近幾年，霧霾天氣的增多，以及其對(duì)人民健康造成的危害的加重，人們對(duì)空氣質(zhì)量的要求越來(lái)越高，不僅要金山銀山更要綠水青山的觀念深入人心。昆山開發(fā)區(qū)做為經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，更是對(duì)轄區(qū)內(nèi)VOC排放企業(yè)提出了排放不僅要參照天津地方排放標(biāo)準(zhǔn)DB12/524-2014《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求，而且為大幅降低VOC排放總量，提出要在滿足處理效率90%的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)99%的要求。這個(gè)要求給我們提出了極大的挑戰(zhàn)，面對(duì)這樣的要求，我們積極研究采取措施，從源頭與終端同時(shí)著手進(jìn)行了分析與改善。1 自行車涂裝廢氣VOC的來(lái)源自行車涂裝，對(duì)裝飾性要求很高，過(guò)去大部分使用的是溶劑型涂料。而溶劑型涂料一般VOC含量在30~50%之間，稀釋后達(dá)到50~70%。自行車涂裝的一般工藝流程為4噴5烤，即底涂、中涂、面涂、貼標(biāo)、罩光清漆，復(fù)雜的涂裝會(huì)有5噴6烤，或更多涂層。每層的工藝基本都是前補(bǔ)正、靜電機(jī)噴涂、后補(bǔ)正、流平、烘烤，VOC就從這幾道工序中揮發(fā)出來(lái)，每臺(tái)自行車涂料平均約含200g的有機(jī)溶劑，在噴涂以及烘烤過(guò)程全部釋放到大氣之中，給環(huán)境造成較大的負(fù)擔(dān)。2 降低自行車涂裝的VOC排放的途徑主要有兩個(gè)途徑，一是從源頭采用低VOC含量的涂料，一個(gè)就是對(duì)VOC進(jìn)行終端治理后再排放2.1 采用低VOC含量的涂料低VOC的涂料，目前主要是粉末涂料、UV涂料、高固成分涂料以及水性涂料，而對(duì)VOC處理的工藝有吸附法、生物處理法、光催化法、燃燒法等等對(duì)于基本不含VOC的粉末涂料，由于流平不好、裝飾性差以及不適合小批量經(jīng)常換色等特點(diǎn)，因此只有部分對(duì)裝飾性要求不高、顏色較少的零部件會(huì)采用粉末涂裝。雖然10多年前國(guó)際知名品牌杜邦、阿克蘇諾貝爾等公司有開發(fā)出一些丙烯酸樹脂的透明粉，其流平性與豐滿度、耐候性等都達(dá)到甚至超過(guò)了油漆，但是由于價(jià)格昂貴，且對(duì)色漆以及貼紙的耐溫及韌性要求較高，并沒有得到推廣，在自行車上使用的廠家還很少。UV涂料，由于要用到UV燈照射，而自行車由于結(jié)構(gòu)原因，有一些死角光線不太好照到，此外，不同的顏色對(duì)光照的吸收不同，還有耐候性等問(wèn)題，也制約了UV涂料在自行車上的使用。高固體份涂料，實(shí)際上在生產(chǎn)中已經(jīng)有很多廠家在應(yīng)用，可以把施工粘度下VOC控制在50%以下，但以目前情況看，環(huán)保部門并沒有把它列為推動(dòng)的方向，仍然把它歸到溶劑型涂料里，而溶劑型涂料很多地方在新的涂裝項(xiàng)目審批時(shí)不予批準(zhǔn)。這樣，在涂料這一塊，能夠重點(diǎn)發(fā)展的，也就剩下了水性涂料。雖說(shuō)水性涂料還有很多項(xiàng)目無(wú)法與溶劑型涂料比，特別在旋碟噴涂時(shí)金屬粉的排列差別較大，還有待我們?nèi)ネ黄?。水性涂料，至少可以減少VOC排放80%，甚至更多，確實(shí)在廢氣排放這一塊的貢獻(xiàn)很大。經(jīng)過(guò)幾年的努力，我們已經(jīng)有超過(guò)50%的涂料水性化，我們也將持續(xù)努力，爭(zhēng)取自行車涂裝早日全水性化。2.2 自行車涂裝排放VOC進(jìn)行末端治理的方法手工噴房風(fēng)速一般要在0.5~1.0 m/s，靜電涂裝在0.25~0.5 m/s，一條4噴5烤的涂裝線風(fēng)量都在250000m3/H左右，約85mg/m3的濃度，顯著的低濃度大風(fēng)量的廢氣。對(duì)于低濃度的VOC處理的工藝有活性炭吸附法、生物處理法、光催化法、低溫等離子、燃燒法等等(見圖1)
2.2.1 活性炭吸附傳統(tǒng)的活性炭吸附，活性碳需求量與溶劑的比例一般為溶劑：活性碳=1:3，活性炭吸附床占用空間大，吸附飽和后不能再吸附，不及時(shí)更換將無(wú)法發(fā)揮作用。對(duì)于大批量生產(chǎn)的車間來(lái)說(shuō)，需要經(jīng)常更換，而且每次需要更換幾噸的活性炭，不僅工量大，停線時(shí)間長(zhǎng)，而且吸附后的活性炭做為固廢處理費(fèi)用也很高，整體來(lái)說(shuō)運(yùn)行成本較高，近些年已經(jīng)越來(lái)越少采用該方法。2.2.2 活性炭吸附脫附再生為減少活性炭的使用，應(yīng)用而生了活性炭吸附飽和后進(jìn)行脫附與再生的工藝，通過(guò)時(shí)間控制或濃度控制來(lái)進(jìn)行脫附，將脫附后高濃度的VOC進(jìn)行催化燃燒或RTO的工藝。而活性炭又可以再生恢復(fù)吸附的能力，這樣活性炭大約可以延長(zhǎng)使用壽命到2年左右。由于活性炭易燃，脫附溫度不能太高，高了存在自燃的不安全的隱患，一般脫附溫度在120℃左右，存在脫附不完全的情況，效率會(huì)由初期的80%一直往下降，逐漸降低，到更換時(shí)效率可能只有50%不到。2.2.3 分子篩沸石轉(zhuǎn)輪吸附脫附再生為解決安全脫附、再生后的吸附效率問(wèn)題，近些年又發(fā)展起了分子篩沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)，吸附效率可達(dá)90%~95%。由于沸石轉(zhuǎn)輪耐高溫，不易燃，轉(zhuǎn)輪常規(guī)脫附溫度可以設(shè)置在200℃以上，涂裝過(guò)程使用的大部分的有機(jī)溶劑可以脫附下來(lái)，將沸石轉(zhuǎn)輪的吸附效率一直維持同樣的水準(zhǔn)，由于這個(gè)特點(diǎn)，也使得其使用壽命更長(zhǎng)，可以達(dá)到10年時(shí)間。而且由于沸石轉(zhuǎn)輪是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，吸附、脫附、降溫連續(xù)進(jìn)行，大大減少了吸附材料用量，處理同樣的廢氣需要的吸附材重量只有活性炭的大約5%左右，不僅減少了處理固廢的成本，而且大大減少了空間的占用。2.2.4 濃縮后VOC處理方法——冷凝法、RCO、RTO脫附下來(lái)的高濃度VOC,有采取冷凝法的，也有采用燃燒法的。冷凝法多用于高濃度、成份單純且具回收價(jià)值的VOC廢氣處理，冷凝后的液體還需要再進(jìn)行處理，很少在涂裝廢氣處理中采用[1]。使用更多的是采取燃燒法，將有機(jī)廢氣中的VOC直接氧化燃燒為二氧化碳和水排放于大氣中。常用的氧化燃燒方法為催化燃燒或直接燃燒，為節(jié)省能源，一般都會(huì)用陶瓷蓄熱保溫，基本上是使用RTO與RCO兩種工藝。RCO是通過(guò)增加貴金屬催化劑降燃燒溫度降到300℃左右，減少能源消耗的方法，但是催化劑一般8000小時(shí)要更換易中毒失效，更換成本較高，燃燒效率在95%。RTO是在約760℃以上直接將VOC燃燒的方法，燃燒效率高，可以達(dá)到99%。2.2.5 其他治理方法除了以上介紹的吸附、脫附、濃縮氧化的工藝外，還有低溫等離子+催化燃燒，以及UV光催化技術(shù)等，低溫等離子效率在90%左右，同時(shí)也存在火災(zāi)隱患。而UV光催化技術(shù)，效率約85%，燈管壽命及波長(zhǎng)的衰減也對(duì)效率造成影響。3 自行車VOC處理效率99%的方法探討比較以上各種處理工藝，活性炭效率約80%而且脫附再生后還會(huì)逐漸降低，分子篩沸石轉(zhuǎn)輪效率約90~95%，RCO燃燒效率約95%，只有RTO燃燒能夠達(dá)到99%以上的效率。但自行車涂裝排放的為標(biāo)準(zhǔn)的大風(fēng)量低濃度的VOC，遠(yuǎn)沒有達(dá)到能夠直接燃燒的濃度，如果不加任何濃縮的燃燒，將只能是大量燒天然氣少量燒VOC，會(huì)造成能源的極大浪費(fèi)，減排而不節(jié)能，這個(gè)既不是企業(yè)想看到的也不是政府想要的結(jié)果。前邊介紹到的活性炭約80%而且還會(huì)逐漸降低，分子篩沸石轉(zhuǎn)輪約90~95%，吸附效率如果達(dá)不到99%，那么透過(guò)吸附材料的廢氣就無(wú)法達(dá)到去除99%的效果，它與RTO燃燒后的廢氣匯合到煙囪還是達(dá)不到綜合處理99%的效果。挑戰(zhàn)99%的處理效率的設(shè)計(jì)一時(shí)間陷入了無(wú)解的境地。經(jīng)過(guò)搜索各種資源，未能找到可以達(dá)到99%效率的合適過(guò)濾材料，后我們還是考慮在沸石轉(zhuǎn)輪上想辦法。經(jīng)過(guò)與青島華世潔公司多次探討，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩級(jí)過(guò)濾的處理方案，即涂裝廢氣經(jīng)過(guò)兩道沸石轉(zhuǎn)輪過(guò)濾，次處理90~95%，剩余5~10%，第二次再將剩余5~10%處理掉90%，終達(dá)到過(guò)濾99%的效果，后在煙囪與RTO燃燒過(guò)99%的廢氣匯合，總體設(shè)計(jì)上達(dá)到99%的效率(見圖2)。
分子篩沸石轉(zhuǎn)輪二級(jí)過(guò)濾+RTO的工藝，有VOC濃縮以及高溫燃燒，安全設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。在整個(gè)系統(tǒng)里設(shè)計(jì)了多項(xiàng)安全措施,分別為系統(tǒng)與噴漆房聯(lián)鎖設(shè)計(jì)、應(yīng)急排空設(shè)計(jì)、分子篩轉(zhuǎn)輪噴淋設(shè)計(jì)、分子篩定期高溫脫附、VOC在線檢測(cè)二級(jí)報(bào)警連鎖控制系統(tǒng)、新風(fēng)稀釋保護(hù)措施、燃燒器的安全控制、低壓爆破片、阻火器(回火防止器)、壓力泄放閥等等，確保了濃度異常、溫度異常、壓力異常出現(xiàn)時(shí)設(shè)備能夠及時(shí)報(bào)警，必要時(shí)停機(jī)以及采取緊急措施等保護(hù)設(shè)備的安全。4 結(jié)語(yǔ)自行車涂裝VOC的排放減少，可以通過(guò)采用水性涂料源頭減少，亦可通過(guò)末端治理減少油性涂料的VOC排放。通過(guò)分析比較，對(duì)于自行車涂裝大風(fēng)量低濃度的廢氣，可以采取二級(jí)分子篩轉(zhuǎn)輪+RTO的工藝，挑戰(zhàn)99%的處理效率。
