王 蓉，施昌平

(1 武漢華維環(huán)境工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430070；2 武漢泰昌源環(huán)?？萍加邢薰?，湖北 武漢 430000)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及國(guó)民生活水平急劇提升的影響下，我國(guó)家具企業(yè)數(shù)量急劇攀升，但家具生產(chǎn)過程中的噴涂工藝產(chǎn)生的有機(jī)廢氣治理卻沒有得到重視，目前國(guó)內(nèi)家具廠的有機(jī)廢氣治理遠(yuǎn)不如汽車噴漆行業(yè)有機(jī)廢氣治理那樣規(guī)范及有效。近些年來，由于霧霾天氣的惡劣影響，我國(guó)有機(jī)廢氣已經(jīng)引起了國(guó)家環(huán)境管理部門的高度重視，環(huán)境生態(tài)部多次出臺(tái)關(guān)于有機(jī)廢氣治理的方案及規(guī)范，都將家具噴涂企業(yè)納入重點(diǎn)管控企業(yè)。因此，全面了解家具噴涂企業(yè)有機(jī)廢氣治理現(xiàn)狀、并提出經(jīng)濟(jì)可行的行業(yè)改進(jìn)措施具有十分積極的作用和意義。

1 家具企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理現(xiàn)狀典型案例

湖北某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)高新園區(qū)的產(chǎn)業(yè)定位為以家具制造和服裝加工為主導(dǎo)的輕工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、設(shè)備制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。高新園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)約130家，園區(qū)僅家具制造企業(yè)就多達(dá)40余家，占園區(qū)總企業(yè)數(shù)量的30%以上。根據(jù)園區(qū)內(nèi)家具企業(yè)實(shí)地調(diào)查，家具企業(yè)中約10%企業(yè)并未按照環(huán)評(píng)要求設(shè)置有機(jī)廢氣治理設(shè)備，約90%企業(yè)按照環(huán)評(píng)要求設(shè)置了“單級(jí)活性炭吸附系統(tǒng)”或者“UV光解+活性炭吸附”組合處理系統(tǒng)，但企業(yè)并未有效運(yùn)行，導(dǎo)致園區(qū)的家具產(chǎn)業(yè)集群所在區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀較差。

根據(jù)江西省757家家具企業(yè)調(diào)查分析，其中450家企業(yè)采用活性炭吸附工藝和UV光解工藝，通過采取監(jiān)測(cè)法、物料衡算法和系數(shù)法等不同研究方法，估算出活性炭吸附工藝和UV光解工藝VOCs去除效率僅為6%左右，最高也只能達(dá)到10%[1]。

目前國(guó)內(nèi)家具行業(yè)有機(jī)廢氣治理措施處理效率低下的主要原因是：① 采用的活性炭吸附工藝的企業(yè)由于設(shè)計(jì)不規(guī)范、系統(tǒng)不匹配等原因，未取得預(yù)期治污效果；②一些小型企業(yè)設(shè)置活性炭吸附裝置僅為“曬太陽”工程，主要安裝目的是應(yīng)付環(huán)境管理部門的檢查；③ 活性炭吸附設(shè)施未按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行及時(shí)更換活性炭，應(yīng)付治理、無效治理等現(xiàn)象較為突出；④ 在國(guó)內(nèi)許多地區(qū)，低效技術(shù)(低溫等離子、光催化氧化等)使用高達(dá)80%以上，從而導(dǎo)致有機(jī)廢氣治理效果極不理想。

2021年2月25日，生態(tài)環(huán)境部舉行2月例行新聞發(fā)布會(huì)，在答記者問環(huán)節(jié)生態(tài)環(huán)境部新聞發(fā)言人回復(fù)關(guān)于 “十四五”指標(biāo)目標(biāo)設(shè)置的問題，明確“十四五”指標(biāo)目標(biāo)是PM2.5、優(yōu)良天數(shù)、NOx和VOCs及基本消除重度污染天數(shù)五個(gè)指標(biāo)(將“十三五”指標(biāo)中的二氧化硫指標(biāo)換成VOCs指標(biāo))。由此可見，“十四五”期間生態(tài)環(huán)境部將重點(diǎn)整頓涉及VOCs排放企業(yè)的不規(guī)范治理問題。

2 家具企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理改進(jìn)措施初步研究

噴漆廢氣主要包含有機(jī)廢氣及漆霧顆粒，其中有機(jī)廢氣主要為涂料中的可揮發(fā)成分，漆霧顆粒來自于噴涂期間未附著在工件表面且懸浮在空氣中的霧狀顆粒，霧狀顆粒主要為微小的涂料顆粒。噴漆有機(jī)廢氣的治理措施主要作用是去除漆霧顆粒和有機(jī)廢氣，從而降低噴漆廢氣的排放量。在進(jìn)行噴漆有機(jī)廢氣治理和凈化的過程中，首先需要去除噴漆過程中產(chǎn)生的固體顆粒，結(jié)合國(guó)家環(huán)保部規(guī)定的有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范，采取洗滌和過濾的方式進(jìn)行廢氣固體顆粒的處理與吸附，降低有機(jī)廢氣中的固體污染物含量，從而為后續(xù)有機(jī)廢氣處理工作創(chuàng)造良好的環(huán)境[2]。目前冷凝法、吸附法、燃燒法、光催化法級(jí)等離子技術(shù)法等是國(guó)內(nèi)常見的有機(jī)廢氣處理方法。

《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》中明確指出在有機(jī)廢氣治理工藝中低溫等離子、光催化、光氧化等均屬于低效技術(shù)，所以本文僅對(duì)吸附法、冷凝法、燃燒法及生物法進(jìn)行工藝原理及其應(yīng)用方式的簡(jiǎn)單介紹。

(1)冷凝法：該工藝的主要原理是利用各類有機(jī)氣體在一定溫度下具有一定飽和蒸汽壓這個(gè)理化性質(zhì)，采用改變廢氣系統(tǒng)的氣體壓力或者改變氣體溫度的方式將氣態(tài)的有機(jī)廢氣逐步冷凝，并將冷凝的有機(jī)化合物從混合的氣體中脫離出來。冷凝法主要適用于有機(jī)廢氣產(chǎn)生濃度超過25 g/m3的情況，在一定的溫度和壓力下，有機(jī)廢氣的產(chǎn)生濃度越高，該工藝的去除率越高。該方法多用于化工企業(yè)，家具廠有機(jī)廢氣濃度相對(duì)較低，并不適宜采用冷凝法。

(2)活性炭吸附：該工藝作為噴漆廢氣深度治理最簡(jiǎn)單有效的一種方法，活性炭吸附尤其對(duì)中低濃度有機(jī)廢氣凈化效率高。該工藝具有設(shè)備投資成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在活性炭吸附容量有限、需定期更換活性炭填料及一次性活性炭使用周期較短的缺點(diǎn)，導(dǎo)致該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中成本較高。由于活性炭吸附系統(tǒng)內(nèi)的填料一般僅使用一次，更換的廢活性炭又屬于危險(xiǎn)廢物，會(huì)造成環(huán)境的二次污染，也增加了企業(yè)的固廢處理成本，因此國(guó)內(nèi)大家數(shù)家具采用此工藝后長(zhǎng)期不更換活性炭填料，導(dǎo)致系統(tǒng)處理效率基本為零的事實(shí)。

(3)RTO燃燒法：該工藝主要原理為有機(jī)廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入陶瓷蓄熱床，有機(jī)廢氣在從蓄熱床到燃燒室的過程中不斷進(jìn)行加熱，在燃燒室約800 ℃的高溫下有機(jī)廢氣發(fā)生氧化分解，最終有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳及水排入大氣中。國(guó)內(nèi)部分大型汽車噴漆企業(yè)開始引進(jìn)RTO蓄熱式焚燒爐凈化工藝，該工藝優(yōu)點(diǎn)是凈化效率較高，焚燒溫度達(dá)800 ℃時(shí)VOCs凈化效率可達(dá)99%以上[3]。但由于該工藝存在設(shè)備造價(jià)高、系統(tǒng)控制復(fù)雜及運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)家具行業(yè)極少采用此方法作為有機(jī)廢氣的治理措施。

(4)RCO燃燒法：該工藝原理主要是采用催化凈化方式處理有機(jī)廢氣的過程，有機(jī)廢氣經(jīng)過預(yù)熱后，通過系統(tǒng)內(nèi)添加的催化劑層使廢氣起始溫度在200～400 ℃就可以燃燒，大大低于直接燃燒法的燃燒溫度650～800 ℃。該工藝近幾年才較為成熟，此工藝處理有機(jī)廢氣不僅效率較高，且運(yùn)行費(fèi)用較直接燃燒法更低，較適合國(guó)內(nèi)大多數(shù)涉及有機(jī)廢氣排放的企業(yè)采用。

(5)生物法：本文對(duì)應(yīng)用廣泛的生物滴濾法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹及論證。該工藝?yán)糜袡C(jī)廢氣的種類不同，采用噴淋方式將填料微生物膜濕潤(rùn)，同時(shí)將有機(jī)廢氣從氣相轉(zhuǎn)換至液相，再將液相的廢氣加壓送至長(zhǎng)在填料的微生物膜表面，被微生物接觸吸附吸收，待微生物新陳代謝反應(yīng)分解一段時(shí)間后完成過濾、凈化過程[4]。但該方法缺點(diǎn)主要為廢氣停留時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致設(shè)備占地面積大，實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。

通過對(duì)以上各類技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)家具行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，本文提出家具廠現(xiàn)有治理措施應(yīng)改進(jìn)為“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”裝置。該組合工藝作為近幾年發(fā)展的有機(jī)廢氣深度處理新型技術(shù)，其實(shí)就是活性炭吸附工藝的升級(jí)版及延長(zhǎng)版。工藝中增加活性炭脫附系統(tǒng)可以幫助企業(yè)重復(fù)利用活性炭吸附劑，從而減少固體廢物的產(chǎn)生量，降低企業(yè)固廢的處置費(fèi)用；工藝中增加RCO催化氧化系統(tǒng)主要是將脫附的有機(jī)廢氣利用氧化反應(yīng)使其最終變成二氧化碳及水排放至大氣，徹底解決有機(jī)廢氣的終端排放問題。

文中論述的幾種有機(jī)廢氣處理工藝中，有機(jī)廢氣處理效率最高的為RTO工藝，相較RTO工藝，RCO工藝由于設(shè)備投資較少、處理效率較高、能耗較低及運(yùn)行費(fèi)用較低更能得到企業(yè)的青睞，也更適用于國(guó)內(nèi)家具生產(chǎn)行業(yè)中低濃度有機(jī)廢氣的排放企業(yè)。RCO催化氧化裝置一般選用鉑金等這類貴金屬作為催化劑，采用電加熱方式可以準(zhǔn)確控制系統(tǒng)溫度，具體的凈化工藝流程見圖1。

圖1 “活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”裝置工藝流程圖

安徽省蕪湖市某噴涂廠有機(jī)廢氣原采用纖維棉過濾方式處理，后改進(jìn)為“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化”工藝，廢氣廢氣凈化系統(tǒng)VOCs排放濃度檢測(cè)結(jié)果由改造前的265 mg/m3降低至20 mg/m3[5]，措施改進(jìn)效果明顯。

3 結(jié) 語

目前國(guó)內(nèi)家具廠有機(jī)廢氣治理亂象主要原因?yàn)槠髽I(yè)環(huán)保意識(shí)不足、環(huán)境設(shè)備質(zhì)量良莠不齊及環(huán)境管理部門監(jiān)督缺失等。眾多家具廠有機(jī)廢氣治理設(shè)備變?yōu)閼?yīng)付治理工程，部分環(huán)保設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的企業(yè)也并未按規(guī)范操作，導(dǎo)致環(huán)保設(shè)備處理效率基本為零的現(xiàn)象十分突出。“十四五”期間VOCs已經(jīng)明確納入環(huán)境指標(biāo)目標(biāo)，家具廠有機(jī)廢氣治理亂象函待整頓，本文通過對(duì)目前國(guó)內(nèi)常見的幾種工藝進(jìn)行綜合對(duì)比論證后，推薦采用“活性炭吸附濃縮-RCO催化氧化裝置”對(duì)涂裝生產(chǎn)線有機(jī)廢氣進(jìn)行深度處理，凈化效率高，且較普通燃燒工藝投資低，同時(shí)解決企業(yè)在廢氣治理過程產(chǎn)生大量廢活性炭的問題，是家具廠有機(jī)廢氣治理改進(jìn)方案的首選工藝。