來源:《化工設(shè)計通訊》 作者:徐綺坤 李淑瓊
摘要：汽車噴漆廢氣含有大量的漆霧和VOCs有機廢氣,是造成大氣污染的主要原因之一.通過分析有機廢氣處理技術(shù),針對汽車噴漆廢氣中VOC組分復(fù)雜問題和噴漆室、烘干室有機廢氣特點，研究了預(yù)處理+沸石轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒、預(yù)處理+活性炭纖維吸附+脫附+催化燃燒、預(yù)處理+生物滴濾+生物過濾的處理工藝等三種技術(shù)，以期為噴漆廢氣污染治理提供參考。
1.對于有機廢氣處理技術(shù)應(yīng)用淺析
目前VOCs的處理技術(shù)主要有兩類，一是回收技術(shù)，二是消除技術(shù)?；厥占夹g(shù)是通過物理的方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來富集分離有機氣相污染物的方法，主要有吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)及膜分離技術(shù)。消除技術(shù)主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化劑和微生物將有機化合物轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水等無毒害或低毒害的無機小分子化合物，主要治理技術(shù)有直接燃燒、催化燃燒、生物氧化、光催化氧化、等離子體破壞等。
對VOCs處理技術(shù)的實際應(yīng)用方式進(jìn)行分析可知，工業(yè)VOCs氣體對于處理技術(shù)的實際選擇有重要的影響，結(jié)合實際的調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，若實際濃度處于TVOC>10000mg/m3則歸屬于有回收價值氣體的范疇，若氣體處于2000~10000mg/m3的濃度，就可以相應(yīng)的考慮應(yīng)用吸附技術(shù)來實現(xiàn)對其的處理，尤其是針對濃度較高的氣體更應(yīng)當(dāng)著重處理，如若其本身的濃度較低時，則還可應(yīng)用膜分離技術(shù)來對其實現(xiàn)回收。值得一提的是，TVOC的濃度小于2000mg/m3時，這一氣體屬于不具備回收價值的氣體范圍，此時則可以運用熱力燃燒或催化燃燒等方式實現(xiàn)對它的處理。
此外，還需注意VOCs氣體其內(nèi)部成分較為繁雜，它的流量和濃度等都會隨著外界條件的改變而發(fā)生變化，因此，在選擇VOCs處理技術(shù)的過程中，一定要結(jié)合具體的氣體特征，選用更為適宜的處理方法。
2對于汽車涂裝VOCs廢氣處理技術(shù)方式的探討
傳統(tǒng)的溶劑型汽車涂裝方式落實時，將會產(chǎn)生大量的VOCs氣體，這一氣體中，涵蓋諸多的復(fù)雜成分，較為典型的有二甲苯、醚、酮、酯、醇以及芳香烴等，這些氣體大多出現(xiàn)在烘干、噴漆以及流平等環(huán)節(jié)中，其中的VOCs氣體在噴漆的過程中將會得到相應(yīng)的揮發(fā)，大約會揮發(fā)15%，在烘干的環(huán)節(jié)此氣體也會出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象，其中的85%將會在此環(huán)節(jié)予以消除。
2.1烘干室VOCs廢氣處理
烘干室中存在的VOCs氣體的濃度較高，這一環(huán)節(jié)的排氣量會較小，因此，在烘干室的運作中，將會需要諸多的熱源來實現(xiàn)烘干作業(yè)，同時烘干室所產(chǎn)生的有機廢氣通常也會應(yīng)用直接燃燒的方式來進(jìn)行高效的處理，一般燃燒室內(nèi)的溫度可達(dá)到800~850℃，會借助天然氣的易燃性來實現(xiàn)輔助燃燒，經(jīng)過這一環(huán)節(jié)的處理之后，其中的甲苯以及二甲苯等物質(zhì)大多會被凈化和處理，其有效率可達(dá)到90%以上。
2.2噴漆室VOCs廢氣處理
噴漆室的運作和烘干室的運作方式不具備一致性，噴漆室內(nèi)的濃度相對較低，這一環(huán)節(jié)的VOCs氣體所經(jīng)受的風(fēng)量也較大，同時在此廢氣之中還摻雜中諸多的漆霧，因此，噴漆室內(nèi)的有機廢氣的處理方式將會極為繁雜，一般都要經(jīng)過諸多的程序和措施才能促使VOCs氣體處理結(jié)果逐漸達(dá)標(biāo)。
(1)預(yù)處理+沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒的處理工藝
沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)由疏水性沸石轉(zhuǎn)輪串聯(lián)蓄熱式焚化爐，它的工作原理是利用沸石分子篩所具備的高吸附性能，對有機廢氣進(jìn)行吸附濃縮，再由RTO設(shè)備凈化處理濃縮后的有機廢氣。研究表明，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)是一種適合處理高流量(大風(fēng)量)、低濃度、高濕度、多成分VOCs廢氣的凈化設(shè)備，VOCs去除率達(dá)90%以上。
噴漆室內(nèi)的運作中產(chǎn)生大量的有機廢氣，這些廢氣首先要經(jīng)過預(yù)處理環(huán)節(jié)的初步凈化，有效的去除廢氣中的漆霧以及粉塵等小顆粒，借助過濾的方式，完成初步處理。
沸石濃縮轉(zhuǎn)輪的運作需要多個單元的共同支撐而后實現(xiàn)高效的運作，這些小的單元要經(jīng)過加工，首先要通過基材卷制處理之后，形成陶瓷基體，之后再將基體放置到沸石合成混合物之中，還要合理的控制溶液的實際濃度，把控好具體的放置時間，此時的基體表層就會形成一層分子篩膜，再借助它的作用，實現(xiàn)吸附工作。
陶瓷基體之上的沸石分子篩膜，將會體現(xiàn)出一定的應(yīng)用特征，它的表面將會呈現(xiàn)出較為細(xì)小的孔道，這些孔道將會對其實際吸附能力有所影響，這就使其將會具有較強的再生性能和疏水性，如果此時的廢氣經(jīng)過陶瓷孔道實現(xiàn)穿透時，在濃度梯度的影響下，有機氣分子將會附著在沸石分子篩膜的表層，逐漸的還會向內(nèi)部予以擴(kuò)散，進(jìn)而和膜內(nèi)的孔壁實現(xiàn)充分的接觸，尤其是在靜電的吸附作用和范德華力的吸引力影響下，其中膜內(nèi)的有機氣體分子達(dá)到一定的數(shù)量時，這時的蒸汽壓力以及內(nèi)外濃度也會相應(yīng)的保持平衡，最終達(dá)到吸附飽和的效果。
當(dāng)有機氣體經(jīng)過吸附作用達(dá)到飽和狀態(tài)時，就會應(yīng)用熱空氣實現(xiàn)對陶瓷孔的吹掃，從而借助沸石分子和有機氣體分子的靜電吸附和范德華力的作用，促使有機氣體可以從沸石分子篩膜中得到切實的釋放，最終被熱空氣予以吹散，得到脫附的效果。
(2)預(yù)處理+活性炭纖維吸附+脫附+催化燃燒的處理工藝
活性炭纖維是新一代的炭質(zhì)吸附介質(zhì)，跟傳統(tǒng)炭吸附介質(zhì)相比，具有更大比表面積、更高吸附容量、更短吸附脫附時間等優(yōu)點。奚海萍對某汽車企業(yè)噴涂有機廢氣選用了吸附濃縮-催化燃燒法，研究發(fā)現(xiàn)在除臭的同時能在較低溫度下使得有機廢氣中的有機物礦化為二氧化碳和水。噴漆廢氣經(jīng)水旋式漆霧凈化裝置后經(jīng)風(fēng)機抽出，凈化后的廢氣經(jīng)過濾棉過濾處理后再進(jìn)入活性炭吸附床進(jìn)行吸附，處理達(dá)標(biāo)后外排;活性炭達(dá)到飽和后進(jìn)行脫附再生，脫附產(chǎn)生的高濃度有機廢氣進(jìn)行催化燃燒處理。由某公司開發(fā)的揮發(fā)性有機廢氣吸附+催化燃燒凈化技術(shù)可適用于VOCs治理，有機廢氣凈化率大于98.5%。
(3)預(yù)處理+生物滴濾+生物過濾的處理工藝
生物法具有處理效率高、工藝簡單、投資和運行成本低、無二次污染等優(yōu)點，生物法包括生物過濾、生物滴濾和生物洗滌技術(shù)等。劉建偉等將生物滴濾-生物過濾組合工藝應(yīng)用于某汽車噴漆車間廢氣的處理，汽車噴漆車間廢氣先經(jīng)水洗噴漆臺除去顆粒物，經(jīng)水洗噴漆臺處理后的廢氣在風(fēng)機作用下經(jīng)排風(fēng)管道和氣體分布器進(jìn)入生物滴濾塔，在生物滴濾塔內(nèi)氣液逆流操作，氣體由下而上經(jīng)過填料，循環(huán)液貯槽中的營養(yǎng)液由水泵經(jīng)噴淋裝置進(jìn)入生物滴濾塔。氣液在填料上充分接觸，氣體中的污染物首先溶于液相，然后被生物相的微生物降解。生物滴濾塔出氣后進(jìn)入生物濾塔，經(jīng)填料中的微生物降解后排入大氣。實驗表明，生物滴濾-生物過濾組合工藝對汽車噴漆室廢氣中的有機物有較好的去除效果，VOCs去除效率基本保持在98%以上，排放濃度小于20mg/m3。
3結(jié)束語
以汽車噴漆廢氣VOCs為處理對象，針對烘干室、噴漆室的有機廢氣的不同特點，對烘干室采用直接燃燒方法，對噴漆室采用吸附+催化燃燒或者生物滴濾+生物過濾的方法，均使汽車噴漆廢氣的VOCs得到有效的去除。在實際工作中，應(yīng)結(jié)合企業(yè)需求和處理效果，擇選合適的處理技術(shù)。
