随着我国钢桶涂装行业的快速发展,中小微企业群体日益壮大,由于企业规模小,生产方式粗放,印刷、喷涂普遍以开放式人工作业为主,污染控制水平不高,无组织排放严重,由此产生的挥发性有机物(VOCs)所带来的环境问题也日益受到关注。
某钢桶厂在生产的时候,有一道涂装工序。涂装会产生喷漆废气。
车间的废气主要来源于喷涂、干燥过程,所排放的污染物主要为:喷涂时产生的漆雾和有机溶剂,干燥挥发时产生的有机溶剂。漆雾主要来自于空气喷涂作业中溶剂型涂料飞散的部分,其成分与所使用的涂料一致。有机溶剂主要来自于涂料使用过程中的溶剂、稀释剂,绝大部分属挥发性排放,其主要的污染物为二甲苯、苯、甲苯等。这些成份对人的健康和生活环境有害,并且有恶臭,人如果长期吸入低浓度的有机废气,会引发咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿等慢性呼吸道疾病,是目前公认的强烈致癌物。
目前,废气治理行业公认的处理技术可分为回收技术和销毁技术,整体的VOCs污染防治技术具体细分见下图
1吸收法是利用低挥发性或者不挥发的有机溶剂对VOCs进行吸收处理,由于在废气处理过程中添加了有机溶剂,产生混合溶剂废水等二次污染,不符合清洁生产理念,并且常规的机械企业不具备废水处理能力,所以不适合涂装行业。
2吸附法是利用固体吸附剂(活性炭、分子筛等)对污染物进行吸附净化。虽然吸附法工艺成熟,有一定的处理效果,设备投入适中,但是吸附剂是易耗品,虽然可以配置吸附剂再生功能,但再生后的吸附剂性能下降幅度大,寿命短,更换下来的吸附剂属于危废品,需要投入额外的处理费用,而且一般设备体积比较大,占地较多,而多数机械企业内部用地紧张,不能提供过大的空间用于放置废气处理设备,所以不适合涂装行业。
3冷凝法是通过降低温度,使VOCs废气由气态转变为液态,虽然可以起到回收的作用,但是其回收率不高,一般只有40-60%,并且只适用于高浓度的废气预处理,所以不适合涂装行业。
4膜分离法是利用膜对不同物质的选择性穿透的能力来进行VOCs的治理,设备投入较高,并且膜的选择性能力有一定的局限性,所以不适合涂装行业。
5燃烧法以及催生的活性炭吸附/沸石转轮吸附+RTO/RCO,是目前公认的VOCs治理最为彻底的技术,但是其设备投入高,通常100-500万不等,设备占地也较大,远远超出中小微企业的经济承受范围,所以不适合中小微企业。
6生物法是利用微生物代谢活动降解VOCs.将其转化为无害的小分子物质的工艺,因生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性,对环境条件比较敏感,而且在降解过程中会产生大量排泄物,造成固废污染,整体设备占地大,所以不适合中小微企业。
7低温等离子技术是利用介质放电产生的带有极高温度的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,去激活、电离、裂解废气中的各种成分,通过氧化等一系列复杂的化学反应,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质(如二氧化碳和水),或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质。虽然该技术VOCs去除效率高,但是其等离子体温度高,处理易燃易爆挥发性有机物时存在很大的安全隐患,因此天津市安监局印发的《关于吸取事故教训开展环保治理设施专项安全检查的通知》中,官方首次叫停低温等离子技术。
8UV光解技术是利用高能UV紫外线使有机气体分子发生裂解,化学键断裂,形成游离状态的原子或基团(C*、H*、O*等),同时,混合气体中的氧气被紫外线光裂解形成游离的氧原子并结合生成臭氧【UVO2→O-O*(活性氧)O*O2→O3(臭氧)】;混合气体中的水蒸气被紫外线光裂解产生羟基【UVH2O→HOH-(羟基)】,而这些生成的臭氧和羟基具有极强的氧化性,可将废气分子裂解产生的原子和基团氧化成H2O和CO2等无污染的低分子化合物。
综合各方面的条件,中仁环保的工程师认为水喷淋+UV光催化除臭+活性炭吸附这个工艺比较合适钢桶厂处理涂装废气用。
钢桶厂涂装废气处理工艺:
喷漆废气产生喷涂过程,液态油漆在气压作用下形成雾化粉尘颗粒物及挥发三苯等有机危害物,浓度较高,粒径较小,绝大部分在10µm以下,若未经预处理,将很快堵塞活性炭微孔,使活性炭失效。喷漆废气经过水帘柜清洗后,对漆雾起到很好的清洗降解作用,废气进入水喷淋废气处理塔,经湿式旋流板废气净化塔进一步清洗处理后,通过加压引风机进入光催化除臭设备内,经高能紫外线照射下,使挥发性有机物化学键开环和断裂等多种反应(光化学反应),降解转变成CO2,H2O等低分子化合物,利用高能紫外光照射空气中的氧气生成臭氧,臭氧吸收紫外线生成氧自由基和氧气,氧自由基与空气中的水蒸气作用生成羟基自由基,一种更强的氧化剂,与醇、醛、羧酸等有机废气,彻底氧化为水、二氧化碳等无机物后,再进入活性炭吸附器进行吸附处理,废气得到彻底的净化,最终通过管道排放到大气中达标排放。为达到最佳净化效果,废气经光催化除臭设备分解后,后续需有3~5秒管道反应时间。