家具廠有機廢氣治理現狀及改進措施的研究

王 蓉，施昌平

(1 武漢華維環境工程技術有限公司，湖北 武漢 430070；2 武漢泰昌源環保科技有限公司，湖北 武漢 430000)

在社會經濟的快速發展及國民生活水平急劇提升的影響下，我國家具企業數量急劇攀升，但家具生產過程中的噴涂工藝產生的有機廢氣治理卻沒有得到重視，目前國內家具廠的有機廢氣治理遠不如汽車噴漆行業有機廢氣治理那樣規范及有效。近些年來，由于霧霾天氣的惡劣影響，我國有機廢氣已經引起了國家環境管理部門的高度重視，環境生態部多次出臺關于有機廢氣治理的方案及規范，都將家具噴涂企業納入重點管控企業。因此，全面了解家具噴涂企業有機廢氣治理現狀、并提出經濟可行的行業改進措施具有十分積極的作用和意義。

1 家具企業揮發性有機物治理現狀典型案例

湖北某經濟開發區高新園區的產業定位為以家具制造和服裝加工為主導的輕工業、倉儲物流、設備制造業和高新技術產業。高新園區現有企業約130家，園區僅家具制造企業就多達40余家，占園區總企業數量的30%以上。根據園區內家具企業實地調查，家具企業中約10%企業并未按照環評要求設置有機廢氣治理設備，約90%企業按照環評要求設置了“單級活性炭吸附系統”或者“UV光解+活性炭吸附”組合處理系統，但企業并未有效運行，導致園區的家具產業集群所在區域的環境空氣質量現狀較差。

根據江西省757家家具企業調查分析，其中450家企業采用活性炭吸附工藝和UV光解工藝，通過采取監測法、物料衡算法和系數法等不同研究方法，估算出活性炭吸附工藝和UV光解工藝VOCs去除效率僅為6%左右，最高也只能達到10%[1]。

目前國內家具行業有機廢氣治理措施處理效率低下的主要原因是：① 采用的活性炭吸附工藝的企業由于設計不規范、系統不匹配等原因，未取得預期治污效果；②一些小型企業設置活性炭吸附裝置僅為“曬太陽”工程，主要安裝目的是應付環境管理部門的檢查；③ 活性炭吸附設施未按照相關規范進行及時更換活性炭，應付治理、無效治理等現象較為突出；④ 在國內許多地區，低效技術(低溫等離子、光催化氧化等)使用高達80%以上，從而導致有機廢氣治理效果極不理想。

2021年2月25日，生態環境部舉行2月例行新聞發布會，在答記者問環節生態環境部新聞發言人回復關于 “十四五”指標目標設置的問題，明確“十四五”指標目標是PM2.5、優良天數、NOx和VOCs及基本消除重度污染天數五個指標(將“十三五”指標中的二氧化硫指標換成VOCs指標)。由此可見，“十四五”期間生態環境部將重點整頓涉及VOCs排放企業的不規范治理問題。

2 家具企業揮發性有機物治理改進措施初步研究

噴漆廢氣主要包含有機廢氣及漆霧顆粒，其中有機廢氣主要為涂料中的可揮發成分，漆霧顆粒來自于噴涂期間未附著在工件表面且懸浮在空氣中的霧狀顆粒，霧狀顆粒主要為微小的涂料顆粒。噴漆有機廢氣的治理措施主要作用是去除漆霧顆粒和有機廢氣，從而降低噴漆廢氣的排放量。在進行噴漆有機廢氣治理和凈化的過程中，首先需要去除噴漆過程中產生的固體顆粒，結合國家環保部規定的有機廢氣治理工程技術規范，采取洗滌和過濾的方式進行廢氣固體顆粒的處理與吸附，降低有機廢氣中的固體污染物含量，從而為后續有機廢氣處理工作創造良好的環境[2]。目前冷凝法、吸附法、燃燒法、光催化法級等離子技術法等是國內常見的有機廢氣處理方法。

《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》中明確指出在有機廢氣治理工藝中低溫等離子、光催化、光氧化等均屬于低效技術，所以本文僅對吸附法、冷凝法、燃燒法及生物法進行工藝原理及其應用方式的簡單介紹。

(1)冷凝法：該工藝的主要原理是利用各類有機氣體在一定溫度下具有一定飽和蒸汽壓這個理化性質，采用改變廢氣系統的氣體壓力或者改變氣體溫度的方式將氣態的有機廢氣逐步冷凝，并將冷凝的有機化合物從混合的氣體中脫離出來。冷凝法主要適用于有機廢氣產生濃度超過25 g/m3的情況，在一定的溫度和壓力下，有機廢氣的產生濃度越高，該工藝的去除率越高。該方法多用于化工企業，家具廠有機廢氣濃度相對較低，并不適宜采用冷凝法。

(2)活性炭吸附：該工藝作為噴漆廢氣深度治理最簡單有效的一種方法，活性炭吸附尤其對中低濃度有機廢氣凈化效率高。該工藝具有設備投資成本低，結構簡單和運營維護方便等優點，但同時存在活性炭吸附容量有限、需定期更換活性炭填料及一次性活性炭使用周期較短的缺點，導致該系統在實際運行中成本較高。由于活性炭吸附系統內的填料一般僅使用一次，更換的廢活性炭又屬于危險廢物，會造成環境的二次污染，也增加了企業的固廢處理成本，因此國內大家數家具采用此工藝后長期不更換活性炭填料，導致系統處理效率基本為零的事實。

(3)RTO燃燒法：該工藝主要原理為有機廢氣經風機進入陶瓷蓄熱床，有機廢氣在從蓄熱床到燃燒室的過程中不斷進行加熱，在燃燒室約800 ℃的高溫下有機廢氣發生氧化分解，最終有機廢氣轉化為二氧化碳及水排入大氣中。國內部分大型汽車噴漆企業開始引進RTO蓄熱式焚燒爐凈化工藝，該工藝優點是凈化效率較高，焚燒溫度達800 ℃時VOCs凈化效率可達99%以上[3]。但由于該工藝存在設備造價高、系統控制復雜及運行費用高的缺點，國內家具行業極少采用此方法作為有機廢氣的治理措施。

(4)RCO燃燒法：該工藝原理主要是采用催化凈化方式處理有機廢氣的過程，有機廢氣經過預熱后，通過系統內添加的催化劑層使廢氣起始溫度在200～400 ℃就可以燃燒，大大低于直接燃燒法的燃燒溫度650～800 ℃。該工藝近幾年才較為成熟，此工藝處理有機廢氣不僅效率較高，且運行費用較直接燃燒法更低，較適合國內大多數涉及有機廢氣排放的企業采用。

(5)生物法：本文對應用廣泛的生物滴濾法進行簡單介紹及論證。該工藝利用有機廢氣的種類不同，采用噴淋方式將填料微生物膜濕潤，同時將有機廢氣從氣相轉換至液相，再將液相的廢氣加壓送至長在填料的微生物膜表面，被微生物接觸吸附吸收，待微生物新陳代謝反應分解一段時間后完成過濾、凈化過程[4]。但該方法缺點主要為廢氣停留時間長導致設備占地面積大，實際應用并不廣泛。

通過對以上各類技術優缺點的分析比較，結合目前國內家具行業生產特點，本文提出家具廠現有治理措施應改進為“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”裝置。該組合工藝作為近幾年發展的有機廢氣深度處理新型技術，其實就是活性炭吸附工藝的升級版及延長版。工藝中增加活性炭脫附系統可以幫助企業重復利用活性炭吸附劑，從而減少固體廢物的產生量，降低企業固廢的處置費用；工藝中增加RCO催化氧化系統主要是將脫附的有機廢氣利用氧化反應使其最終變成二氧化碳及水排放至大氣，徹底解決有機廢氣的終端排放問題。

文中論述的幾種有機廢氣處理工藝中，有機廢氣處理效率最高的為RTO工藝，相較RTO工藝，RCO工藝由于設備投資較少、處理效率較高、能耗較低及運行費用較低更能得到企業的青睞，也更適用于國內家具生產行業中低濃度有機廢氣的排放企業。RCO催化氧化裝置一般選用鉑金等這類貴金屬作為催化劑，采用電加熱方式可以準確控制系統溫度，具體的凈化工藝流程見圖1。

圖1 “活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”裝置工藝流程圖

安徽省蕪湖市某噴涂廠有機廢氣原采用纖維棉過濾方式處理，后改進為“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”工藝，廢氣廢氣凈化系統VOCs排放濃度檢測結果由改造前的265 mg/m3降低至20 mg/m3[5]，措施改進效果明顯。

3 結 語

目前國內家具廠有機廢氣治理亂象主要原因為企業環保意識不足、環境設備質量良莠不齊及環境管理部門監督缺失等。眾多家具廠有機廢氣治理設備變為應付治理工程，部分環保設備實際運行的企業也并未按規范操作，導致環保設備處理效率基本為零的現象十分突出。“十四五”期間VOCs已經明確納入環境指標目標，家具廠有機廢氣治理亂象函待整頓，本文通過對目前國內常見的幾種工藝進行綜合對比論證后，推薦采用“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化裝置”對涂裝生產線有機廢氣進行深度處理，凈化效率高，且較普通燃燒工藝投資低，同時解決企業在廢氣治理過程產生大量廢活性炭的問題，是家具廠有機廢氣治理改進方案的首選工藝。