随着《重点行业挥发性有机物综合治理方案》等相关法规条例的颁布,各省市也相继制定挥发性有机物治理工作条例或措施,其中工业涂装都是重点整治行业。目前voc减排主要分为源头消减、过程控制、末端治理3个方向。对于工业涂装领域,三类措施需要综合考虑,灵活运用;单独从某一方面去实现达标排放,其经济效益和环保效益均很难取得满意的结果,不利于企业长期竞争力和绿色发展。
1、源头消减
源头消减是目前的方向,被认为是的手段之一。源头消减严格限制涂料中voc含量,且使用污染更小的有机溶剂,许多省市纷纷出台推进源头减排政策。voc含量降低能直接减少排放总量和排放浓度,但如果单一追求极小voc含量,将导致涂料成本显著上升,施工难度增加以及涂膜综合性能下降的风险,最终不利于低voc产品逐步推进。涂料中voc限值应充分考虑当前技术水平和成本承受能力。源头消减选用的低voc含量涂料主要包括:水性涂料、粉末涂料、高固体分(无溶剂)涂料及辐射固化涂料等。
2、过程管控
不论水性涂料还是溶剂型涂料,施工时均有voc释放,过程管控极为重要。广泛意义的过程管控包括两个方面,一方面控制voc散逸,另一方面降低voc排放总量。
涂料从开桶混合搅拌就开始不断向大气中挥发有机溶剂,而目前大部分单位废气处理限于喷涂车间和烘烤车间。调漆间涂料搅拌混合、混合后涂料转运、露天小面积修补、施工工具清洗、废弃物残留voc等过程的挥发需要纳入相关管理规范中。更加重要的是,部分涂装车间考虑洁净度等原因,喷房和烘烤房为微正压设计,即送风风量略大于排风风量。当室体密封不良时,风机运行过程中不断有含有机溶剂的气体散逸到周边空气中。加强对生产相关区域内各个位置的voc监控,不断改进和完善收集措施,能有效降低有机溶剂的实际排放量。
通过设计合理的涂膜配套,选用传递效率更高的喷涂设备、更科学的施工工艺方案、更环保的清清除油体系,降低调配及洗枪过程中涂料和溶剂浪费,降低由于涂膜弊病等返工产生的涂料使用量,最终也将减低后续排放压力,同时也降低了生产成本。
3、末端治理
涂装行业废气处理技术路线较多,主要包括活性炭吸附、分子筛吸附、沸石吸附等吸附法,直接燃烧(to)、催化剂燃烧(co)、蓄热式催化燃烧(rco)、蓄热式热氧化燃烧(rto)等燃烧方案,以及光催化降解法、等离子处理等。每一种处理方法对于废气浓度要求、能源消耗、处理效率等有显著差异,需要根据实际排放要求、废气特点、需要处理总量及成本投资预算等综合考虑选用。
吸附法:利用活性炭、沸石、分子筛和氧化铝等多孔性固体材料吸附并且分离有机溶剂的方法。当吸附达到一定浓度后脱附处理获得高浓度的废气,废气通过燃烧等方式处理实现达标排放,脱附的多孔材料又可以重新利用。此方法初始投资成本相对较低,但对于voc处理量较大的涂装车间适用性差,吸附材料再生需要结合其他处理方式,且运行维护成本高。
燃烧法:包括热力燃烧和催化燃烧,由于voc去除效率高、稳定性好等,被广泛推荐应用。
to直接燃烧:是指利用燃料产生高热量,把有机溶剂直接燃烧而发生降解的处理方法,反应温度一般超过900℃。
co催化燃烧:废气被加热至可分解温度,经过催化床被分解为co2和h2o,温度低于to方案。
rto蓄热式热氧化燃烧:将含有voc的废气加热到760℃以上,有机溶剂被分解为co2和h2o,同时陶瓷蓄热部件回收分解过程中释放出的热量,降低能源消耗。其分解效率高达99%以上。一般适用于处理大风量、voc浓度范围在2~8g/m3的有机废气。与沸石转轮浓缩等装置联用,能处理浓度更低的废气。
rco蓄热式催化燃烧:相比rto,增加了催化剂装置,能处理浓度更低的有机溶剂废气。设备首先通过吸附提高voc浓度,催化剂同时降低反应活化能,提高反应速率,其反应温度可降低到400℃以下,大幅减少设备运行过程中的能源消耗,且当废气浓度足够高时,设备运行甚至不需要额外燃料。
光催化法:催化剂表面吸附有机溶剂,在紫外光的作用下,分解为co2和h2o,此类方法的处理效率与voc的种类及环境条件关联较大。对于排放速度高、voc含量大的工业有机废气,光催化法去除效率较低。某些光催化后最终产物中还包含了臭氧。
等离子处理:利用射频放电产生高能量处理有机溶剂,有机溶剂被分解为原子、无毒分子或者自由基,最终全部转化为无害产物的一种处理方法,等离子处理法去除效率较低。
当前voc减排依然是我国大气环境治理的重要内容之一,减排压力依旧严峻,治理过程中,源头消减、过程控制、末端治理缺一不可。根据各个工厂的实际排放特点及减排目标制定策略,是实现可持续发展和绿色发展的必然要求。voc治理也只有通过系统性考虑、全流程分析以及认真落实才能实现有效减排和经济减排。
关键词:活性炭 催化剂 沸石转轮
