子形成帶電粒子和自由基，自由基與有機污染物相遇后會發(fā)生鏈式反應，將有機物分解為二氧化碳和水等無害物質，或者轉化為其他較小的分子。

等離子凈化法適用于高濃度、低流量的有機廢氣，如鋁材噴漆過程中產(chǎn)生的VOCs，或較為復雜的氣體混合物，如含有多種溶劑的噴漆廢氣。初期投資設備價格為20萬～100萬元，如處理風量為10 000 m3/h等離子處理設備的價格大約在50萬元。

具體操作過程如下。首先，通過管道系統(tǒng)從噴漆作業(yè)區(qū)收集廢氣，利用風機為系統(tǒng)提供必要的氣流，以確保廢氣被持續(xù)輸送至等離子凈化設備。其次，進入等離子體反應室之前，廢氣需經(jīng)過過濾裝置，去除較大顆粒物，防止等離子設備受損。再次，廢氣進入等離子體反應室，在高電壓電源作用下生成等離子體，氣體中的有機污染物被激發(fā)并分解為無害物質，其中反應室內(nèi)的溫度和壓力需保持在一定范圍，確保反應的高效進行。最后，凈化后的氣體通過后續(xù)的冷卻和過濾系統(tǒng)，進一步去除微量殘留物，確保排放達到環(huán)保標準，符合標準的氣體通過排氣管道排入大氣。

3.2 噴淋凈化處理

噴淋凈化處理適用于中低濃度有機廢氣。先識別待處理廢氣來源，如涂裝、印刷、化工等行業(yè)，再通過管道將廢氣導入噴淋塔。廢氣中含有較大顆粒物，需設置初步過濾裝置避免對噴淋系統(tǒng)造成堵塞，管道設計需確保氣流順暢，避免阻力產(chǎn)生；選用耐腐蝕材料作為塔體材質，如碳鋼涂層，以抵御腐蝕。噴淋塔的塔體高度為3～6 m，直徑為1～2 m，使用霧化噴嘴均勻噴灑噴淋液體，確保其與廢氣充分接觸。

廢氣在噴淋塔內(nèi)與噴淋液體充分接觸，利用物理吸附、化學反應等機制去除廢氣中的有害成分，以提高去除效率。

噴淋液體通過泵送系統(tǒng)循環(huán)使用，通常將泵送系統(tǒng)設計成閉路循環(huán)，以提高資源利用率。定期檢測噴淋液pH值和污染物濃度，確保其處理性能。當噴淋液體達到反應飽和時，需采用沉淀、過濾和生化處理等方法，去除液體中的污染物。經(jīng)處理后的廢液，可在符合環(huán)保法規(guī)的前提下選擇回用或排放。

3.3 微生物代謝法

微生物代謝法運用管道系統(tǒng)，高效捕集噴漆房產(chǎn)生的廢氣。使用脫水器和過濾器去除廢氣中的水分和固體顆粒，避免對微生物產(chǎn)生抑制作用。根據(jù)廢氣成分選擇合適的微生物，如細菌、真菌等，將選定的微生物接種在含有相應營養(yǎng)物質的培養(yǎng)基中，確保微生物能夠快速繁殖。

在反應過程中，嚴格控制溫度維持在25～30 ℃、pH值為6.5～7.5，使用傳感器監(jiān)測微生物生長狀態(tài)和廢氣中VOCs的濃度變化，確保微生物維持良好狀態(tài)。在最佳條件下，處理過程中VOCs的去除率可達到95%以上，經(jīng)過24 h的反應，VOCs濃度可從5.0×10-8降至2.5×10-7。

由于微生物降解過程相對緩慢，處理高濃度廢氣時需相應延長反應時間。此外，微生物活性受到溫度、pH值和氧氣濃度等環(huán)境因素的影響，使其管理復雜化，需要預先稀釋濃度過高的廢氣。

3.4 燃燒法

燃燒法是通過將廢氣與氧氣充分混合并加熱至高溫，促使有機污染物發(fā)生燃燒反應，生成二氧化碳和水，從而達到去除廢氣的目的。

通過管道系統(tǒng)集中收集噴漆廢氣，使用除水器和過濾器去除廢氣中的水分和固體顆粒，以防止對燃燒爐造成影響。將收集的廢氣與適量空氣或純氧充分混合，以提高燃燒效率，其中應根據(jù)廢氣成分和燃燒需求，調(diào)整空氣與廢氣的比例，過量空氣系數(shù)保持在1.2～1.5。

將混合氣體加熱至燃燒所需溫度，通常在700 ℃以上，部分高效燃燒爐可達到800～1 000 ℃。根據(jù)處理規(guī)模和廢氣特性選擇適宜的燃燒爐，如固定床爐。廢氣在爐內(nèi)進行燃燒反應，主要生成二氧化碳和水蒸氣，此時VOCs去除效率可達到90%以上。

燃燒后氣體經(jīng)過冷卻裝置，使溫度降至40 ℃以下。冷卻后的氣體進入后處理，通過除塵器進行二次凈化，確保符合環(huán)保排放標準。通過冷卻和后處理，最終排放氣體中的VOCs濃度穩(wěn)定在1×10-7以下，符合國家排放標準。

燃燒法對于高濃度VOCs廢氣具有良好的去除效果，適合處理多種有機廢氣，尤其是難降解的污染物。燃燒后主要生成二氧化碳和水，二次污染相對較少，但高溫燃燒過程需要消耗大量能量，增加運營成本。此外，需要嚴格控制溫度和混合比例，以免引發(fā)燃燒不完全或增加爆炸風險。

4 結論

鋁材噴漆廢氣治理是當前環(huán)保工作中的重要任務，通過結合鋁材噴漆廢氣成分，提出廢氣治理方案，展開對多種廢氣處理技術的分析。根據(jù)廢氣的類型和濃度，合理實施綜合治理方案，不僅能夠有效降低VOCs的排放，還能提高生產(chǎn)效率，降低運營成本。通過不斷優(yōu)化廢氣治理方案，在滿足環(huán)保要求的同時，提升市場競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

1 劉珊珊.噴漆工藝有機廢氣治理技術[J].四川建材，2022（7）：69-70.

2 徐文兵.噴漆廢氣治理措施和處理效果[J].皮革制作與環(huán)保科技，2022（1）：96-98.

3 陳學群，劉曉玲.環(huán)保治理工程突發(fā)安全事故的預防和處置對策[J].西部皮革，2023（5）：44-45.