涂料項目VOCs排放量估算及控制研究

文 菁

（江蘇科易達環保科技有限公司 江蘇鹽城 224000）

引言

我國是涂料生產、消費大國。據國家統計局公布的數據顯示，2018 年我國1336 家規模以上工業企業涂料總產量達1759.8萬噸，較2017 年增長了5.9%。大量涂料在生產過程中會產生揮發性有機化合物（VOCs），VOCs 也是涂料行業在生產環節主要工業廢氣。VOCs 屬有毒有害氣體，吸入體內會直接危害人的身體健康。為此，在對涂料化工項目環評過程中，VOCs 估算成為其中的主要內容之一。

1 涂料項目VOCs 排放概述

1.1 排放類型

涂料加工生產過程所產生的VOCs 包括項目的點源排放，以及項目生產、場內運輸環節的無組織溢散排放。其中，以無組織排放為主，且對涂料廠區周邊產生較重的異味。

1.2 主要特點

涂料加工項目VOCs 組分復雜，持續時間較長，其主要組分為苯系物、己烷等，具有較強揮發性，有毒有害。

1.3 評價因子

根據環境標準、監測方法，以及涂料項目VOCs 組分的毒性及其對環境影響來綜合確定。就涂料加工項目而言，則主要依據《大氣污染物綜合排放標準》《固定污染源排氣中非甲烷總烴氣相色譜法》《大氣污染物綜合排放標準詳解》 等，分析污染源強時，還需結合苯系物、VOCs、NMHC（非甲烷總烴）。

2 涂料項目VOCs 環評中排放量估算方法

2.1 工藝廢氣排放

涂料化工項目生產環節的VOCs 有組織排放可通過現場監測獲取。無組織VOCs 排放量則可通過估算獲得，或比較同類項目進行估算。根據《有機溶劑揮發量之估算方法》（趙煥平），在有機溶劑飽和蒸汽壓（95.3-1.4mmHg），無風，溫度（25℃左右）條件下，采用VOCs 估算公式：E工藝＝。

其中，E工藝為待估算的涂料項目VOCs 排放量；P 為一定溫度條件下有機溶劑飽和蒸氣壓；F 為涂料生產環節容器與大氣解除的表面積；M 為有機溶劑分子量。應用該公式估算時，若溫度無法控制于25℃附近的，還需要對有機溶劑飽和蒸氣壓進行適當修正。

2.2 儲罐揮發損耗

儲罐是常用的涂料液體儲存方式，涂料儲罐呼吸損失成為涂料VOCs 重要排放源。針對儲罐發揮損耗的估算方法，主要有EPA 推薦的估算方法及其對應的TANK4，歐盟則采用的是TANK軟件進行精確計算。在涂料項目環評時的儲罐揮發損耗實際應用中可采用TANK 軟件進行排放量估算。

2.3 設備管道泄漏

涂料項目生產的產品還需要使用到各種設備及管道，由于設備及管道密封存在失效等問題，容易導致其中的物料逸散至大氣中，給周邊大氣環境產生VOCs 逸散。涉及到的設備管道包括攪拌器、泄壓設備、閥門、儀表等。具體估算時可采用美國國家環境保護局推薦的平均泄漏系數（見表1）對主要設備管道的VOCs 泄漏量進行估算。估算時，應根據涂料設備管道的使用年限對相關的排放系統進行相應的修正。

表1 平均泄漏系數

2.4 廢水處置逸散

涂料項目在生產、儲存和運輸處置過程中產生大量的生產廢水，這些廢水中的VOCs 也會直接向周邊的大氣逸散。涂料項目生產環節產生的廢水中的VOCs 逸散量估算主要采用的方式有美國國家環境保護局推薦的WATER9 對石化企業廢水VOCs揮發量的估算方法。也可以利用系數法對廢水中的VOCs 逸散量進行估算。

如：E廢水=。式中，E廢水表示涂料項目在統計期中因廢水處置所逸散出的VOCs 總量。EFi表示涂料處置環節廢水收集/處理設施i 產污系數；Qi表示涂料項目統計期中廢水收集/處理設施i 廢水流量。根據美國EPA 推薦的估算方法，其中廢水收集/處理設施VOCs 的產污系數主要分為：廢水收集系統及油水分離方面的產污系數為0.6；廢水處理廠-廢水處理設施領域的產污系數則為0.005。

2.5 案例分析

以某溶劑型涂料生產企業的涂料車間為估算對象，該企業年生產2.5 萬噸聚氨酯漆，物料包括顏料、甲苯、醇酸樹脂、固化劑，制漆分散缸、分散劑、灌裝機，經現場調查，廢氣主要來自投料、調漆、灌裝等各道工序。依據《合成革與人造革工業污染物排放標準》（GB21902-2008）推薦的要求對該車間的VOCs 排放量進行估算。經對工業廢氣有組織排放VOCs 現場監測、儲罐揮發損耗、設備管道泄漏、廢水處理環節揮發，以及其他方式揮發，經計算得出：有組織工業廢氣VOCs 現場監測為22t/a，無組織排放VOCs 量為2.578t/a，其中：TANK 法估算儲罐揮發量為0.256（t/a）；平均系數法估算設備管道泄漏為1.112（t/a）；系數法估算廢水處理揮發為0.125（t/a）；物料衡算法估算實驗廢氣、散逸量為1.085（t/a）。可見，該涂料項目的VOCs 主要來自有組織排放，占整個項目排放量的89.51%。

3 涂料項目VOCs 控制對策

針對涂料項目VOCs 主要產生的環節，應從涂料生產過程、末端控制和儲罐儲存等環節做好項目的VOCs 控制，最大限度的降低項目對周期環境的影響。

3.1 生產及運輸過程控制

要從管道、設備輸送、密閉等方面加強涂料項目VOCs 生產、運輸過程的泄漏控制。如，可通過計量泵管道對主要原料輸送，針對拉缸或桶裝液體物料輸送可在生產單元間采取泵入或其他等效技術轉移；選用反應釜密閉技術進行加蓋、密封，并做到定期檢查更換閥門；設置防風罩于投料、包裝、采樣等環節，最大限度地降低VOCs 逸散。

3.2 末端控制

目前，主要采用吸附、吸收、燃燒、冷凝、膜分離技術對涂料生產環節產生的VOCs 進行末端控制。其中，最常見的采用活性炭吸附，如“沉流式除塵+活性炭吸附”工藝，集合活性炭脫附再生裝置，可有效去除VOCs，并做好活性炭去除臺賬保存。

3.3 儲罐等揮發損耗控制

采用浮頂罐等對涂料項目的有機溶劑進行儲存。如采用固定頂罐式儲存罐的，可對其進行冷卻降低小呼吸氣排放。還可以將呼吸氣收集至廢氣處理系統或用平衡管回到槽罐車系統等做好大呼吸氣控制。

結語

涂料生產為工業、家裝、汽車等行業提供原材料，但在此過程中會產生大量的VOCs，為有效降低涂料項目對環境的影響，應選擇合適的方法提前對項目投產后的VOCs 產量進行估算，并根據VOCs 排放量的估算結果提前做好防控，最大限度地降低項目對環境的影響，努力實現經濟效益與環保效益的共贏。