家具厂有机废气治理现状及改进措施的研究

王 蓉，施昌平

(1 武汉华维环境工程技术有限公司，湖北 武汉 430070；2 武汉泰昌源环保科技有限公司，湖北 武汉 430000)

在社会经济的快速发展及国民生活水平急剧提升的影响下，我国家具企业数量急剧攀升，但家具生产过程中的喷涂工艺产生的有机废气治理却没有得到重视，目前国内家具厂的有机废气治理远不如汽车喷漆行业有机废气治理那样规范及有效。近些年来，由于雾霾天气的恶劣影响，我国有机废气已经引起了国家环境管理部门的高度重视，环境生态部多次出台关于有机废气治理的方案及规范，都将家具喷涂企业纳入重点管控企业。因此，全面了解家具喷涂企业有机废气治理现状、并提出经济可行的行业改进措施具有十分积极的作用和意义。

1 家具企业挥发性有机物治理现状典型案例

湖北某经济开发区高新园区的产业定位为以家具制造和服装加工为主导的轻工业、仓储物流、设备制造业和高新技术产业。高新园区现有企业约130家，园区仅家具制造企业就多达40余家，占园区总企业数量的30%以上。根据园区内家具企业实地调查，家具企业中约10%企业并未按照环评要求设置有机废气治理设备，约90%企业按照环评要求设置了“单级活性炭吸附系统”或者“UV光解+活性炭吸附”组合处理系统，但企业并未有效运行，导致园区的家具产业集群所在区域的环境空气质量现状较差。

根据江西省757家家具企业调查分析，其中450家企业采用活性炭吸附工艺和UV光解工艺，通过采取监测法、物料衡算法和系数法等不同研究方法，估算出活性炭吸附工艺和UV光解工艺VOCs去除效率仅为6%左右，最高也只能达到10%[1]。

目前国内家具行业有机废气治理措施处理效率低下的主要原因是：① 采用的活性炭吸附工艺的企业由于设计不规范、系统不匹配等原因，未取得预期治污效果；②一些小型企业设置活性炭吸附装置仅为“晒太阳”工程，主要安装目的是应付环境管理部门的检查；③ 活性炭吸附设施未按照相关规范进行及时更换活性炭，应付治理、无效治理等现象较为突出；④ 在国内许多地区，低效技术(低温等离子、光催化氧化等)使用高达80%以上，从而导致有机废气治理效果极不理想。

2021年2月25日，生态环境部举行2月例行新闻发布会，在答记者问环节生态环境部新闻发言人回复关于 “十四五”指标目标设置的问题，明确“十四五”指标目标是PM2.5、优良天数、NOx和VOCs及基本消除重度污染天数五个指标(将“十三五”指标中的二氧化硫指标换成VOCs指标)。由此可见，“十四五”期间生态环境部将重点整顿涉及VOCs排放企业的不规范治理问题。

2 家具企业挥发性有机物治理改进措施初步研究

喷漆废气主要包含有机废气及漆雾颗粒，其中有机废气主要为涂料中的可挥发成分，漆雾颗粒来自于喷涂期间未附着在工件表面且悬浮在空气中的雾状颗粒，雾状颗粒主要为微小的涂料颗粒。喷漆有机废气的治理措施主要作用是去除漆雾颗粒和有机废气，从而降低喷漆废气的排放量。在进行喷漆有机废气治理和净化的过程中，首先需要去除喷漆过程中产生的固体颗粒，结合国家环保部规定的有机废气治理工程技术规范，采取洗涤和过滤的方式进行废气固体颗粒的处理与吸附，降低有机废气中的固体污染物含量，从而为后续有机废气处理工作创造良好的环境[2]。目前冷凝法、吸附法、燃烧法、光催化法级等离子技术法等是国内常见的有机废气处理方法。

《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中明确指出在有机废气治理工艺中低温等离子、光催化、光氧化等均属于低效技术，所以本文仅对吸附法、冷凝法、燃烧法及生物法进行工艺原理及其应用方式的简单介绍。

(1)冷凝法：该工艺的主要原理是利用各类有机气体在一定温度下具有一定饱和蒸汽压这个理化性质，采用改变废气系统的气体压力或者改变气体温度的方式将气态的有机废气逐步冷凝，并将冷凝的有机化合物从混合的气体中脱离出来。冷凝法主要适用于有机废气产生浓度超过25 g/m3的情况，在一定的温度和压力下，有机废气的产生浓度越高，该工艺的去除率越高。该方法多用于化工企业，家具厂有机废气浓度相对较低，并不适宜采用冷凝法。

(2)活性炭吸附：该工艺作为喷漆废气深度治理最简单有效的一种方法，活性炭吸附尤其对中低浓度有机废气净化效率高。该工艺具有设备投资成本低，结构简单和运营维护方便等优点，但同时存在活性炭吸附容量有限、需定期更换活性炭填料及一次性活性炭使用周期较短的缺点，导致该系统在实际运行中成本较高。由于活性炭吸附系统内的填料一般仅使用一次，更换的废活性炭又属于危险废物，会造成环境的二次污染，也增加了企业的固废处理成本，因此国内大家数家具采用此工艺后长期不更换活性炭填料，导致系统处理效率基本为零的事实。

(3)RTO燃烧法：该工艺主要原理为有机废气经风机进入陶瓷蓄热床，有机废气在从蓄热床到燃烧室的过程中不断进行加热，在燃烧室约800 ℃的高温下有机废气发生氧化分解，最终有机废气转化为二氧化碳及水排入大气中。国内部分大型汽车喷漆企业开始引进RTO蓄热式焚烧炉净化工艺，该工艺优点是净化效率较高，焚烧温度达800 ℃时VOCs净化效率可达99%以上[3]。但由于该工艺存在设备造价高、系统控制复杂及运行费用高的缺点，国内家具行业极少采用此方法作为有机废气的治理措施。

(4)RCO燃烧法：该工艺原理主要是采用催化净化方式处理有机废气的过程，有机废气经过预热后，通过系统内添加的催化剂层使废气起始温度在200～400 ℃就可以燃烧，大大低于直接燃烧法的燃烧温度650～800 ℃。该工艺近几年才较为成熟，此工艺处理有机废气不仅效率较高，且运行费用较直接燃烧法更低，较适合国内大多数涉及有机废气排放的企业采用。

(5)生物法：本文对应用广泛的生物滴滤法进行简单介绍及论证。该工艺利用有机废气的种类不同，采用喷淋方式将填料微生物膜湿润，同时将有机废气从气相转换至液相，再将液相的废气加压送至长在填料的微生物膜表面，被微生物接触吸附吸收，待微生物新陈代谢反应分解一段时间后完成过滤、净化过程[4]。但该方法缺点主要为废气停留时间长导致设备占地面积大，实际应用并不广泛。

通过对以上各类技术优缺点的分析比较，结合目前国内家具行业生产特点，本文提出家具厂现有治理措施应改进为“活性炭吸附浓缩-RCO催化氧化”装置。该组合工艺作为近几年发展的有机废气深度处理新型技术，其实就是活性炭吸附工艺的升级版及延长版。工艺中增加活性炭脱附系统可以帮助企业重复利用活性炭吸附剂，从而减少固体废物的产生量，降低企业固废的处置费用；工艺中增加RCO催化氧化系统主要是将脱附的有机废气利用氧化反应使其最终变成二氧化碳及水排放至大气，彻底解决有机废气的终端排放问题。

文中论述的几种有机废气处理工艺中，有机废气处理效率最高的为RTO工艺，相较RTO工艺，RCO工艺由于设备投资较少、处理效率较高、能耗较低及运行费用较低更能得到企业的青睐，也更适用于国内家具生产行业中低浓度有机废气的排放企业。RCO催化氧化装置一般选用铂金等这类贵金属作为催化剂，采用电加热方式可以准确控制系统温度，具体的净化工艺流程见图1。

图1 “活性炭吸附浓缩-RCO催化氧化”装置工艺流程图

安徽省芜湖市某喷涂厂有机废气原采用纤维棉过滤方式处理，后改进为“活性炭吸附浓缩-RCO催化氧化”工艺，废气废气净化系统VOCs排放浓度检测结果由改造前的265 mg/m3降低至20 mg/m3[5]，措施改进效果明显。

3 结 语

目前国内家具厂有机废气治理乱象主要原因为企业环保意识不足、环境设备质量良莠不齐及环境管理部门监督缺失等。众多家具厂有机废气治理设备变为应付治理工程，部分环保设备实际运行的企业也并未按规范操作，导致环保设备处理效率基本为零的现象十分突出。“十四五”期间VOCs已经明确纳入环境指标目标，家具厂有机废气治理乱象函待整顿，本文通过对目前国内常见的几种工艺进行综合对比论证后，推荐采用“活性炭吸附浓缩-RCO催化氧化装置”对涂装生产线有机废气进行深度处理，净化效率高，且较普通燃烧工艺投资低，同时解决企业在废气治理过程产生大量废活性炭的问题，是家具厂有机废气治理改进方案的首选工艺。