摘要：結(jié)合工程實踐，對比不同的噴涂有機廢氣處理工藝，指出吸附回收工藝的性價比優(yōu)勢和適用范圍，介紹本公司對這種工藝的改進，以同時實現(xiàn)實現(xiàn)“減少排放”和“回收資源”，協(xié)助生產(chǎn)廠家滿足日益嚴格的VOC排放標準并回收VOCs資源。
近年來，全國各地連續(xù)多日的霧靄天氣，使大氣污染防治引起社會和政府的高度關(guān)注，相應(yīng)的綜合治理措施也在公眾和媒體的關(guān)注下，以前所未有的速度和力度展開。2013年6月14日，國務(wù)院常務(wù)會議頒布了《全國大氣污染防治十項措施》(簡稱“國十條”)，9月12日，國務(wù)院發(fā)布了《大氣污染防治行動計劃》(以下簡稱“計劃”)，這是我國第一份全國性的空氣污染治理規(guī)劃，也被認為是我國有史以來最為嚴格的大氣治理計劃。《行動計劃》提出到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物(PM2.5)濃度比2012年下降10%以上;京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右。
PM2.5的來源不僅僅是顆粒物，還有化學反應(yīng)生成物。因此《計劃》的發(fā)布將帶來更加嚴格的VOCs(揮發(fā)性有機化合物)的減排和防治要求。在VOCs減排方面，中國一貫重視不夠，但其數(shù)量實際超過二氧化硫和氮氧化物，是形成PM2.5和臭氧的重要因素。VOCs排放不同于二氧化硫和氮氧化物，其排放源分散，廣泛存在于石化、噴涂、印刷、制桶、家具等行業(yè)，對于監(jiān)管和治理的挑戰(zhàn)更大。
環(huán)保部在今年2月發(fā)布的《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策(試行)》征求意見稿提出，對環(huán)境污染嚴重、污染物排放量大的地區(qū)，應(yīng)在國家排放標準中規(guī)定特別排放限值或制定實施嚴格的地方排放標準。其中，對工業(yè)污染源治理，征求意見稿提出，將制定嚴格、完善的國家和地方工業(yè)污染物排放標準，明確各行業(yè)排放控制要求;盡快制定工業(yè)煙(廢)氣中VOCs、氨的國家或地方排放標準等。這意味著不僅對VOCs的排放監(jiān)管將加強，VOCs的排放標準也將提高。這種形勢將為所有排放VOCs的生產(chǎn)企業(yè)，包括噴涂行業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)。
在噴涂行業(yè)，對VOCs的認識存在兩個誤區(qū)，一是以三苯代替VOCs，認為沒有三苯排放或三苯排放達標即可，另一個是認為采用水性涂料無VOCs排放。VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds)的英文縮寫。美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)對VOC的定義是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應(yīng)的碳化合物。ASTM D3960-98標準將VOC定義為任何能參加大氣光化學反應(yīng)的有機化合物。世界衛(wèi)生組織(WHO，1989)對總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的定義為，熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。
有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語的國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN55649-2000標準對VOC的定義是，在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機液體和/或固體。同時，德國DIN55649-2000標準在測定VOC含量時，又做了一個限定，即在通常壓力條件下，沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物。實際上，從環(huán)保出發(fā)，VOCs的定義分為二類，一類是普通意義上的VOCs定義，只說明什么是揮發(fā)性有機物，或者是在什么條件下是揮發(fā)性有機物;另一類是環(huán)保意義上的定義，也就是會產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機物。在我國《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996中，雖然沒有對VOCs排放做直接規(guī)定，但實際通過對非甲烷總烴指標對VOCs的排放做了總量限制，同時又對苯、甲苯、二甲苯等做了規(guī)定。非甲烷總烴(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳氫化合物(其中主要是C2～C12)。
之所以排除甲烷，是認為除了爆炸燃燒和高濃度窒息影響外，甲烷在空氣中即使達到高濃度也不會對健康造成危害。而其他所有可揮發(fā)的碳氫化合物已經(jīng)證明了的對健康的影響包括對中樞神經(jīng)的麻醉作用，對皮膚的刺激，以及對造血功能的影響等。除直接對人體健康有害外，在一定條件下非甲烷總烴經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學煙霧，形成PM2.5等，對環(huán)境和人類造成更大危害。例如，已有研究證明PM2.5超標和肺癌的高發(fā)和致死成顯著的正相關(guān)性。
因此，環(huán)保上所指VOCs和非甲烷總烴是一致的。它包含所有碳原子在2~12的碳氫化合物。噴涂企業(yè)積極采用不含三苯的溶劑型涂料，可有效降低較具有健康危害的三苯排放，但其他溶劑仍在標準限制之列，必須滿足非甲烷總烴的排放限制和排放速率要求。水性涂料目前被廣泛視為環(huán)保產(chǎn)品，但實際上由于涂料性能的要求，水性涂料不可避免含有VOCs，如成膜助劑、抗凍劑、乳液的殘留單體等。在水性涂料的噴涂中，仍需考慮非甲烷總烴的排放超標問題。
另外，值得注意的是VOCs排放附帶的氣味問題。由于大量的噴涂企業(yè)和生活區(qū)混雜，氣味影響成為針對噴涂企業(yè)的環(huán)保投訴的重要原因。無論是為了滿足排放標準要求，還是為了避免氣味投訴，從保護職工和人民群眾的健康出發(fā)、從保護環(huán)境角度出發(fā)，噴涂企業(yè)應(yīng)高度重視VOCs排放的控制和治理。
目前工程實踐和實驗中的有機廢氣處理工藝主要分為分解和回收兩類(如圖一所示)。這些處理工藝有些比較成熟，有些則存有爭議。在這些工藝中，通過燃燒將VOCs分解為H2O和CO2是比較徹底的治理工藝。燃燒法不存在選擇性，在800~1200℃高溫下，絕大部分VOCs都被分解。由于燃燒法在高溫下運行，因此投資和運行費用也是所有治理工藝中最高。在噴涂有機廢氣治理中，由于空氣中有機物熱值低，大部分的燃燒工藝均需要添加燃料助燃。