本文對噴烤漆行業廢氣主要(yào)汙染因子是苯、甲(jiǎ)苯、二甲苯等有害氣(qì)體,通(tōng)過實例說明噴烤漆行業廢氣處理方案。
一、概述
在汽車、摩托車、自行車、輪船、飛機、家用設備、機械設備、建材及家具等行業中,需要對其表麵進行(háng)噴漆或烤漆處理,以達到裝飾、美觀和防腐等功效。塗料在施工和固化過程中,需要使用大(dà)量(liàng)有機(jī)溶劑,這些揮發(fā)性的有機物在使用(yòng)過程中會釋放出來,並排放到大氣中,有(yǒu)機廢氣中的揮發性有(yǒu)機物稱為VOCs(Volatile Organic Compounds),大多數有機物為毒性危險的空氣汙染物,不但對人們的身體健康造成直接危害,對人們賴以生存的大氣也同樣造成破壞(huài)。
二、噴烤漆行業有機廢氣(qì)的特點和危害
1.廢氣的特點
噴烤漆行(háng)業的廢氣(qì),廢(fèi)氣量大,濃度(dù)高,含有的有機物種類多,一般烤漆行業的廢氣含有三苯、醇類(lèi)、酮類、醚類、酯類等有機物(wù)。
2.廢氣的危害
噴烤漆行(háng)業的廢氣中含(hán)有的(de)有機物種類多,其中以“三苯”含量高,危害大,苯、甲苯和二甲苯都為無色、有芳香氣味的(de),沸點為80.1oc,是揮發性有機物,都具有易揮發、易燃的特點。
苯被質量衛生組織(zhī)(WHO)國際(jì)癌症(zhèng)研究中心(xīn)(IARC)確認為高毒致癌物質。急性毒作用,主要對中樞神經係(xì)統,慢性主要作用於造血組織及神經係統,但若造血功能完全破壞,可發生致命的顆粒性白(bái)細胞消失(shī)症(zhèng),並(bìng)引起白血病。對皮膚也有(yǒu)刺激作(zuò)用。苯、甲苯(běn)和二甲苯是以蒸氣狀態存在於空氣中,中(zhōng)毒作(zuò)用(yòng)一般是由於吸入蒸氣或皮膚(fū)吸收所致(zhì)。由(yóu)於苯屬(shǔ)芳香烴類,使人一時不易(yì)警(jǐng)覺其毒性(xìng)。如果長期接觸一定濃度的(de)甲苯、二甲苯會引起(qǐ)慢性中毒,可出現頭痛、失眠、精神萎靡、記(jì)憶力減退等神經衰弱症。甲苯、二甲苯對生殖功能亦有(yǒu)一定影響,並導致(zhì)胎兒(ér)先天性缺陷(即(jí)畸)。對皮膚和粘(zhān)膜刺激性大,對神經係統(tǒng)損害比苯強,長期接觸還有引起膀胱癌的可能。
同時,由於噴烤漆行業使用的油漆具有粘附性,如高濃度(dù)的漆霧如不加以治理,隨風擴散,粘附(fù)在建築物上,影響其美觀,沉降在花草樹木中,將影(yǐng)響植物的光合作用。
三、有機廢氣源強
根據某噴烤漆(qī)行業企業提供的有(yǒu)關技術資料(liào),排放點排放的廢氣量及廢氣中苯、甲苯(běn)、二甲苯(běn)濃度見表1:

四、設計目(mù)標
工程有機廢氣經治理後,能達到《表麵塗裝(汽車製造業)揮發性(xìng)有機化合(hé)物排放標準》(DB44/816—2010),排放標準具體指標(biāo)見表2。

五、噴烤漆行業廢氣處理工藝選擇
1.活性炭吸附法
活性炭吸附(fù)是目前廣泛使用的回收技術,其原是利用吸附劑(粒(lì)狀活性炭(tàn)和活性炭纖維)的多孔結構,將廢氣中的VOCs捕獲(huò)。將含VOCs的(de)有機廢氣通過活性炭床,其中的VOCs被吸附劑吸附,廢氣得到淨化而排人大氣。當炭吸附達到飽(bǎo)和後,對飽和的炭床進行脫附(fù)再生;通入水(shuǐ)蒸氣加熱炭(tàn)層(céng),VOCs被吹脫放出,並與水蒸汽形成蒸汽混合物,一起離開炭吸附床。用冷(lěng)凝(níng)器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝為液體。若VOCs為水溶性的,則用精餾將液體混合物提純;若(ruò)為水不溶性(xìng),則用沉析器直接回收VOCs。炭吸附(fù)技術主要用於VOCs濃度小於5000ppm的情況。適於噴(pēn)漆、印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場合(hé)。

活性炭吸附係統常用來處(chù)理氣量200~100000m/h,濃度範圍(wéi)在2O一5000ppm的氣體。設備的尺寸取決於氣量和濃度。活性炭(tàn)吸附係統的投資費用不高,操作靈活,運行成本與其他方法相比通常也較低。再(zài)生可采用熱空氣、水蒸氣或熱氮氣(qì)進行。再生產生的濃汙染氣體需進一步采用(yòng)冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方(fāng)法處(chù)理。由於此時處理的(de)是小氣量的濃縮氣流,故(gù)二級處理的費用大大減(jiǎn)低。活性炭在使用和再生的(de)過(guò)程中會(huì)不斷地損失其吸附容量(liàng),因此在使用一定時間後需全部更換。

纖維(wéi)活性炭由於其微孔直(zhí)接麵向氣流,表現出(chū)良好的吸(xī)附、脫(tuō)附性能,因而可采(cǎi)用(yòng)較短的吸(xī)附(fù)、脫附周期。另(lìng)外,由於炭纖維較普通活性炭的金屬含量低(約少(shǎo)50%~90%),對鹵代氫的催化(huà)作用(yòng)小,不會造成會引起腐蝕作用的水解作用,也(yě)不會(huì)出現炭床悶燒現象。
2.吸收法
吸收法係利用液體(吸收液(yè))之溶解作用,以(yǐ)去除排氣中可(kě)溶解之(zhī)成分。在汙染控製上係利(lì)用吸收操作選擇性,去除某些具汙染性的氣體成分,以達到減少汙染排放(fàng)的目的。伴隨溶質之廢(fèi)氣從吸收塔塔底進入,而吸收(shōu)劑從(cóng)塔頂進入進行吸收接觸。自塔頂流出的氣(qì)體為經處理過的幹淨氣體,可徑行(háng)排放或導人其它單元處理,而從塔底流出的液體則送入再生單元再(zài)生使用。
吸收塔依據所產(chǎn)生的氣液交界麵的(de)型態可區分為三(sān)類,即薄膜式吸收塔(Film Absorber)、噴射(shè)式吸收塔(Jet Absorber)、泡沫和液滴式(shì)吸收塔(Bubbleand Drop-Absorber)。至於工業上(shàng)常用之吸收設備(bèi)有(yǒu)噴霧塔(tǎ)、文式洗滌塔、填充(chōng)塔、板狀塔等數種。一般處理含有(yǒu)機物之廢氣使用填充(chōng)塔或板狀塔。其中填充塔通常被用於處理含腐蝕性物質或有起泡/阻塞傾向之液體,或使用板狀塔時會產(chǎn)生過壓降(jiàng)者。板狀塔常用於需要內部冷卻(què)(IntemalCooling)或因吸收劑流量較低以致無法完全潤濕填充物之情(qíng)況下,因此通常會用在大規模吸收操作(zuò)。廢氣進(jìn)入吸收塔後,吸收劑由上往下與廢氣接觸,將廢氣中可溶於吸收劑之成(chéng)份(fèn)吸收出來,而處(chù)理(lǐ)過後的幹淨氣體則(zé)由(yóu)塔頂流出(chū)。由塔底流出之吸收劑可由汽提回收VOCs成份後,重複進入填充塔使用或進入處理廠中處理。
3.冷(lěng)凝法(fǎ)
冷凝是一種將排放(fàng)氣體的溫度降低至沸點之下,以凝結氣態物質(zhì)的物理程序,普遍(biàn)應用於原料或產品之分離及純(chún)化,也可作為初步控製(zhì)揮發性有機物之用(yòng)。冷凝分(fèn)離效率在50~85%之間,冷凝比較(jiào)適於大型冷凍儲槽排放回收之用,因為(wéi)冷凝隻改變物質的相態,而不會影(yǐng)響其成份,而(ér)且程序簡(jiǎn)單,如果排放氣流中有機物質純度高,則(zé)不須精細控製。排放氣體的流(liú)量上限約為55Nm/min,流量過(guò)高或氣流中(zhōng)含有(yǒu)大量(liàng)無法冷凝的氣體時,冷凝器的熱交(jiāo)換麵積需求過大,不符(fú)合經濟價值。
針對(duì)有機物比較常用的(de)冷凝器為管殼式熱交換器(Shen—TubeHeat Exchanger),冷凝液體(冷(lěng)媒)由管中通過,氣體由(yóu)殼部分通過,在管外遇冷凝結。非接觸性管殼式冷凝器是(shì)有機(jī)蒸氣冷凝比較常用的設(shè)備,冷凝氣體的選擇視凝(níng)結溫(wēn)度(dù)而異,冷卻水是比較低廉的冷卻液,但其用途受溫度限製。有機物之排放處理用冷凝器很少(shǎo)使用冷卻水,因(yīn)為排放氣體(tǐ)的壓(yā)力約為常壓(1大氣壓),一般揮發性(xìng)有機物質的凝(níng)結點多低於冷卻水溫度(攝氏25度一4JD度之間),必須使用冰水、冰鹽水、或氟氯碳化(huà)物一類的冷凍劑。
4.熱焚化法
熱焚化原理是將廢氣直接在高溫的火焰下(xià)燃燒,其所含的揮發性有機物經由激烈氧化,轉化成二氧化碳和水(shuǐ)。熱焚化爐通常具有耐火材襯裏(lǐ)並在爐端設(shè)有燃燒器(qì),進流廢(fèi)氣和燃燒空氣在預混室內充分混合,然後進入燃燒(shāo)室(shì)焚(fén)化。爐體的設定溫度(dù)和滯留時間是決定去(qù)除效率的主要因素,其(qí)隨廢氣組成和含量多寡(guǎ)而異,通常設(shè)計爐溫(wēn)約(yuē)在700~800℃,滯留時間約0.5秒。至於欲處理氣(qì)體中的氧氣含量在10%以下或一氧化碳濃度太高時,則需要在800℃以上的處理溫度。
熱焚化法比較大優點(diǎn)是去除揮發性有機物的效果良好(正(zhèng)常操作可達98%)且操作容易。其缺點是因高溫操作,燃料消耗量大,燃料費用可觀;且因高溫燃燒時,易生(shēng)成氮氧化物(NOx)的第二次公害;若處理氣體中含有硫、鹵素等成份,其燃(rán)燒氧化時硫氧化物(SOx)和鹵化物等有害(hài)氣體會同時排出,所以排氣處(chù)理裝(zhuāng)置及爐體設計時須予注意,通常得配合洗滌塔等設備以避免(miǎn)造成二次汙染排放。在(zài)安(ān)全的考慮下,排放流體(tǐ)VOCs濃度一般限製於LEL(低爆炸限值)的25%,因此,當VOCs的濃度高時,必須加以(yǐ)稀釋(shì)。
5.生物處理法
針對有機臭味及揮(huī)發性有機物質(zhì)所衍生的空氣汙染,以生物技(jì)術處理,具有(yǒu)高效率且(qiě)低成本的優點,極具市場競爭力。適用於含VOCs
(1)生物濾床法
生物濾床法係汙染物質由氣相傳輸至濕潤之生物(wù)膜中,被固定在填料表麵的微生物進行氧化分解作用(yòng),使汙染物轉(zhuǎn)化(huà)為水、二氧化碳(tàn)及無害的(de)鹽類(lèi),故次汙染問題,濾床的