淺談涂料行業(yè)VOCs的源頭控制及末端治理技術(shù)

張明劍(上海賾羽環(huán)保技術(shù)有限公司，上海 201102)

1 概述

涂料行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，受益于工業(yè)和民用兩方面的需求拉動(dòng)，2015年我國(guó)涂料產(chǎn)量有望達(dá)到1200萬(wàn)噸。但涂料的生產(chǎn)和使用過(guò)程，需要使用大量有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑會(huì)揮發(fā)到大氣中，對(duì)人體健康及生存環(huán)境造成不利影響。

2 涂料行業(yè)VOCs的特點(diǎn)

涂料行業(yè)的廢氣，氣量大，濃度高，含有的有機(jī)物種類(lèi)多，通常含有芳烴化合物(甲苯、二甲苯)、酯類(lèi)化合物(乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮類(lèi)化合物(甲乙酮、環(huán)己酮)、醇類(lèi)化合物等有機(jī)物[1]。

3 涂料行業(yè)VOCs的產(chǎn)污環(huán)節(jié)

1.生產(chǎn)過(guò)程:加料、混合、攪拌、研磨和灌裝等生產(chǎn)工序，均存在有機(jī)溶劑的揮發(fā)。

2.輔助環(huán)節(jié):(1)溶劑儲(chǔ)存:常用的大批量溶劑均儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中，由于儲(chǔ)罐的“大小呼吸”也會(huì)伴有溶劑的揮發(fā)；(2)設(shè)備清洗:涂料生產(chǎn)完成后，需要使用有機(jī)溶劑對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行清洗，清洗溶劑的使用造成了相應(yīng)組分的揮發(fā)；(3)設(shè)備泄露:將儲(chǔ)罐中的有機(jī)樹(shù)脂和溶劑通過(guò)管道輸送到固定缸的過(guò)程中，管道、閥門(mén)、輸送泵和法蘭組成的輸送系統(tǒng)各連接處由于密封性不夠造成廢氣的無(wú)組織排放。

4 源頭控制

直接控制涂料產(chǎn)品中VOCs含量，形成從用途管控、配方設(shè)計(jì)、毒性替代、使用監(jiān)管等VOCs減排一體化戰(zhàn)略[2]。具體措施如下:

4.1 開(kāi)發(fā)低揮發(fā)性涂料

作為污染比較嚴(yán)重的溶劑型涂料，其VOCs排放量已經(jīng)受到了來(lái)自國(guó)內(nèi)外法規(guī)的限制，實(shí)現(xiàn)涂料的高固含化、無(wú)溶劑化、水性化是減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的重要途徑[3]。主要包括如下四種:(1)粉末涂料:粉末涂料是一種新型的不含溶劑，100%固體粉末狀涂料，它是以微細(xì)粉末的狀態(tài)存在的，具有無(wú)害、高效率、節(jié)省資源和環(huán)保等特點(diǎn)；(2)水性涂料:以水作為溶劑或者分散介質(zhì)的涂料。由于用水替代了傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑，故可降低VOCs對(duì)環(huán)境的影響；(3)UV涂料:全稱(chēng)聚氨酯紫外光固化涂料，它不含有揮發(fā)性有機(jī)化合物，具有固化速度快，對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)；(4)高固體分涂料:固體組份在65%-85%的涂料，大大減少有機(jī)溶劑的使用量，進(jìn)而降低VOCs的產(chǎn)生量。

4.2 設(shè)備改進(jìn)

4.2.1 儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié):在儲(chǔ)罐上加裝平衡管，降低槽罐車(chē)加料和卸料過(guò)程以及儲(chǔ)罐正常呼吸導(dǎo)致溶劑揮發(fā)的量；儲(chǔ)罐排空管需導(dǎo)入末端處理系統(tǒng)中(加裝阻火器)，避免直接排放。

4.2.2 生產(chǎn)環(huán)節(jié):(1)加料過(guò)程:盡可能采用管道輸送加料的方式；提高加料過(guò)程的密閉性，減少溶劑的揮發(fā)量；對(duì)于無(wú)法完全密閉的設(shè)備，應(yīng)配套安裝收集管道，通過(guò)控制敞開(kāi)處微負(fù)壓的方式對(duì)揮發(fā)的廢氣進(jìn)行收集，同時(shí)盡可能減少物料的損失。(2)生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程:生產(chǎn)過(guò)程建議采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確保生產(chǎn)設(shè)備除投料和采樣外均保持密閉狀態(tài)；儲(chǔ)存有溶劑的容器(包括中間轉(zhuǎn)移容器)需加蓋子密閉，投料口、攪拌處和混合處不能保證密閉的地方需加裝收集罩；生產(chǎn)用釜的排空管需導(dǎo)入末端處理系統(tǒng)中，避免直接排放。(3)研磨過(guò)程:設(shè)置獨(dú)立的密閉區(qū)域用于研磨，通過(guò)整體換風(fēng)的方式對(duì)廢氣進(jìn)行收集。(4)灌裝過(guò)程:通過(guò)加裝圍擋裝置，減少灌裝過(guò)程擴(kuò)散的體積，降低溶劑的揮發(fā)量。

4.2.3 清洗環(huán)節(jié):設(shè)置專(zhuān)門(mén)的圍擋區(qū)域用于設(shè)備的清洗，并對(duì)清洗設(shè)備區(qū)域加裝收集管道，減少清洗溶劑的無(wú)組織散發(fā)；清洗溶劑盡可能用管道輸送的方式加入到清洗設(shè)備中；清洗后的溶劑盡可能回收利用。

4.3 加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理

定期對(duì)管道的連接點(diǎn)和閥門(mén)等單元進(jìn)行泄露檢測(cè)，并做好記錄；定期對(duì)泵、閥等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

5 末端治理技術(shù)

涂料行業(yè)廢氣通常為大風(fēng)量、低VOCs濃度的廢氣[4]。建議采用管道收集除塵+沸石轉(zhuǎn)輪+RTO或管道收集除塵+吸附濃縮+冷凝回收液體的方式進(jìn)行凈化處理。

5.1 沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO凈化工藝

凈化裝置中的沸石采用轉(zhuǎn)輪濃縮的方式對(duì)排放氣體進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放，并設(shè)計(jì)通過(guò)閥門(mén)切換進(jìn)行熱氣體再生，再生后的濃縮氣體進(jìn)入后續(xù)的RTO裝置凈化后再排放。

5.2 吸附濃縮+冷凝回收凈化工藝

系統(tǒng)包括預(yù)處理系統(tǒng)(包括待處理氣體的過(guò)濾)、吸附器系統(tǒng)(兩臺(tái)并聯(lián)吸附器、管路切換程控閥門(mén))、熱風(fēng)循環(huán)解析回收系統(tǒng)(循環(huán)風(fēng)機(jī)、導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)，冷凝系統(tǒng)等)，溶劑系統(tǒng)(儲(chǔ)罐，排液閥門(mén)等)，主氣流風(fēng)機(jī)，輔助系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等。

采用低風(fēng)阻的活性炭固定床吸附凈化裝置對(duì)排放氣體進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放，并設(shè)計(jì)通過(guò)閥門(mén)切換進(jìn)行熱氣體再生，再生后的濃縮氣體經(jīng)冷凝后回收，可作為清洗溶劑回收使用。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)涂料行業(yè)VOCs的特點(diǎn)及產(chǎn)生環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，探討了涂料行業(yè)VOCs的污染防治策略，以及相應(yīng)的源頭控制與末端治理技術(shù)，以期能有效提供涂料行業(yè)的VOCs防治水平，減少VOCs排放，最終改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

[1]涂偉萍,程建華.涂料生產(chǎn)與涂裝過(guò)程中廢氣排放與治理[J].中國(guó)涂料.2013,28(2):19-24.

[2]朱領(lǐng)地.涂料清潔生產(chǎn)工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]魏巍,王書(shū)肖,郝吉明.中國(guó)涂料應(yīng)用過(guò)程揮發(fā)性有機(jī)物的排放計(jì)算及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J].環(huán)境科學(xué).2009,30(10):19-24.2809-2815.

[4]楊猿德.涂料涂裝行業(yè)VOC減排淺析[J].中國(guó)涂料.2014,29(8):2-4.