环境影响评价中喷涂废气污染物的核算及治理

罗　丽（广州市环境保护工程设计院有限公司，广东　广州　510000）



环境影响评价中喷涂废气污染物的核算及治理

罗丽（广州市环境保护工程设计院有限公司，广东广州510000）

在工业生产中，喷涂在产品加工过程中是很常见的一道工序，随着有机废气对大气环境的污染越来受到重视，在环境影响评价中，对于喷涂废气特别是有机废气污染物的核算及治理，是环评报告中极为重要的内容之一。本文就喷涂废气污染物的核算及治理措施展开论述。

喷涂；有机废气；环境污染

随着经济的持续发展，工业生产造成的环境污染问题日益突显，十二五期间，SO2、NO2是国家和地方控制的主要污染物，近年来，喷涂废气中的有机污染物污染越来越引起重视，珠江三角洲对此出台了一系列政策和行动方案。

（1）《广东省大气污染防治行动方案（2014～2017年）》（粤府［2014］6号）

粤府［2014］6号文要求“实施典型行业挥发性有机物排放治理”，“鼓励生产使用符合环保要求的水基型、非有机溶剂型、低有机溶剂型产品，提高环保型涂料使用比例”。

（2）《关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见》（2012年）

该意见要求“提高环境准入门槛：新建汽车制造、家具及其他工业涂装项目必须采取有效的VOCs削减和控制措施，水性或低排放VOCs含量的涂料使用比例不得低于50%。”“加强其它行业VOCs排放的控制。开展集装箱、船舶、电子设备、金属容器制造等涉及表面涂装工艺企业的整治，积极淘汰落后涂装工艺，推广使用先进工艺，减少有机溶剂使用量；提高环保水性涂料的使用比例，对工艺单元排放的尾气进行回收利用；未安装废气处理设施的工厂必须安装后处理设施收集涂装车间废气，集中进行污染处理。”

（3）《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案（2014～2017年）》（粤环［2014］130号）

粤环［2014］130号相关要求如下：

①在表面涂装行业，要求“提高低挥发性有机物含量的涂料使用比例。鼓励企业使用符合环保要求的水基型、高固份、粉末、紫外光固化等低VOCs含量的涂料。”

②要求 “加强工业涂装工艺废气的集中收集和治理。涂料、稀释剂、清洗剂等含VOCs的原辅材料应储存或设置于密封容器或密闭工作间内以减少VOCs的无组织排放。各类表面涂装和烘干等产生VOCs废气的生产工艺应尽可能设置于密闭工作间内，集中排风并导入VOCs污染控制设备进行处理；无法设置密闭工作间的生产线，VOCs排放工段应尽可能设置集气罩、排风管道组成的排气系统”。

③VOCs污染控制装置应与工艺设施同步运转，宜采用吸附法、吸附浓缩-（催化）燃烧法、蓄热式直接焚烧法（RTO）、蓄热式催化焚烧法（RCO）等净化处理后达标排放，使用溶剂型涂料涂装工艺的VOCs去除率应达到90%以上。

目前，珠三角企业涉及有机废气排放的工艺主要是喷涂，有机废气的主要来源是喷涂用的涂料，涂料的主要成份为成膜物质、颜料、溶剂、助剂。成膜物质是涂料的基础，目前涂料工业中广泛使用树脂，例如醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂等高分子聚合物。颜料是涂料中的非挥发性的次要成膜物质，可以提供涂料的颜色，也可以提高表面强度和粘合性，改善漆面光泽。助剂是涂料中的辅助成膜物质，包括催干剂、固化剂、增塑剂、防潮剂等，比例少但却具有非常重要的功能。溶剂是涂料中的挥发性配料，具有较强的溶解能力，使颜料分散均匀。甲苯、二甲苯等苯系物是典型的溶剂物质，能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态，便于施工成膜，施工后又能从漆膜中挥发到大气中的物质，因此，溶剂不构成涂膜。苯系物被人体吸入后，可出现中枢神经系统麻痹作用，并可抑制人体造血功能，使红血球、白血球、血小板减少，再生障碍性贫血患率增高，还可导致女性月经异常，胎儿先天性缺陷的危害。苯化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。

在环境影响评价中，必须对涂料中各类污染物的产排情况进行核算并提出经济技术上可行的治理措施，为环境监管部门提供管理依据。

1　污染源强计算分析

1.1物料恒算法

对于新建项目，大多采取物料恒算法进行喷涂废气中污染物的核算。在源强分析中，它是最常用的一种手法，也因为它反映的准确性，也成为了最恰当的运用公式。使用公式，有效的分析出投入物料总量等于产出产品总量与物料流失总量之和。

其通用公式为：

式中：∑G投入——投入系统的物料总量；

∑G产品——产出产品总量；

∑G流失——物料流失总量。

当投入的物料在生产过程中发生化学反应时，可按下列总量法公式进行衡算：

式中：∑G投入——投入物料中的某污染物总量；

∑G产品——进入产品中的某污染物总量；

∑G回收——进入回收产品中的某污染物总量；

∑G处理——经净化处理掉的某污染物总量；

∑G转化——生产过程中被分解、转化的某污染物总量；

∑G排放——某污染的排放量。

环境影响评价中，需对涂料中的苯系物和挥发性有机物质（VOCs）进行核算。苯系物或VOCs作为各种胶水、油漆的溶剂或稀释剂，一般不参与化学反应，也不会留存在产品中，经收集装置收集的污染物大部分进入净化处理设施中，余下未处理完全的污染物以有组织形式排放。因此，公式（2）可简化为：

根据对一些企业的监测结果进行统计，目前喷涂过程中污染物的处理量约占污染物总量的70～85%，有组织排放量约占污染物总量的10～15%，无组织排放量约占15～25%。

表1是目前各类油漆的含苯系物的限量要求。

我国在油漆涂料标准制、修订过程中，还根据国情和具体产品的特点分别设置了苯、甲苯和二甲苯总和，甲苯、二甲苯和乙苯总和，苯、甲苯、二甲苯和乙苯总和，苯类溶剂等指标，并做了相应的限量要求。由表1可以看出，我国对油漆涂料中苯的限量值控制在0.5%以内，其中HJ457-2009中规定反应固化型防水涂料和HJ/T414-2007中规定室内装饰装修用的各种溶剂型木器涂料（硝基类、聚氨酯类、醇酸类）中苯的限量仅为≤0.05%；而甲苯和二甲苯总和的限量要求为0.5%（5g/ kg）～45%（450g/kg）；甲苯、乙苯和二甲苯总和的限量要求为0.1%（1.0g/kg）～40%（400g/kg）。

表1　我国关于油漆涂料中苯系物限量要求

1.2排污系数法

基于原辅材料的排污系数法是指通常技术经济和管理条件下使用单位原辅材料所产生的污染物的量。基于原辅材料的排污系数法计算式如下：

式中：G产生——为工艺的VOC的产生总量；

M1，M2，M3…Mi——为工艺中第类原辅材料用量；

A1，A2，A3…Ai——为第i类原辅材料的VOC排污系数。

这种核算方式在于使用快捷，方便，但不足的是，对于现在来说，有许多数据知道的还不是很全面，导致算术的运算会比较困难。

对于这种方式，它的优点同样也是计算方便快捷，只需要知道原辅材料的用量及其对应的排污系数便可以算出结果，但其缺点是由于不同的企业生产同种产品可能使用的原辅材料和生产工艺各不相同，现在的数额只是代表一般企业的产物水平，所以对其估算会产生较大的误差。

1.3污染源强实测分析

在实际的项目评价过程中，实测数据是核算源强的最准确的方法：

式中：G排放——为工艺污染物的有组织排放总量；

∮1——为工艺废气的收集效率；

∮2——为废气处理装置的去除效率。

这种使用方法适用性广，计算也比较准确，同环保工程设计联系的比较密切，计算结果同实际数值比较接近，通常得到的数据低于理论值。

2　VOCs污染控制的措施

对于VOCs污染控制的措施，目前在生产中应用最多的有以下几种：

2.1活性炭吸附法

活性炭吸附法是目前在工业生产中应用最普遍的一种方法，适用于大风量、低浓度、温度不高的有机废气治理。活性碳多是粉末状或颗粒状，经过特殊的工艺处理后，能产生丰富的微孔结构，这些人眼看不到的微孔能够依靠分子力，吸附各种VOCs，从而达到净化的目的。活性炭吸附法的缺点是不耐高温、在湿润的条件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺点。在实际生产中一般处理效率能达到75～90%。

2.2等离子体法

等离子体法是由气体放电产生的，可以对有害的物质分子进行氧化，降解，变成高能电子直接作用于有机废气分子，污染物分子受碰撞激发或离解形成相应的基团和自由基。高能电子与气态污染物中所含的空气、水蒸气和其它分子作用产生新的自由基和激发态物质活性粒子及氧化性极强的O3，将有机物彻底氧化。活性基团从高能激发态向下跃迁产生紫外光，紫外光直接与有害气体反应而使气体分子键断裂从而得以降解无害化的物质。这种技术操作简单快捷，工期时间短，但由于此种方法还处于研究和试验阶段，还需要深化探索。例如，目前有研究表明，与其它技术联合利用（等离子体与吸附相结合、等离子体——铁电性物质联合技术、等离子体——铁电性物质联合技术等）可达到更好的效果，或者与催化剂（过渡族金属氧化物和光催化剂二氧化钛）结合使用。

总体来讲，利用低温等离子体技术处理有机废气，处理效率高但运行费用高，处理率达50～90%；低温等离子体与其它方法联合工艺处理VOCs的技术能够综合多种处理方法的优势，弥补单一方法的不足，是一项具有生命力的新技术。但该工艺仍存在机理研究，二次污染等不足，在以下几个方面还需进一步研究：放电过程中副产物的形成机理；填充物质与放电形式的匹配；处理各类气体的合适催化剂；等离子反应装置的整体研究。

2.3燃烧法

燃烧法是将有机物剧烈氧化，它是在干净化的高温下对有害物质进行分解或者燃烧，燃烧法可以分为三类：直接燃烧法，热力燃烧法，催化燃烧法。直接燃烧法由于其本身性质，使用过程中还会对环境有不同程度的危害，现在已经很少使用了。热力燃烧将被净化的气体作为氧气的辅助气体进行燃烧，影响此种燃烧方式的主要原因有温度，时间以及流动速率。催化燃烧法，是指在催化剂的作用下，将有害物质分解为无害气体并产生热量。但由于催化剂使用针对的局限性，此种方法使用的效果也具有一定的局限性。

燃烧法适用于净化那些可燃有害组分浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。由于有机气态污染物燃烧氧化的最终产物是CO2和H2O，因而使用这种方法不能回收到有用的物质，但由于燃烧时放出大量的热，使排气的温度很高，所以可以回收热量。燃烧法净化效率较高，可达99.8%。

从以上的方法可以看出，不管是传统的吸附法或者其他方法，每一种净化废气的方法都有它自身的优势和不足，在选择方法是应当尽可能的避免缺陷，利用相关的优势，只有这样才能发到最佳的效果，达到经济资金和生产效率两者共融的局势。

3　结语

对于喷涂中污染物对环境的影响，用以上计算和论述的方法阐明。在今后的研讨中，应该针对不同的区域，不同的水平，完善不同的方法，尽快的制定出各行各业的标准和要求，加强对企业污染源数据的掌控。因为时代在不断变迁，工业技术也越来越丰富化，物质和能源的需求也越来越大，但就因为这样，才应该更加注重环境的保护。环境的议题已经变成日常最普遍的讨论话题，为了今后的长期发展，不光需要找到切实可行的治理措施，更应该找出能替代其功能的绿色物质。

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