涂料行业有机废气VOCs治理措施对比

摘  要：VOCs是形成细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前体物，VOCs目前已成为重点区域O3生成的主控因子之一。随着科技发展以及人们对环境质量要求的日益提高，涂料行业VOCs治理技术也越来越得到重视。本文以油性涂料厂为例，对比几种典型的VOCs治理技术对于涂料行业的适用性，希望能够促进涂料行业VOCs治理技术研究和发展。

关键词：涂料行业;VOCs废气;治理措施

涂料是涂覆物体表面，起到保护、装饰、绝缘、防锈等特殊功能的一类液体活固体材料。涂料通常是以树脂、以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。根据涂料的溶剂不同，分为水性涂料和油性涂料。水性涂料以水作为溶剂，其他组分溶解或分散于水里，而油性涂料以干性油为主要成膜物质。水性涂料以其无毒无刺激气味，对人体无害、低环境污染等特点，逐渐成为油性漆的替代品，可从源头减少VOCs废气排放，但对于对涂料光泽，防腐的性能要求较高的户外、船舶、集装箱等行业主要应用涂料还是油性漆为主。

1、案例分析

（1）案例概况

本文以油性涂料生产企业为例，该厂年生产油性涂料规模1万吨。油性涂料成分主要分为四部分：成膜物质、颜料、溶剂、助剂。其中涉VOCs物料主要为成膜物质及溶剂，成膜物质是油性涂料的基础，主要为醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂等。溶剂为矿物油、甲苯、二甲苯、醇类、醚类、酮类、酯类等。

（2）案例有机废气VOCs分析

根据企业生产原料可知，该厂油性涂料生产过程产生的有机废气VOCs的主要特点为成分复杂，含有有毒有害成分，含有易燃气体。根据二污普中关于油性涂料有机废气VOCs产生系数为10kg/吨产品，可推算出该厂年产生有机废气VOCs100吨。生产车间内设置多个集气罩，配套12个风机，总风量79400m3/h，经2根排气筒排放，有机废气平均产生浓度477mg/m3，属大风量，低浓度有机废气。

2、几种有机废气VOCs方法对于油性涂料行业的适用性

（1）单一活性炭吸附

吸附技术是有机废气VOCs最常见的技术之一，而活性炭则是最常见的吸附剂。吸附技术具有成本低、设施操作简单、设备安装快捷等优点。但是，单一活性炭吸附装置若要保持较高的吸附效率，则需经常更换活性炭，防治其因吸附污染较多后自身吸附能力降低[1]。目前，经验系数为吸附1kg有机废气需4-6kg活性炭，依此系数进行更换，案例中涂料厂每年需使用400-600吨活性炭，产生500-700吨废饱和活性炭。若采用单一活性炭吸附将会出现频繁购买更换活性炭，这将会大大提高废气治理成本，且产生大量危险废物废饱和活性炭。因此，油性涂料厂选择单一活性炭吸附装置时需谨慎选择。

（2）直接燃烧技术

直接燃烧技术TO可将有机废气VOCs转化为CO2、H2O，可是VOCs彻底分解。直接燃烧技術是以有机废气作为燃料直接燃烧，温度在1100℃左右，该涂料厂生产过程均为常温状态，采用直接燃烧技术，需配套燃气或其他热源，运行费用较高，且配套燃气设施易产生安全隐患。

（3）冷凝技术

冷凝技术作为目前VOCs废气治理方法应用较为广泛的技术之一，具有可回收有效组分、即节能环保又节省资源、设置应用简单、操作方便等优点[2]。但由于本案例中涂料厂废气成分复杂，分离各组分进行回收再利用操作困难等特点，冷凝技术并不适用于案例中涂料厂。

（4）光催化降解技术

光催化降解包括紫外光分解法和光催化氧化法，是借助紫外线或光催化剂来处理有机废气。其中，紫外光解法通过高能紫外线所发射的光来降解废气，而光催化氧化法需借助光催化剂来治理VOCS废气。目前，紫外光解法较为常见，但此法在日常使用过程中处理效率较低，因此，单一紫外光分解法并不适宜本案例中涂料厂。

（5）吸附浓缩+燃烧技术

由于单一吸附技术存在前文所述的频繁更换吸附介质、产生大量危废等缺点，因此衍生出吸附浓缩+燃烧技术。常用的组合为吸附浓缩+催化燃烧和沸石转轮吸附+蓄热燃烧技术。

吸附浓缩+催化燃烧工艺多采用蜂窝型活性炭作为吸附剂，将中低浓度、大流量的VOCS废气进行吸附浓缩，再通过催化燃烧器进行氧化分解。某传感器喷涂公司喷漆房使用油性涂料，喷涂过程产生的有机废气初始浓度200～350mg/m3，风量30000m3/h，经预处理+活性炭吸附浓缩+热空气脱附+催化燃烧的处理工艺处理后，有机废气排放浓度降至60mg/m3以下，平均处理效率可达84.3%[3]。彭芬等研发的小型一体化有机废气处理设备，采用预处理+浓缩转轮+催化燃烧处理工艺，对有机废气去除效率可稳定达到95%水平[4]。常州某涂料生产厂采用沸石转轮浓缩+催化燃烧工艺处理风量55000m3/h、浓度400-800mg/m3的含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等多种VOCs成分废气，经检测有机废气净化率可达98%以上，VOCs出口浓度稳定低于30mg/m3[5]。

沸石转轮吸附+蓄热燃烧（RTO）技术是VOCs废气进入沸石转轮吸附，脱附后的高浓度废气再通过蓄热燃烧装置氧化分解。分解后废气温度较高，热量可在蓄热体储存，为后续废气燃烧提供热量，节约能源消耗。北京某印刷厂有机废气含的含乙醇、乙酸丁酯等，初始浓度300-600mg/m3，风量40000m3/h，采用沸石转轮吸附+蓄热燃烧（RTO）处理废气，处理效率可达94% [6]。

3.结语

通过对比以上几种常用的有机废气治理工艺，较适用于涂料行业的工艺为活性炭吸附、吸附浓缩+催化燃烧、吸附浓缩+蓄热燃烧。需注意的是，在涂料生产规模较大时，使用活性炭虽一次性投入较低，但在日常生产中若不及时更换活性将导致吸附效率降低，废气排放有超标风险。吸附浓缩+催化燃烧、吸附浓缩+蓄热燃烧处理效率较高，但是一次性投资较高，催化燃烧存在催化剂中毒失活问题，研究开发出高性能抗中毒催化剂仍是接下来研究工作的重点。有机涂料生产企业内多存在易燃易爆溶剂储罐，在选择蓄热燃烧方式时，必须考虑到防火防爆的安全距离。

参考文献：

[1]冯霞.探究VOC废气治理工程技术方案[J].节能环保.2021（1）：9

[2]王捷，许年冰，周惠红.VOC废气治理工程技术方案研究[J].资源与环境.2019，45（8）：239-240

[3]杨勇，陈殿君.活性炭吸附浓缩+催化燃烧技术在喷涂有机废气行业的应用.创新应用.2020（2）：154-157.

[4]彭芬，汪壮，吴卫等.小型”预处理+浓缩转轮+催化燃烧”一体化设备研究[J].再生利用.2019，12（7）：35-37.

[5]梁春霞.沸石浓缩转轮-催化氧化工艺治理VOCs废气[J].环境与发展.2019，31（6）：68-69.

[6]韩忠娟.沸石转轮浓缩-蓄热式焚烧法处理包装印刷有机废气[J].海峡科学.2017（1）：29-30.

作者简介：

刘星，单位名称：辽宁铭鑫环保工程技术有限公司;省市：辽宁省沈阳市;邮编：110000;出生年：1986;性别：女;学历：研究生;职称：工程师;研究方向：环境影响评价、环境管理