中小企業涂裝廢氣污染治理存在的問題及對策

房世超 馬 健 朱 玉 蒲智毅

（1 浙江省環境科技有限公司 浙江杭州 311121 2 衛星化學股份有限公司 浙江嘉興 314004）

引言

涂裝是將涂料涂覆于基底表面形成具有防護、裝飾或特定功能的涂層過程，是現代產品制造工藝中的一個重要環節。工業涂裝包括工業生產中涂料調配、表面預處理（脫脂、除舊漆、打磨等）、涂覆（含底涂、中涂、面涂、罩光等）、流平、干燥/固化等環節的生產工序。我國是制造業大國，在工業生產過程中，涂裝工藝涉及的行業眾多，包括家具制造業、金屬制品制造、通用設備制造業、專用設備制造、汽車制造、鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業、電氣機械及器材制造、機械和設備修理業和汽車修理與維護業等行業[1]。

1 涂裝車間廢氣主要來源及其危害

在涂裝車間的噴漆室、揮發室以及烘房當中，都會產生較多的有機廢氣。而從各個區域的廢氣特點來看，烘房廢氣的風量更小，廢氣的濃度也比較高，要處理這一空間的廢氣，可以選擇高溫氧化焚燒的方式進行處理。在高溫的條件下，有機物會不斷的氧化分解，在處理廢氣的同時，產生的熱量又能夠作為烘房熱源，而且通過高溫凈化后的空氣，完全能夠達到排放的標準。而在噴漆室，有機廢氣則與烘房完全相反，噴漆室產生的有機廢氣風量大且濃度低，因此在不違反國家規定的前提下，這部分廢氣多數采用的都是高空直接排放，然而排放出來的廢氣也并沒有滿足國家對于廢氣排放的標準要求，也會造成嚴重的環境污染。

當然，如今不少的企業清楚的意識到有機廢氣污染治理的重要意義，但是在實際的工作中，由于種種原因，并沒有真正付諸行動，導致如今的有機廢氣污染治理以及控制的效果并不盡如人意。實際上，在室內環境中，一旦有機廢氣的濃度太高，就會有一定急性中毒風險，可能會表現為頭暈、咳嗽等。一旦吸入過量，甚至會造成干中毒，中毒者會陷入昏迷狀態，嚴重危害其生命安全。而人一旦長期在有機廢氣污染的室內環境之中生活，則會有慢性中毒的可能，長此以往，臟器與神經系統功能受損，全身乏力等情況都會出現，甚至還會有內分泌紊亂的情況發生[1]。

2 涂裝行業廢氣污染治理中存在的問題

2.1 源頭問題

（1）溶劑型涂料使用比例過高

通過調查，目前涂裝行業的涂料仍是以溶劑型涂料為主，用量占比超過50%；尤其是家具制造業、金屬制品制造、電氣機械及器材制造等行業，溶劑型涂料用量甚至達到80%。溶劑型涂料使用比例過高，從源頭上導致VOCs 排放量大。

（2）噴涂工藝和裝備水平落后

噴涂自動化程度低，相當數量的涂裝企業仍采用人工噴涂作業；涂裝技術水平比較低，高效噴涂系統應用少，大量使用噴涂效率低的工藝和設備。

2.2 過程控制問題

（1）噴涂、干燥和調配過程存在的問題

目前，工業涂裝企業對噴涂、流平、干燥等環節均采取了集氣措施，集氣方式主要包括整體集氣和集氣罩集氣；但整體集氣方式存在換氣次數較低的問題，集氣罩邊沿風速＜0.3m/s，涂裝廢氣集氣效率較差。部分大構件設備直接采用敞開式噴涂作業，廢氣直接無組織排放。

此外，相當數量涂裝企業未設置專門的調配間，涂料調配于室外進行，且未采取集氣措施，調配過的廢氣直接無組織排放。

（2）廢水儲存和處理過程存在的問題

涂裝企業的生產廢水主要來自噴涂工序（濕式噴涂）和廢氣處理（水噴淋處理工藝），對于溶劑型涂料，廢氣污染物主要為苯系物（甲苯、二甲苯）和乙酸酯類（乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等）和乙二醇單丁醚等，其中乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯常溫下在水中的溶解分別為24%、8.08%、1.86%，46℃時乙二醇單丁醚可與水互溶，廢水中有機成分含量較高。部分企業采取僅混凝沉淀處理工藝，無生化處理等二級處理措施，且廢水回用于噴淋工序，導致廢水中有機組分累積；部分有機組分會以廢氣的形式揮發，尤其是夏季高溫天氣，廢水中的有機組分揮發較為明顯。

（3）危廢暫存過程存在的問題

工業涂裝企業的危險廢物主要為漆渣、污水站污泥、油漆桶等。根據《關于危廢暫存場所油漆桶需要配套廢氣收集設施問題的回復》（生態環境部部長信箱），“危險廢物貯存設施的設計和建設，應經具有審批權的環境保護行政主管部門批準的環境影響評價文件來確定。”通過查閱公示的建設項目環境影響評價報告，大部分涉及工業涂裝工序的建設項目環評并未要求危廢暫存場所設置廢氣收集處理設施；根據調查，大部分工業涂裝企業危廢暫存場所未設置廢氣收集處理設施，廢氣均無組織排放。根據本人工作過程中對工業涂裝企業排查監測情況，使用溶劑型涂料的涂裝企業，危廢暫存場所VOCs 濃度較高，暫存場所內 VOCs 濃 度 可 達 14.10ppm～266.4ppm（ppbb RAE3000 手持式VOCs 檢測儀），固廢暫存場所內以及周邊廢氣污染影響嚴重[2]。

2.3 末端治理過程問題

（1）治理措施單一、低效

大型涂裝企業的涂裝廢氣基本都采用了RTO 或沸石轉輪（活性炭吸脫附）+RCO 等高效的末端處理措施；中、小型企業受到環保意識、資金投資和管理水平的限制，大部分采用低溫等離子、光氧催化或活性炭吸附（拋棄法）等單一、低效的末端處理措施[4]，該類廢氣處理設施使用初期的處理效果較好，但隨著設備的運行使用，低溫等離子設備的組件清洗頻次、活性炭更換量和更換頻次對廢氣處理效率影響較大，無法確保廢氣處理效率和廢氣污染物持續穩定達標排放。

（2）廢氣處理設施工程設計不合理

部分企業出于經濟利益考慮，廢氣處理設施并未邀請專業的設計單位進行設計，廢氣處理設施工程設計上不合理主要體現在以下方面：①烘干廢氣溫度較高，未經降溫處理直接送至低溫等離子、光氧催化或活性炭吸附裝置處理，超過上述廢氣處理裝置的運行溫度（≤40℃）；②活性炭吸附裝置的氣流速度過高，廢氣在活性炭層的停留時間過短（＜1s）；③廢氣采用水噴淋+活性炭吸附處理工藝，水噴淋裝置和活性炭吸附裝置之間未設置除濕除霧設施，廢氣濕度過高。

2.4 管理問題

中小企業涂裝廢氣污染治理管理中的問題主要體現在以下方面：

（1）活性炭吸附裝置中填充活性炭的比表面積和碘值等不符合規范要求；

（2）活性炭更換量不符合要求，更換頻次低或者未更換；

（3）低溫等離子設備組件清洗頻次低或未清洗；

（4）部分企業受經濟利益驅使，廢氣處理設施未正常運行。

3 涂裝行業廢氣污染治理中問題的解決對策

近幾年，隨著中國特色生態文明建設的大力開展，以及兩輪中央生態環境保護督察的強力推進，涂裝行業廢氣污染治理工作取得了明顯成效，人民群眾的環境獲得感日益增強。隨著我國“碳達峰、碳中和”目標的提出，涂裝行業廢氣污染防治僅僅依靠末端治理措施已經無法滿足要求。筆者根據自身的工作經歷，針對中、小企業涂裝廢氣污染治理存在的問題，提出對策和措施，以期有利于涂裝行業廢氣污染治理的進一步推進。

3.1 建立健全規范標準體系

技術規范及標準體系是開展涂裝行業廢氣治理深入推進的基礎，對涂裝行業廢氣治理具有指向作用。技術規范及標準體系包括技術規范體系和標準體系兩個方面，其中技術規范主要從涂裝的工藝設備選用、原輔材料選用、過程控制、末端治理、日常管理要求等方面提出具有涂裝行業特色的技術規范體系，以指導工業涂裝企業廢氣治理的實施；標準體系的制定主要是為改善區域環境空氣質量服務，同時兼顧經濟技術可行性，因此，標準體系中的標準應是根據區域環境的狀況及廢氣治理技術的發展及時修訂。

3.2 源頭控制

源頭控制是從涂裝用料選用和工藝設備選型入手，在嚴格限制涂裝中VOCs 含量的同時，選擇高效的噴涂工藝和先進的噴涂設備，從生產的源頭減少VOCs 的輸入量，從而實現整個生產過程VOCs 減排的目的。本文主要從原輔材料源頭替代和采用先進噴涂工藝設備兩個方面論述源頭控制。

在涂層防腐蝕功能滿足要求的前提下，根據各行業的表面涂裝特點，使用水性涂料、粉末涂料、無溶劑涂料、輻射固化涂料等低VOCs 含量的涂料替代溶劑型涂料；同時涂料中VOCs 含量限值應符合《工業防護涂料中有害物質限量》（GB 30981-2020）和《低揮發性有機化合物含量涂料產品技術要求》（GB/T 38597—2020）等標準規范的要求。

3.3 過程控制和管理

（1）涂裝過程

針對整體密閉的噴漆室，除滿足安全通風外，噴漆室的控制風速應滿足《涂裝作業安全規程噴漆室安全技術規定》（GB 14444-2006）要求，在排除干擾氣流情況下，密閉噴漆室控制風速為0.38～0.67 m/s，半密閉噴漆室（如，軌道行車噴漆）控制風速為0.67～0.89 m/s。采用吸風罩收集廢氣的，吸風罩設計應符合《排風罩的分類及技術條件》（GB/T 16758-2008），其最小控制風速不低于0.3m/s。針對大構件設備的噴涂作業可采用伸縮式噴涂室，并采取廢氣收集措施，減少廢氣的無組織排放[3]。

此外，涂料、稀釋劑、清洗劑等原輔材料存儲和調配等過程應采用密閉設備或在密閉空間內操作，并采取廢氣收集措施；涂料、稀釋劑和清洗劑等原輔材料使用過程應采用密閉管道或密閉容器等輸送。

（2）廢水儲存和處理過程

對于采用溶劑型涂料的工業企業來講，廢氣污染物中的乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙二醇單丁醚在水中的溶解度相對較高，廢水收集及處理構筑物中逸散的有機廢氣量較大；其廢水收集和處理構筑物應采取密閉集氣和處理措施，減少有機廢氣排放量。

（3）固廢儲存過程

工業涂裝企業的危險廢物主要為漆渣、污水站污泥、油漆桶等。使用溶劑型涂料的涂裝企業，危廢暫存場所VOCs 濃度較高，暫存場所內VOCs 濃度可達14.10ppm～266.4ppm，廢氣排放量較大。此類固廢儲存設施應采取廢氣收集處理措施，以減少廢氣的排放量。

3.4 末端治理

（1）采用高效末端治理措施

噴涂廢氣前要去除漆霧。去除方法有干法、濕法和靜電法，其中以干法和濕法最為常見，靜電法適合水性漆噴涂且需要風循環利用的特殊場合，在廈門市涂裝行業未見使用案例。干法是使用金屬過濾網、濾布、過濾棉、無紡布等濾材將漆霧攔截，缺點在于濾料阻力會隨攔截量增加而加大，需要定期更換，比較適合涂料用量較少的涂裝生產線，如汽車維修店噴漆房。濕法常見的有水簾噴淋式、水旋式（含文丘里型、漩渦型）等。利用慣性或離心力將顆粒狀的漆霧攜入水中，與水中添加的化學藥劑反應，使漆霧顆粒失去黏性，絮凝成團，在水中沉淀而被取出，水體再補充藥劑后循環使用。需要特別注意的是，廢氣通過濕法去除漆霧后，含濕量大，廢氣中的水分子會與氣體分子在活性炭吸附中產生競爭，導致活性炭吸附效能下降，甚至使已吸附的氣體分子脫附。

對于采用溶劑型涂料的工業涂裝企業，應淘汰低溫等離子、光氧催化或活性炭吸附（拋棄法）等單一、低效的末端處理措施，優先使用RTO 焚燒裝置或沸石轉輪（活性炭吸脫附）+RCO 等高效的末端處理措施。對于采用水性涂料、粉末涂料等低VOCs 含量的工業涂裝企業，應對末端廢氣處理裝置進行改造，采用組合廢氣處理工藝，VOCs 廢氣處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 VOCs廢氣處理工藝流程圖

（2）加強廢氣處理設施工程設計管理

廢氣處理設施工程設計應滿足《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2027-2013）、《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 1093-2020）和 《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2026-2013）等技術規范的要求。

3.5 管理要求

（1）廢氣處理裝置管理要求

①活性炭吸附裝置。采用活性炭吸附裝置進行廢氣處理時，活性炭選用應滿足以下要求：當吸附劑是活性炭的時候，碘值適宜低于800mg/g；而如果吸附劑改為蜂窩活性炭，碘值不能夠低于650mg/g；當吸附劑是活性炭纖維時，其比表面積不低于1100m2/g（BET法）。此外，活性炭更換量和更換頻次應根據涂料、稀釋劑和清洗劑的使用量作為依據，并結合廢氣自行檢測數據共同確定。②低溫等離子裝置。低溫等離子裝置的電極組件清洗頻次應不小于6 次/年。

（2）廢氣處理設施運行管理要求

為確保廢氣處理設施正常運行，生態環境管理部門應加強管理，建立“雙隨機”抽查制度，防止企業因經濟利益關停廢氣處理設施。此外，生態環境管理部門應積極采用新技術和新設備，通過用電、用能監控的手段，實時監控廢氣處理設施運行情況。

3.6 探索建立“工業涂裝綠島”

工業涂裝企業大部分為中、小企業，受到環保意識、資金投資和管理水平的限制，涂裝廢氣治理水平普遍較低，治理效果普遍較差。工業園區管理部門可探索建立“工業涂裝綠島”，將園區內工業企業的涂裝工序全部集中在“工業涂裝綠島”內；“工業涂裝綠島”內的工業企業應從源頭替代、過程控制、末端治理和日常管理等方面提高要求，推動涂裝廢氣的治理和減排。此外，為提高涂裝的產品質量和滿足不同的產業類型的涂裝需求，“工業涂裝綠島”應根據園區內的產業類型分類設置[4]。

3.7 以環保為主要目標的廢氣處理

環保一直以來都是永恒不變的話題，而目前在涂裝行業中，也出現了環保型的涂料，而這些涂料通常都會不使用或者是少使用有機溶劑，比較常見的有水性涂料、粉末涂料等。而從廢氣的產生角度來看，粉末涂料使用過程中不會產生廢氣，所以中小企業在涂裝過程中，可以選擇使用粉末涂料，從源頭上減少廢氣中的VOCs 的排放量，從根本上解決環保問題。除此以外，無論是用化學方式處理廢氣還是用物理方式去處理廢氣，都難免會產生除了廢氣以外的其他污染環境的污染物，而這些污染物如果處理不當，反而有可能會給環境帶來二次污染。所以在進行廢氣處理的過程中，可以選用更加環保的材料進行處理。例如在車間內用活性炭進行污染廢氣的處理，活性炭作為車間廢氣吸附劑已經有比較久的應用經驗，所以在某些層面上看，這一技術已經相對成熟。活性炭吸附的這種方式主要是利用活性炭的優異吸附生物功能進行有機溶劑的吸附，將廢氣中的有機溶劑吸附在活性炭的表面，可以保證往外排放的廢氣中沒有有機溶劑，對環境也不會造成太大的影響。而吸附了有機溶劑的活性炭會采用100℃的熱空氣進行脫附，然后結合催化燃燒的方式，將脫附出來的有機溶劑進行處理，確保不會讓有機溶劑對環境產生二次污染而脫附后的活性炭可以繼續投入使用。通過這種方式處理噴涂廢氣，不僅價格低廉，還能夠保證廢氣處理得更加徹底，對于環境而言極為友好。

結語

近幾年，我國涂裝行業廢氣污染治理工作取得了明顯成效，人民群眾的環境獲得感日益增強；隨著我國“碳達峰、碳中和”目標的提出，涂裝行業廢氣污染防治僅僅依靠末端治理措施已無法滿足要求。本文針對中小企業涂裝廢氣污染治理存在的問題，從技術規范及標準體系、源頭替代、過程控制、末端治理、管理要求等方面提出對策措施，以期對中小企業涂裝廢氣治理提供有益的參考，最終實現經濟發展與生態環境保護的有機統一。