摘要：涂料行業(yè)有機(jī)廢氣具有低濃度、大風(fēng)量的特點，通過VOCs常用治理工藝的對比分析，得出活性炭吸附-熱風(fēng)脫附-催化燃燒工藝具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，并通過工程案例進(jìn)行論證。

1涂料行業(yè)有機(jī)廢氣污染現(xiàn)狀

目前我國涂料行業(yè)溶劑型涂料占總產(chǎn)量的52.1%，遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家溶劑型涂料平均30%的水平。由于溶劑型涂料中大量使用有機(jī)溶劑，涂料行業(yè)成為大氣VOCs產(chǎn)生和排放的重要工業(yè)污染源。研究發(fā)現(xiàn)，2012年我國涂料產(chǎn)量達(dá)到l278.9l萬t，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)推算，涂料行業(yè)溶劑用量達(dá)到700萬t左右，占全國VOCs排放總量的13%左右，因此，涂料行業(yè)v0Cs貢獻(xiàn)量不容忽視。

涂料行業(yè)有機(jī)廢氣排放具有以下特點：有害物質(zhì)主要是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、丁醇等，此外，混合、研磨工序會還產(chǎn)生大量的細(xì)微粉塵，有害物質(zhì)含量低、VOCs濃度一般在100～600m∥m3，粉塵濃度200～680m∥m3，流量大，一般在5000～100000m3/ll，是典型的大風(fēng)量、低濃度廢氣。

2有機(jī)廢氣治理技術(shù)概況

揮發(fā)性有機(jī)廢氣種類繁多，特性各異，因此相應(yīng)地治理技術(shù)也各有差異。目前有機(jī)廢氣治理技術(shù)主要有冷凝法、吸收法、蓄熱氧化法、催化法、吸附法和吸附.催化氧化法等，以及新工藝光催化、等離子等，常見的有機(jī)廢氣治理技術(shù)見表1。

2.1冷凝法

冷凝法是用來回收VOCs中有價值的有機(jī)物，資源化再利用的處理方法。利用有機(jī)物質(zhì)在不同溫度和壓力下的飽和蒸汽壓不同，通過降溫、加壓的方法，使某些物質(zhì)過飽和而冷凝得以回收。冷凝法具有回收物質(zhì)存度高、所需設(shè)備和操作條件簡單等優(yōu)點，但由于需要較高的壓力或較低的溫度，運行費用過高。冷凝法適用于高濃度有機(jī)廢氣的治理。

2.2吸收法

吸收法是利用吸收液與有機(jī)廢氣的相似相溶性原理而達(dá)到處理有機(jī)廢氣的目的。適用于中高濃度廢氣的治理，但選擇一種廉價且揮發(fā)性低的吸收液比較困難，且存在廢液處理的問題，凈化效果不理想。

2.3蓄熱氧化法

蓄熱氧化法是利用高效陶瓷蓄熱體來儲存有機(jī)廢氣分解時產(chǎn)生的熱量，并用陶瓷蓄熱體儲存的熱能來加熱未被處理的有機(jī)廢氣，從而達(dá)到很高的熱效率。通過廢氣氣流的程序切換，實現(xiàn)蓄熱材料的蓄熱和放熱。熱回收效率一般在95%以上，氧化溫度一般在800℃～980℃之間，凈化率98%以上。適合于中高濃度及復(fù)雜VOCs治理。對于低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣治理，存在設(shè)備投資大、運行成本高的缺點。

2.4催化氧化法

將廢氣加熱到200℃～300℃，在催化劑的作用下氧化分解為二氧化碳和水，達(dá)到凈化的目的。具有起燃溫度低、凈化率高、無二次污染、工藝簡單、維護(hù)方便、安全性好等優(yōu)點。本技術(shù)適用于中高濃度有機(jī)廢氣的治理，工藝成熟。對于低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣治理，存在設(shè)備投資大、運行成本高的缺點。

2.5吸附法

利用高孔隙率、高比表面積的吸附劑，依靠物理性吸附(可逆反應(yīng))或化學(xué)吸附(不可逆反應(yīng))作用，將vOCs氣體分子從廢氣中分離，凈化率可達(dá)95%，設(shè)備簡單、投資少。但存在吸附劑吸附飽和后無法再生，吸附劑更換費用高，且存在二次污染的問題。

2.6吸附.回收法

利用活性炭纖維或顆粒炭等吸附劑吸附有機(jī)廢氣，接近飽和后用水蒸氣或惰性氣體進(jìn)行脫附再生，再生下的高濃度氣體經(jīng)冷凝、分離回收液體。該技術(shù)適用于中、高濃度，有回收價值的有機(jī)廢氣治理。

2.7吸附.催化燃燒法

應(yīng)用新型活性炭吸附濃縮低濃度有機(jī)廢氣，吸附接近飽和后引入熱空氣對活性炭進(jìn)行再生，脫附下的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入催化燃燒床進(jìn)行無焰氧化分解，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用或增設(shè)二次換熱器進(jìn)行熱能回收。吸附床一般設(shè)置兩臺以上，其中一臺脫附或備用，其他吸附，確保系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。該技術(shù)由于先采用活性炭濃縮，減少了要氧化的廢氣量，使后續(xù)的催化燃燒設(shè)備規(guī)模變小，降低了設(shè)備投資，盡管被處理的有機(jī)物濃度低，但經(jīng)濃縮后廢氣濃度可以達(dá)到自燃狀態(tài)以上，所以在燃燒階段，催化燃燒裝置所需外加熱源的功率較小或者不用，同時活性炭再生熱源來自于燃燒后的廢氣，因此運行費用較低。本技術(shù)綜合了吸附法和催化氧化的有點，克服兩者單獨使用的缺點，解決治理低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣治理的難題，是目前治理大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣成熟、實用的技術(shù)。

2.8生物法

該法是基于成熟的生物處理污水技術(shù)上發(fā)展起來，具有能耗低、運行費用少的特點，在國外有一定規(guī)模的應(yīng)用。其缺點在于污染物在傳質(zhì)和消解過程中需要有足夠的停留時間，從而增大了設(shè)備的占地，同時由于微生物具有一定的耐沖擊負(fù)荷限值，增加了整個處理系統(tǒng)在停車和啟動時的控制。該法目前在國內(nèi)污水站廢氣治理中有少量應(yīng)用，對工業(yè)廢氣治理的應(yīng)用很少。

2.9低溫等離子技術(shù)

通過陡峭、脈沖窄的高壓脈電暈，在常溫下產(chǎn)生大量的高能電子或高能電子激發(fā)產(chǎn)生的O、OH、N等活性粒子，同時，還可以產(chǎn)生臭氧，各種活性粒子和臭氧與VOCs發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞VOCs中的C—C、C—H或C=C等化學(xué)鍵，由于O、OH基及臭氧具有強(qiáng)氧化能力，結(jié)果使分解產(chǎn)生CO：和H20。該技術(shù)不采用吸附劑，無需再生處理，無需專人負(fù)責(zé)，無二次污染，更換及維護(hù)保養(yǎng)方便。但等離子體是一門包含放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)及真空技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科之上的交叉學(xué)科，目前能夠成熟的掌握該技術(shù)的單位非常的少，雖有工程應(yīng)用案例，但凈化率相差較大。

3涂料行業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)

綜合上述分析及近年來涂料行業(yè)有機(jī)廢氣的工程實踐看，吸附.催化燃燒法具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性，能適應(yīng)涂料行業(yè)有機(jī)廢氣的大風(fēng)量、低濃度的特點。吸附一催化燃燒技術(shù)采用活性炭吸附一熱風(fēng)脫附.催化燃燒技術(shù)一余熱利用的技術(shù)路線，即通過脫附濃縮解決因初始濃度低而燃燒熱量不夠的問題，又通過將催化燃燒床凈化后的熱風(fēng)通過補(bǔ)冷風(fēng)降溫到90℃～120℃后用于蜂窩狀活性炭的脫附再生，余熱得到回收利用，降低了運行成本。

近年來該技術(shù)路線已廣泛應(yīng)用于涂料行業(yè)有機(jī)廢氣的治理中。上海國際油漆有限公司、上海華誼涂料有限公司、上海正鷗實業(yè)有限公司等多家涂料公司均已采用固定床活性炭吸附一熱風(fēng)脫附.催化燃燒工藝治理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣。凈化工藝工藝流程見圖l，某涂料公司有機(jī)廢氣監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。某涂料有限公司采用該工藝，其設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)見表3。

從上述案例運轉(zhuǎn)狀況來看，凈化系統(tǒng)具有如下特點：(1)系統(tǒng)設(shè)有多重安全預(yù)警，運行安全，無安全事故發(fā)生。此外，除了常規(guī)的安全措施外，吸附床內(nèi)還配置了高壓二氧化碳/氮氣自動滅火系統(tǒng)。(2)催化燃燒床運行穩(wěn)定，利用VOCs氧化產(chǎn)生的熱能基本可維持燃燒，電加熱器用電量少。(3)粉塵處理采用濾筒除塵+纖維過濾，凈化徹底，對活性炭壽命影響小。(4)凈化效果好。經(jīng)過多次環(huán)保驗收監(jiān)測及內(nèi)部監(jiān)測，排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。(5)PLC全自動化控制、余熱回收系統(tǒng)等，系統(tǒng)操作簡便、維護(hù)方便、運行成本低。

4結(jié)論

(1)活性炭吸附.熱風(fēng)脫附一催化燃燒技術(shù)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性，能適應(yīng)涂料行業(yè)有機(jī)廢氣的大風(fēng)量、低濃度特點，因而在涂料行業(yè)有機(jī)廢氣治理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

(2)涂料行業(yè)有機(jī)廢氣中粉塵的處理是治理工程成敗的關(guān)鍵，需選擇合適的預(yù)處理工藝。

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