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一、概述

在汽車、摩托車、自行車、輪船、飛機(jī)、家用設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、建材及家具等行業(yè)中，需要對其表面進(jìn)行噴漆或烤漆處理，以達(dá)到裝飾、美觀和防腐等功效。涂料在施工和固化過程中，需要使用大量有機(jī)溶劑，這些揮發(fā)性的有機(jī)物在使用過程中會釋放出來，并排放到大氣中，有機(jī)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物稱為VOCs(VolatileOrganicCompounds)，大多數(shù)有機(jī)物為毒性危險(xiǎn)的空氣污染物，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。

二、噴烤漆行業(yè)有機(jī)廢氣的特點(diǎn)和危害

1.廢氣的特點(diǎn)

噴烤漆行業(yè)的廢氣，廢氣量大，濃度高，含有的有機(jī)物種類多，一般烤漆行業(yè)的廢氣含有三苯、醇類、酮類、醚類、酯類等有機(jī)物。

2.廢氣的危害

噴烤漆行業(yè)的廢氣中含有的有機(jī)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，沸點(diǎn)為80.1oc，是揮發(fā)性有機(jī)物，都具有易揮發(fā)、易燃的特點(diǎn)。

苯被質(zhì)量衛(wèi)生組織(WHO)國際癌癥研究中心(IARC)確認(rèn)為高毒致癌物質(zhì)。急性毒作用，主要對中樞神經(jīng)系統(tǒng)，慢性主要作用于造血組織及神經(jīng)系統(tǒng)，但若造血功能完全破壞，可發(fā)生致命的顆粒性白細(xì)胞消失癥，并引起白血病。對皮膚也有刺激作用。苯、甲苯和二甲苯是以蒸氣狀態(tài)存在于空氣中，中毒作用一般是由于吸入蒸氣或皮膚吸收所致。由于苯屬芳香烴類，使人一時(shí)不易警覺其毒性。如果長期接觸一定濃度的甲苯、二甲苯會引起慢性中毒，可出現(xiàn)頭痛、失眠、精神萎靡、記憶力減退等神經(jīng)衰弱癥。甲苯、二甲苯對生殖功能亦有一定影響，并導(dǎo)致胎兒先天性缺陷(即畸)。對皮膚和粘膜刺激性大，對神經(jīng)系統(tǒng)損害比苯強(qiáng)，長期接觸還有引起膀胱癌的可能。

同時(shí)，由于噴烤漆行業(yè)使用的油漆具有粘附性，如高濃度的漆霧如不加以治理，隨風(fēng)擴(kuò)散，粘附在建筑物上，影響其美觀，沉降在花草樹木中，將影響植物的光合作用。

三、有機(jī)廢氣源強(qiáng)

根據(jù)某噴烤漆行業(yè)企業(yè)提供的有關(guān)技術(shù)資料，排放點(diǎn)排放的廢氣量及廢氣中苯、甲苯、二甲苯濃度：

四、設(shè)計(jì)目標(biāo)

本工程有機(jī)廢氣經(jīng)治理后，能達(dá)到《表面涂裝(汽車制造業(yè))揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB44/816—2010)。

五、噴烤漆行業(yè)廢氣處理工藝選擇

1.活性炭吸附法

活性炭吸附是目前最廣泛使用的回收技術(shù)，其原是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結(jié)構(gòu)，將廢氣中的VOCs捕獲。將含VOCs的有機(jī)廢氣通過活性炭床，其中的VOCs被吸附劑吸附，廢氣得到凈化而排人大氣。當(dāng)炭吸附達(dá)到飽和后，對飽和的炭床進(jìn)行脫附再生;通入水蒸氣加熱炭層，VOCs被吹脫放出，并與水蒸汽形成蒸汽混合物，一起離開炭吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物，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;若為水不溶性，則用沉析器直接回收VOCs。炭吸附技術(shù)主要用于VOCs濃度小于5000ppm的情況。適于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高，濕度不大，排氣量較大的場合。

活性炭吸附系統(tǒng)常用來處理氣量200～100000m/h，濃度范圍在2O一5000ppm的氣體。設(shè)備的尺寸取決于氣量和濃度�；钚蕴课�附系統(tǒng)的投資費(fèi)用不高，操作靈活，運(yùn)行成本與其他方法相比通常也較低。再生可采用熱空氣、水蒸氣或熱氮?dú)膺M(jìn)行。再生產(chǎn)生的濃污染氣體需進(jìn)一步采用冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方法處理。由于此時(shí)處理的是小氣量的濃縮氣流，故二級處理的費(fèi)用大大減低。活性炭在使用和再生的過程中會不斷地?fù)p失其吸附容量，因此在使用一定時(shí)間后需全部更換。

纖維活性炭由于其微孔直接面向氣流，表現(xiàn)出良好的吸附、脫附性能，因而可采用較短的吸附、脫附周期。另外，由于炭纖維較普通活性炭的金屬含量低(約少50%～90%)，對鹵代氫的催化作用小，不會造成會引起腐蝕作用的水解作用，也不會出現(xiàn)炭床悶燒現(xiàn)象。

2.吸收法

吸收法系利用液體(吸收液)之溶解作用，以去除排氣中可溶解之成分。在污染控制上系利用吸收操作選擇性，去除某些具污染性的氣體成分，以達(dá)到減少污染排放的目的。伴隨溶質(zhì)之廢氣從吸收塔塔底進(jìn)入，而吸收劑從塔頂進(jìn)入進(jìn)行吸收接觸。自塔頂流出的氣體為經(jīng)處理過的干凈氣體，可徑行排放或?qū)�人其它單元處理，而從塔底流出的液體則送入再生單元再生使用。

吸收塔依據(jù)所產(chǎn)生的氣液交界面的型態(tài)可區(qū)分為三類，即薄膜式吸收塔(FilmAbsorber)、噴射式吸收塔(JetAbsorber)、泡沫和液滴式吸收塔(BubbleandDrop-Absorber)。至于工業(yè)上常用之吸收設(shè)備有噴霧塔、文式洗滌塔、填充塔、板狀塔等數(shù)種。一般處理含有機(jī)物之廢氣使用填充塔或板狀塔。其中填充塔通常被用于處理含腐蝕性物質(zhì)或有起泡/阻塞傾向之液體，或使用板狀塔時(shí)會產(chǎn)生過壓降者。板狀塔常用于需要內(nèi)部冷卻(IntemalCooling)或因吸收劑流量較低以致無法完全潤濕填充物之情況下，因此通常會用在大規(guī)模吸收操作。廢氣進(jìn)入吸收塔后，吸收劑由上往下與廢氣接觸，將廢氣中可溶于吸收劑之成份吸收出來，而處理過后的干凈氣體則由塔頂流出。由塔底流出之吸收劑可由汽提回收VOCs成份后，重復(fù)進(jìn)入填充塔使用或進(jìn)入處理廠中處理。

3.冷凝法

冷凝是一種將排放氣體的溫度降低至沸點(diǎn)之下，以凝結(jié)氣態(tài)物質(zhì)的物理程序，普遍應(yīng)用于原料或產(chǎn)品之分離及純化，也可作為初步控制揮發(fā)性有機(jī)物之用。冷凝分離效率在50～85%之間，冷凝最適于大型冷凍儲槽排放回收之用，因?yàn)槔淠�只改變物質(zhì)的相態(tài)，而不會影響其成份，而且程序簡單，如果排放氣流中有機(jī)物質(zhì)純度高，則不須精細(xì)控制。排放氣體的流量上限約為55Nm/min，流量過高或氣流中含有大量無法冷凝的氣體時(shí)，冷凝器的熱交換面積需求過大，不符合經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

針對有機(jī)物最常用的冷凝器為管殼式熱交換器(Shen—TubeHeatExchanger)，冷凝液體(冷媒)由管中通過，氣體由殼部分通過，在管外遇冷凝結(jié)。非接觸性管殼式冷凝器是有機(jī)蒸氣冷凝最常用的設(shè)備，冷凝氣體的選擇視凝結(jié)溫度而異，冷卻水是最低廉的冷卻液，但其用途受溫度限制。有機(jī)物之排放處理用冷凝器很少使用冷卻水，因?yàn)榕欧艢怏w的壓力約為常壓(1大氣壓)，一般揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的凝結(jié)點(diǎn)多低于冷卻水溫度(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燃燒，其所含的揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)由激烈氧化，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。熱焚化爐通常具有耐火材襯里并在爐端設(shè)有燃燒器，進(jìn)流廢氣和燃燒空氣在預(yù)混室內(nèi)充分混合，然后進(jìn)入燃燒室焚化。爐體的設(shè)定溫度和滯留時(shí)間是決定去除效率的主要因素，其隨廢氣組成和含量多寡而異，通常設(shè)計(jì)爐溫約在700～800℃，滯留時(shí)間約0.5秒。至于欲處理氣體中的氧氣含量在10%以下或一氧化碳濃度太高時(shí)，則需要在800℃以上的處理溫度。

熱焚化法最大優(yōu)點(diǎn)是去除揮發(fā)性有機(jī)物的效果良好(正常操作可達(dá)98%)且操作容易。其缺點(diǎn)是因高溫操作，燃料消耗量大，燃料費(fèi)用可觀;且因高溫燃燒時(shí)，易生成氮氧化物(NOx)的第二次公害;若處理氣體中含有硫、鹵素等成份，其燃燒氧化時(shí)硫氧化物(SOx)和鹵化物等有害氣體會同時(shí)排出，所以排氣處理裝置及爐體設(shè)計(jì)時(shí)須予注意，通常得配合洗滌塔等設(shè)備以避免造成二次污染排放。在安全的考慮下，排放流體VOCs濃度一般限制于LEL(低爆炸限值)的25%，因此，當(dāng)VOCs的濃度高時(shí)，必須加以稀釋。

5.生物處理法

針對有機(jī)臭味及揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)所衍生的空氣污染，以生物技術(shù)處理，具有高效率且低成本的優(yōu)點(diǎn)，極具市場競爭力。適用于含VOCs

(1)生物濾床法

生物濾床法系污染物質(zhì)由氣相傳輸至濕潤之生物膜中，被固定在填料表面的微生物進(jìn)行氧化分解作用，使污染物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳及無害的鹽類，故無二次污染問題，濾床的主要填充物質(zhì)包含生物膜所依附的固體外，尚包括營養(yǎng)鹽、分散度改良劑及酸堿度緩沖劑等。生物濾床法具有設(shè)備及操作費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是濾料易產(chǎn)生干化及酸化，必需置換且持久性不佳，是其缺點(diǎn)。

(2)生物滴濾塔法

生物滴濾塔法其生物作用原理與生物濾床法類似，但其塔中填充物多為木材、陶瓷及塑料等物質(zhì)，此外還包含循環(huán)水系統(tǒng)以控制pH值變化及去除生成的鹽類。污染物質(zhì)被循環(huán)液體吸收捕集傳輸進(jìn)入生物膜后，被固定于生物膜上的微生物分解。由于生物滴濾塔法的操作條件較為復(fù)雜且需自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)控制，故設(shè)備費(fèi)用較高。但其塑料等材質(zhì)所構(gòu)成的濾床將使其壓損低于濾床法，且無濾料酸化或干化的置換問題，為其優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)有機(jī)負(fù)荷過高時(shí)，易形成生物厭氣狀態(tài)與剝落等問題，是其缺點(diǎn)。因此，石化工廠在選擇處理中低濃度的有機(jī)廢氣時(shí)，可進(jìn)一步評估生物處理技術(shù)之可行性。

六、處理工藝選定

上述各種有機(jī)廢氣去除技術(shù)、設(shè)備費(fèi)、可能產(chǎn)生二次公害及優(yōu)缺點(diǎn)列于表6：

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，由于噴烤漆處理工程中排放的有機(jī)廢氣具有較大的回收價(jià)值，所以不采用破壞性方法�；钚蕴课�附法已普遍用于許多VOCs的回收，在制鞋、噴漆、印刷、電子等行業(yè)中有機(jī)廢氣的回收非常有效。

從表6可見，VOCs的處理方案取決于許多因素，包括VOCs的性質(zhì)和濃度，進(jìn)人物流的流量，回收效率等污染物的回收價(jià)值等。對于成分較復(fù)雜，風(fēng)量較大的噴烤漆廢氣，活性炭吸附是目前較好的方法。

選擇活性炭吸附法處理噴烤漆有機(jī)廢氣有如下特點(diǎn)：

1.活性炭吸附法適用范圍廣，對大多數(shù)有機(jī)物均

有較高的吸附率，對廢氣成分較多的噴烤漆廢氣處理

效率較高。

2.投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用不高，維護(hù)簡單。

3.操作簡單、安全、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

七、結(jié)語

通過分析噴烤漆行業(yè)廢氣的特點(diǎn)，比較各種有機(jī)廢氣處理技術(shù)的原理、使用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)，相對來說，活性炭吸附對處理噴烤漆行業(yè)有機(jī)廢氣有很好的處理效果，是一種較成熟、實(shí)用的方法。

來源于：北極星環(huán)保網(wǎng)

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