羅紹鳴 黃春福(佛山市南海區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東 佛山 528200)

南海區(qū)鋁型材電泳涂裝廢氣治理現(xiàn)狀研究

羅紹鳴 黃春福(佛山市南海區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東 佛山 528200)

佛山市南海區(qū)是全國鋁型材加工相對集中的區(qū)域之一，產(chǎn)銷一直居于全國前列。電泳涂裝工藝是中型規(guī)模以上鋁型材企業(yè)廣泛采用的一種表面加工手段，但目前電泳涂裝廢氣基本未經(jīng)處理直排，與嚴(yán)峻的環(huán)境空氣質(zhì)量防控政策相違背，因此電泳涂裝廢氣問題引起環(huán)保主管部門重視。本文結(jié)合對南海區(qū)某大型鋁材廠(簡稱M廠)電泳車間涂裝廢氣治理工程的監(jiān)測，研究VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)的收集和去除效果，對行業(yè)整治提升提出建議。

電泳涂裝;烘烤爐;VOCs;強(qiáng)化吸收;減排

1 問題的提出

過往M廠電泳生產(chǎn)過程產(chǎn)生的VOCs基本沒有經(jīng)過系統(tǒng)的收集和處理，直接從廠房頂部排走，遇上不利的氣象條件，氣味難以擴(kuò)散，不但惡化車間環(huán)境，而且對工人和周邊居民造成安全健康隱患。在清潔生產(chǎn)審核中， M廠主動(dòng)對電泳車間進(jìn)行改造升級(jí)。

2 電泳涂裝工藝

2.1 M廠電泳車間生產(chǎn)工藝流程圖如下

2.2 電泳涂裝的作用

鋁材經(jīng)前處理水洗后可直接電泳，根據(jù)電泳類型選擇電泳漆，常見的電泳漆有丙烯酸和聚氨酯兩大類。表面覆膜的電泳漆經(jīng)過烘烤加熱發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)硬化，鋁型材表明多孔質(zhì)氧化膜封閉，使機(jī)械性能和耐蝕性增加。

2.3 廢氣的來源和危害

VOCs主要來源于漆膜的烘干過程(溶劑揮發(fā)、涂膜熱融化、高溫?zé)峁袒A段)。M廠主要從事陽極電泳，漆膜在高溫加熱初期會(huì)流下不揮發(fā)的固體粉末，伴隨油煙產(chǎn)生，經(jīng)過烘烤煙氣中仍含有較多聚合物的熱分解生產(chǎn)物，如苯、甲苯、二甲苯、脂類、酮類、醇類、胺類、醛類、異氰酸酯類，具有嗅覺容易察覺的惡臭氣味。

3 治理工藝的選擇

3.1 實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)廢氣處理方案弊端

當(dāng)前VOCs治理技術(shù)五花八門。直接燃燒法運(yùn)行所需的溫度高，能耗大，不適用于低濃度廢氣；蓄熱式催化燃燒法起燃溫度低，但鋁材氧化過程容易帶有氯、磷元素，易造成催化劑中毒；活性炭吸附法設(shè)備運(yùn)行阻力大，活性炭易飽和需頻繁更換，飽和吸附后須作危廢處理；光催化氧化法前期投資大，穩(wěn)定性差，對設(shè)計(jì)風(fēng)量大的廢氣處理效果不理想；低溫等離子法工藝發(fā)展至今技術(shù)參差不齊，業(yè)界存有較大爭議。

3.2 廢氣收集系統(tǒng)

M廠鋁型材通過立式輸送鏈分批次送入4個(gè)天然氣烘烤爐內(nèi)進(jìn)行干燥固化。若直接從烘烤爐內(nèi)抽出廢氣處理會(huì)造成溫度和壓力波動(dòng)，成品質(zhì)量難控制，且能耗劇增，因此各烘烤爐頂蓋留有縫隙，在其兩側(cè)設(shè)負(fù)壓(5000m3/h風(fēng)量)抽氣管道；另針對鋁材安放和移出烘烤設(shè)備時(shí)需打開頂蓋，在蓋板上方一側(cè)對應(yīng)位置安裝4個(gè)抽氣口(總風(fēng)量25000m3/h)并配閥門控制，固化過程關(guān)閉閥門，在打開蓋板時(shí)才抽氣，避免影響固化工藝；電泳液儲(chǔ)槽暴露在車間內(nèi)造成VOCs揮發(fā)，在儲(chǔ)槽上方安裝蓋板負(fù)壓抽氣。

3.3 處理方案的選擇

M廠最終采用強(qiáng)化吸收法，適用于含有顆粒物且有機(jī)廢氣濃度低、風(fēng)量大的特點(diǎn)，能在消除氣態(tài)污染物的同時(shí)對污染物進(jìn)行回收。將廢氣引出進(jìn)入凈化高效吸收塔，除去顆粒污染物及氣態(tài)污染物后，進(jìn)入除霧強(qiáng)化凈化裝置。先進(jìn)行氣液分離脫水除霧，再進(jìn)入有機(jī)棉吸附層強(qiáng)化凈化，利用特制的高分子吸收液作為吸收劑，由循環(huán)水池經(jīng)水泵增壓后自塔頂噴淋而下，通過廢氣與吸收液霧的接觸，氣液兩相在塔內(nèi)完成吸收后，使廢氣中的有機(jī)物通過相似相溶原理而被吸收，凈化后的氣體從裝置上部排放口排出，吸收液進(jìn)入循環(huán)池，飽和吸收尾液進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)處理，反應(yīng)后的廢渣定期清理。

3.4 強(qiáng)化吸收法工藝流程圖

4 監(jiān)測內(nèi)容

4.1 抽樣位置

如上圖所示，在烘烤爐頂蓋收集管廢氣處理前匯集處設(shè)

1#點(diǎn)，在烘烤爐兩側(cè)廢氣收集管廢氣處理前匯集點(diǎn)設(shè)2#點(diǎn)，

在與治理設(shè)施末端相連的排放筒布設(shè)3#點(diǎn)。

4.2 周期和頻次

鋁材從投料、加熱保溫、出料耗時(shí)約20分鐘，即一個(gè)固化周期。每周期抽樣3次，涵蓋三個(gè)階段，每次先監(jiān)測采樣點(diǎn)風(fēng)量，再以0.5L/min流速抽樣。監(jiān)測期間須保證烘烤爐的總工況達(dá)到75%以上，各點(diǎn)位同步監(jiān)測。

4.3 監(jiān)測方法

固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法(GB/T16157-1996)、《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)》附錄E(DB 44/816-2010)。

4.4 監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

備注：濃度-mg/m3；排放速率-kg/h； ND表示該項(xiàng)目未有檢出。

5 數(shù)據(jù)分析

5.1 2#點(diǎn)進(jìn)氣濃度偏低原因分析

烘烤爐加熱過程會(huì)持續(xù)逸出大量油煙狀有機(jī)廢氣，但2#測得VOCs最高濃度僅為18.0mg/m3，表明固化爐兩端負(fù)壓抽氣裝置存在漏氣現(xiàn)象，烘烤爐兩側(cè)廢氣收集管敞開面積小，負(fù)壓抽氣效果未如理想。

5.2 1#點(diǎn)進(jìn)氣濃度偏低原因分析

在打開烘烤爐頂蓋移出和安放鋁型材時(shí)，廢氣瞬間集中大量釋放，此時(shí)吊臂兩側(cè)配套的擋板起到一定的密閉作用，但畢竟不是完全密封，存在漏氣現(xiàn)象；該電泳車間空間較大，車間生產(chǎn)流水線尾端需要下件和包裝，存在空氣對流現(xiàn)象；烘烤爐蓋板頂部僅一側(cè)有收集管，很大程度上影響了有機(jī)廢氣大面積的收集效率，故處理前1#測點(diǎn)污染物濃度較低。

5.3 VOCs去除率未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

VOCs去除率最高為86.5%，處理前兩測點(diǎn)污染物濃度進(jìn)氣濃度低是導(dǎo)致去除率偏低的主要原因，雖未能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(DB44/816-2010)要求的90%，但該企業(yè)配套的強(qiáng)化吸收治理設(shè)施的處理效率是可以接受的。

5.4 污染物產(chǎn)出分析

2#烘烤爐兩側(cè)廢氣收集管離蓋板位置近，固化階段均釋出高濃度污染物，但由于收集不全，VOCs在車間無組織散發(fā)。頂蓋剛打開時(shí)VOCs達(dá)到最大值，后續(xù)被車間內(nèi)空氣稀釋濃度逐漸降低導(dǎo)致1#點(diǎn)濃度波動(dòng)幅度大，由于風(fēng)機(jī)功率大，它還收集一定量車間內(nèi)無組織排放的VOCs，從排放速率可看出兩個(gè)監(jiān)測位置VOCs的最高產(chǎn)出總量相當(dāng)。

5.5 污染物成份分析

VOCs分析涵蓋了十多種常見的有機(jī)污染物，結(jié)合數(shù)據(jù)查閱色譜圖，發(fā)現(xiàn)二甲苯占比最大，證明M廠電泳漆主要以二甲苯作稀釋劑。

6 結(jié)語和建議

6.1 以人為本，改善VOCs收集是關(guān)鍵

提高整治效果的關(guān)鍵是怎樣確保車間內(nèi)VOCs得到有效的收集，減少對環(huán)境和工人的影響。在提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度的前提下，盡可能保證生產(chǎn)過程車間密封，減少人員進(jìn)出；加大烘烤爐側(cè)吸收集管的面積和增加烘烤爐頂部另一側(cè)收集管數(shù)量，合理調(diào)節(jié)最佳風(fēng)量；做好抽氣裝置的密封處理，適當(dāng)增加出料時(shí)的停留時(shí)間。

6.2 源頭減排，加強(qiáng)生產(chǎn)全過程污染控制

鋁型材電泳涂裝應(yīng)從源頭減少有機(jī)溶劑的使用量，切實(shí)推進(jìn)涂裝工藝與設(shè)備改進(jìn)，鼓勵(lì)企業(yè)使用環(huán)保的新涂料、新工藝、新裝備是實(shí)現(xiàn)VOCs減排的根本途徑。開展涂裝廢氣中VOCs成分譜圖研究，探討不同處理工藝對涂裝廢氣不同組分的處理效果。

6.3 易被忽視，電泳廢氣的污染問題應(yīng)引起重視

國家已將VOCs納入“十三五”總量減排指標(biāo)，通過落實(shí)行業(yè)總量控制和推進(jìn)企業(yè)VOCs綜合整治進(jìn)而改善空氣質(zhì)量。這種形勢將為所有排放VOCs的鋁型材生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)，以標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展的體系尚未形成，國家應(yīng)盡快定標(biāo)立制，規(guī)定電泳涂裝廢氣的收集和排放細(xì)則。

6.4 齊抓共管，推進(jìn)行業(yè)環(huán)保轉(zhuǎn)型升級(jí)的浪潮

佛山市南海區(qū)作為全國鋁型材行業(yè)集中生產(chǎn)基地，應(yīng)該在涂裝廢氣VOCs整治上創(chuàng)新突圍。地方環(huán)保部門應(yīng)盡快出臺(tái)管控細(xì)則和整治方案，對提前完成整治的企業(yè)進(jìn)行適當(dāng)財(cái)政補(bǔ)助，對處理裝置的使用建立長效監(jiān)督體制，與企業(yè)之間須形成有效環(huán)保合力，共同推動(dòng)鋁型材行業(yè)污染深化整治工作。

[1]吳小源、劉志銘、劉靜安.鋁合金型材表面處理技術(shù)[M];北京：冶金工業(yè)出版社,2009.

[2]楊璐.淺談涂裝車間烘干室廢氣處理方法[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2012,15(8) ：64-66+70.

[3]關(guān)陽、李明光.使用低揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)原料和產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策研究,環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2016,(1)：33-35.

羅紹鳴(1981- )，男，佛山市南海區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，環(huán)境監(jiān)測工程師，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測及技術(shù)研究工作。