徐文兵

（合肥綠都環(huán)境工程技術(shù)咨詢有限公司，安徽 合肥 230000）

工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品時，通常會在其表面噴灑一層保護(hù)材料，一方面可以提升工業(yè)產(chǎn)品的美觀性，另一方面是防止工業(yè)產(chǎn)品被腐蝕，以增加工業(yè)產(chǎn)品的使用時間。噴灑的材料主要是由硝酸纖維素、樹脂、各種化學(xué)試劑構(gòu)成，其中包含很多有害物質(zhì)，如甲苯、二甲苯等。因此，在生產(chǎn)過程中進(jìn)行噴灑材料時，這些材料很容易出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象，會使空氣中有害氣體的濃度大幅度提升，這不僅會對自然環(huán)境造成破壞，甚至?xí)霈F(xiàn)光化學(xué)煙霧，對大氣臭氧層造成損害，所以，非常不利于生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。而且，當(dāng)人體吸入這些有害氣體后，還會對人體肝臟等器官造成危害，并引發(fā)多種嚴(yán)重疾病，危害人的生命健康。針對這種情況，國家或各地方政府均制定出與噴漆廢氣治理相關(guān)的規(guī)章制度，促使工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)對噴漆廢氣的治理，確保將噴漆廢氣的排放量控制在合理范圍內(nèi)，降低對環(huán)境以及人體健康造成危害的。

1 噴漆廢氣概述

在工業(yè)噴漆時，通常是以高壓無氣噴涂工業(yè)為主，該工藝較為簡單，若產(chǎn)品表面土層厚度較為均勻，可降低漆霧與漆渣的產(chǎn)生量，這有利于節(jié)約涂料的使用量，同時，噴漆效率高，最高可以達(dá)到80%左右。但需要注意的是，在產(chǎn)品噴漆過程中，依然會出現(xiàn)一定的漆料揮發(fā)現(xiàn)象，會產(chǎn)生一定的噴漆廢氣污染問題，如：含有多種有害有機(jī)氣體，如甲苯、二甲苯等，這主要是由噴料中的溶劑或稀釋劑揮發(fā)產(chǎn)生的；而在漆料噴涂時，若少量漆料無法及時附著于產(chǎn)品表面，其在長期的揮發(fā)作用下，會逐漸在空氣中形成氣態(tài)物質(zhì)，最終出現(xiàn)VOCs污染；在廢氣濃度方面，通常處于100～500 mg/m范圍內(nèi)，這是由于在噴漆時，這些物質(zhì)通常作為溶劑，需要較大的流量，因而將其稱之為低濃度、大流量的有機(jī)污染物；同時，在生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品時，通常也會產(chǎn)生一些粉塵，而這些粉塵可能會融入到有機(jī)廢氣當(dāng)中[1]。

2 噴漆廢氣的治理方法

2.1 吸收法

2.1.1 工藝介紹

在進(jìn)行傳統(tǒng)噴漆廢氣治理時，吸收法是應(yīng)用最為廣泛的一種工藝，主要是通過相應(yīng)的液態(tài)吸收劑，吸收廢氣當(dāng)中的某種成分，從而降低該成分在整個廢氣中的濃度。在實際進(jìn)行廢氣治理時，首先需要根據(jù)有機(jī)廢氣的理化性質(zhì)，選擇最佳的吸收材料，之后在特定設(shè)備的作用下，將廢氣與吸收劑有效接觸，以此達(dá)到最高的處理效果。從本質(zhì)上來說，吸收處理法可分成兩種類型，一種是廢氣溶解到吸收劑當(dāng)中，這種屬于物理治理，另一種是通過對有機(jī)氣體進(jìn)行分解或轉(zhuǎn)化，使其成為無害的物質(zhì)，這種屬于化學(xué)治理。在進(jìn)行物理治理時，應(yīng)選取揮發(fā)性較低的吸收劑，且與被吸收廢氣具有較高的親和性，并擁有重復(fù)使用的特點[2]。但需要注意的是，在進(jìn)行大氣污染防控時，廢氣排放量較大，廢氣中包含多種不同成分，且被吸收物質(zhì)的濃度并不是很高，若僅采用物理吸收法，很難將大部分有害氣體吸收，導(dǎo)致治理效果不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而對于化學(xué)吸收法來說，反應(yīng)速率更高，吸收效果更好，基本可以將絕大部分有害氣體吸收，從而使廢氣中的某種有害氣體成分濃度降到很低，可達(dá)到相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因此，該方法的應(yīng)用范圍更加廣泛。

在實際進(jìn)行廢氣吸收治理時，需要采用成熟與完善的治理系統(tǒng)，其主要包括旋流板塔、噴淋塔等，以此保證廢氣與吸收劑能夠有效接觸，進(jìn)而提升處理效果。在設(shè)備運行時，應(yīng)確保氣液存在較大的有效接觸面積，具有較高的湍流程度，較低的壓力損耗，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)要較為精簡，具有操作較為簡單，價格成本低等特點。這對于酸堿廢氣來說，特別是水溶性有機(jī)物的治理，應(yīng)用吸收法較為簡單，安全性較高，且吸收效果非常穩(wěn)定。在吸收塔設(shè)計時，通常以1 m為界，在填料塔處，若治理系統(tǒng)體積較大，則選擇板式塔[3]。此外，若廢氣中粉塵顆粒的濃度較高，也應(yīng)選取板式塔，這樣會方便系統(tǒng)的清理，避免系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞問題。

2.1.2 工藝的優(yōu)劣勢

對于該廢氣治理工藝來說，主要優(yōu)點包括：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，有利于后期運維；建設(shè)成本較低，可降低廢氣治理成本；可用于中高濃度廢氣的處理。但需要注意的是，該方法也會存在一些缺點，具體包括：在選擇吸收液時，通常無法兼顧經(jīng)濟(jì)性與高效性，即經(jīng)濟(jì)性較低的吸收液一般效果較差，而治理效果較好的吸收液一般價格較高；且吸收液在使用一段時間后，會達(dá)到飽和狀態(tài)，這就需要頻繁更換吸收液；而吸收液可能屬于有害物質(zhì)，從而會引發(fā)二次污染問題[4]。所以，近年來，隨著我國各界對環(huán)保問題的重視，加之相關(guān)規(guī)章制度更加嚴(yán)格，使該方法成為廢氣的初步治理方法，后續(xù)還應(yīng)配合其他工藝對廢氣展開深層次的處理。

2.2 生物法

（1）在自然界中會含有諸多微生物，而這些微生物在生長與繁殖過程中，需要消耗各種化學(xué)物質(zhì)以完成新陳代謝活動，針對微生物的這一特點，也可以對有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，即微生物治理法。對于絕大部分有機(jī)物來說，均可被微生物所吸收，并可以將這些有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，從而達(dá)到環(huán)境治理的目的。根據(jù)微生物的生長特性，可將其劃分成兩種類型，一種為需氧微生物，另一種為厭氧微生物。因不同微生物對氧氣含量、溫度、酸堿度等具有不同的要求。所以，在對噴漆廢氣進(jìn)行處理時，應(yīng)針對廢氣的具體情況，確定是否選取生物治理法，并以此為基礎(chǔ)，再針對微生物的生活習(xí)性，來選取最佳微生物，以此保證廢氣的治理效果[5]。

（2）在實際應(yīng)用中，根據(jù)生物治理法不同的原理，可將其分為兩種不同工藝，一種是生物吸附法，即先將廢氣導(dǎo)入水中，之后在廢水內(nèi)添加相應(yīng)的微生物，通過微生物對其中的有機(jī)物進(jìn)行吸附，以此達(dá)到治理的目的。另一種微生物過濾法，即在過濾材料的表面添加適當(dāng)?shù)奈⑸?，?dāng)廢氣通過該過濾材料時，使廢氣中的有機(jī)物與微生物接觸后，可將相應(yīng)將有機(jī)物分解，使其成為無害的無機(jī)物，從而達(dá)到廢氣治理的目的。

（3）工藝特點。在應(yīng)用生物法對噴漆廢氣進(jìn)行處理時，主要是用于中低濃度，大氣量的可生物降解的噴漆廢氣。該工藝的主要優(yōu)勢為：適用范圍較廣，可對大部分噴漆廢氣進(jìn)行處理，且處理效率較高，操作較為簡單，不會產(chǎn)生二次污染。同時，在建造治理系統(tǒng)時，僅需要投入較低的成本等。但該工藝也存在一些缺陷，如：若廢氣中有機(jī)物的濃度較高，或是有機(jī)物不可利用微生物機(jī)進(jìn)行降解時，該方法的治理效果會不佳，從而不可應(yīng)用生物法予以處理[6]。

2.3 吸附法

2.3.1 工藝介紹

若廢氣中的有機(jī)物濃度較低，通常會采用吸附法的方式予以處理。通常情況下，吸附劑具有較強(qiáng)的分子吸力，或存在相應(yīng)的化學(xué)鍵力，當(dāng)廢氣與吸附劑接觸后，在兩種力的作用下，可將廢氣中的某些成分吸出并附著于物體表面，從而達(dá)到治理的目的。在吸附過程中，主要有兩種不同的作用，一種為物理作用，即利用分子間存在的范德華力對氣體分子進(jìn)行吸引，因此，吸附劑表面大小，其內(nèi)部細(xì)孔分布的具體情況，以及吸附劑溫度高低，均會對吸附作用產(chǎn)生一定影響[7]。而另一種為化學(xué)作用，當(dāng)廢氣與吸附劑接觸后，在化學(xué)鍵力的作用下，可將相應(yīng)物質(zhì)吸附到物體表面。且在進(jìn)行化學(xué)吸附時，通常需要活化能予以支持，所以，在發(fā)生反應(yīng)時會釋放出一定的熱量。在應(yīng)用過程中，為了保證吸附治理效果，在選擇吸附劑時，應(yīng)確保其具有較大的比表面積，較高的吸附容量，同時還應(yīng)保證吸附劑具有較高的穩(wěn)定性等，以此確保其在實際應(yīng)用中發(fā)揮出更大的作用。

2.3.2 吸附劑的種類

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)存在著多種類型的吸附劑，而每種吸附劑都具有不同的特點。具體來說，常見的類型有以下幾種：

（1）活性炭。其是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的吸附劑，具體是指存在吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱?；钚蕴吭谕ㄟ^特定處理后，內(nèi)部會出現(xiàn)大量微孔結(jié)構(gòu)，可將比表面積增加800～2000 m/ g，所以存在良好的吸附性能。

（2）沸石分子篩。雖然活性炭有較為良好的廢氣吸附效果，但也存在一些缺陷，如易燃，不耐高溫等，使其適用范圍受到了一定影響。因此，在高溫情況下，則需要采用沸石分子篩，即結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物。在分子篩內(nèi)部，存在大量微小的空穴，各空穴間是利用一些直徑孔連接到一起。當(dāng)其與廢氣接觸后，分子較大的成分將被阻隔在分子篩的外部，只有孔徑小于空穴的成分才能夠通過分子篩，從而達(dá)到吸附的效 果[8]。

（3）活性氧化鋁。即在高溫高壓條件下，將水氧化鋁進(jìn)行處理后，使其成為內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)，針對晶格結(jié)構(gòu)的不同，可將其劃分成兩種類型，一種為α型，另一種為γ型，其中，后者存在吸附性。

（4）硅膠。指的是無特定性鏈狀與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的堅硬多孔型硅酸聚合物固體顆粒，該物質(zhì)具有較高的親水性，且會釋放出較多的熱量，但易于破碎。

（5）樹脂吸附劑。該吸附劑是一種新型的吸附劑，通常由有機(jī)物制成，內(nèi)部呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比表面積約為800 m/g，其化學(xué)穩(wěn)定性好，通常不用于酸、堿溶液內(nèi)。

通過以上介紹可知，在進(jìn)行工業(yè)噴漆廢氣治理時，應(yīng)針對廢氣特點來選取最佳的吸附劑，在保證吸附效果的同時，也要降低廢氣處理成本。

2.3.3 工藝的優(yōu)缺點

吸附治理法的優(yōu)勢有：治理有害氣體效率高，因此，可應(yīng)用到大氣量高濃度的廢氣當(dāng)中，且工藝較為成熟，由于存在多種不同類型的吸附劑，可針對具體情況選取最佳的吸附劑。但該工藝也存在一定缺陷，即：在選取一般吸附劑時，若廢氣的溫度較高，應(yīng)先對廢氣進(jìn)行降溫處理，這無疑增加了廢氣處理的復(fù)雜性；而若直接選取耐高溫吸附劑（如沸石分子篩等），則需要增加廢氣的治理成本，且吸附劑可能會造成二次污染等。

2.4 燃燒法

該方法是將噴漆廢氣導(dǎo)入至燃燒系統(tǒng)后，在熱氧化的作用下，使廢氣中的某些成分進(jìn)行燃燒，從而變成對自然環(huán)境無害，或是可進(jìn)一步回收處理的物質(zhì)。該方法是現(xiàn)代工業(yè)噴漆廢氣較為常見的方法之一。針對不同的操作方法，可分成三種不同的處理工藝。

2.4.1 直接燃燒法

對于大部分廢氣來說，在超過500 ℃的高溫環(huán)境下，通?？梢宰孕腥紵?，且廢氣會隨著溫度的提升，燃燒速度也在不斷加劇。但對這類廢氣進(jìn)行處理時，可將其導(dǎo)出到燃燒裝置內(nèi)后，直接在高溫點燃即可。通常來說，該方法可以應(yīng)用到濃度非常高的廢氣當(dāng)中，由于廢氣自身存在較高的燃燒熱值，因而無需放入輔助燃料也可使廢氣持續(xù)燃燒。在時間充足，溫度處于較高范圍，且內(nèi)部氧氣充足時，大部分廢氣成分可全部燃燒，其治理效率超過95%。

2.4.2 熱力燃燒法

若廢氣成分濃度在氣體爆炸下限時，燃燒的熱量并不是很多，無法超過600 ℃，這種情況下，則無法通過明火點煙，應(yīng)先將廢氣進(jìn)行預(yù)處理，使其溫度達(dá)到600 ℃后，再對廢氣燃燒。在預(yù)處理時，主要是通過添加燃料進(jìn)行燃燒的方式，是向廢氣中輸送一定熱量，將廢氣與添加燃料混合到一起后，即可確保廢氣正常燃燒。通過熱力燃燒處理，不僅能夠清理廢氣中的有機(jī)物，而且還有一定的粉塵處理作用，其裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，用地面積較少，維修成本不高，但操作成本高，并伴有回火風(fēng)險。

2.4.3 催化燃燒法

若廢氣成分低于爆炸下限，但在其中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖?，能夠提升化學(xué)反應(yīng)速率，使廢氣溫度提升到300±100℃后，則能夠自行燃燒，且無需較長的時間與較高的溫度條件，即可對有機(jī)廢氣進(jìn)行分解，變成自然界中常見的H2O與CO2。在實際應(yīng)用中，該方法通常會應(yīng)用到濃度較高的噴漆廢氣治理工作中，同時該方法還具有以下諸多優(yōu)勢：操作時的溫度并不是很高，廢氣燃燒時非常安全，無需對燃料進(jìn)行預(yù)熱，對保溫要求較低，反應(yīng)速度快，治理裝置體系較小，使用非常方便等。但也存在一些缺陷，如治理裝置建設(shè)投資高，需要使用大量催化劑，因而會提升廢氣治理的成本；且隨著催化劑的使用，會導(dǎo)致其催化性能逐漸降低，影響催化燃燒效果，所以要不斷添加新的催化劑；而部分催化劑具有一定毒性，在高溫狀態(tài)下可能會揮發(fā)，從而對操作人員的身體健康造成危害。

2.5 紫外－芬頓氧化法

當(dāng)前，現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展，在傳統(tǒng)廢氣治理法的基礎(chǔ)上逐漸出現(xiàn)了很多效果更加良好的方法，如紫外－芬頓氧化法（UV法）就是其中較為常見的一種。對于該治理方法來說，主要是對傳統(tǒng)芬頓法進(jìn)行改造而形成的，通過在芬頓試劑內(nèi)引入紫外線，提升了芬頓試劑的性能，從而更好地對噴漆廢氣進(jìn)行處理[9]。應(yīng)用該方法對廢氣進(jìn)行治理時，其優(yōu)勢主要包括：（1）可以保證反應(yīng)器皿內(nèi)的Fe3+、Fe2+進(jìn)行均衡循環(huán)，從而使器皿內(nèi)部構(gòu)建出良好的環(huán)境，有利于提升廢氣的處理效果，其中，硫化物、VOCs的處理效率超過90%。（2）不用加入其他物質(zhì)，只要在廢氣裝置內(nèi)安裝特定的排風(fēng)系統(tǒng)，即可完成廢氣處理的目的。（3）適用性強(qiáng)，可對濃度較高，氣量較大，且由多種不同成分形成的廢氣進(jìn)行處理，同時，運行較為穩(wěn)定，可連續(xù)運行24 h。（4）使用成本低，裝置運行能耗低，風(fēng)阻不高，能夠降低排風(fēng)動力的消耗。（5）裝置體積較小，重量不是很高，可應(yīng)用在場地較小的環(huán)境中。（6）不會產(chǎn)生二次污染。且在UV光催化的作用下，能夠?qū)τ袡C(jī)廢氣進(jìn)行充分降解，使其變成各種無害物質(zhì)，如CO2、H2O等，進(jìn)而不會對環(huán)境造成二次污染。

3 噴漆廢氣治理工程優(yōu)選方案

針對上述幾種廢氣治理方法介紹后可以發(fā)現(xiàn)，UV法的綜合效果更好，因此，在現(xiàn)代噴漆廢氣治理時，以該方法為核心可以構(gòu)建出相應(yīng)的噴漆廢氣治理裝置。該裝置由4部分構(gòu)成，分別為：收集模塊、處理塔、過濾器和UV光催化設(shè)備。

①收集模塊，主要是通過送排風(fēng)系統(tǒng)將廢氣進(jìn)行收集；② 處理塔，其上部安裝噴頭，當(dāng)廢氣傳輸?shù)教幚硭?，使其與水霧相接觸，從而形成廢水；③過濾器，是進(jìn)一步對廢水進(jìn)行處理，提升UV光催化的效果；④UV光催化設(shè)備，在常溫狀態(tài)下，向廢水中制造出一定的紫外線，以分解有機(jī)物。將該裝置應(yīng)用到實際當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，甲苯、二甲苯等有害物質(zhì)的濃度均達(dá)到規(guī)定要求，且有效降低了廢氣的治理成本。

4 總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)存在多種噴漆廢氣的處理方法，這些方法具有不同的特點與優(yōu)劣勢，因此，需要針對實際情況進(jìn)行選擇。在諸多處理方法中，紫外－芬頓氧化法治理效率較高，且治理成本較低，又不用加入其他物質(zhì)，是當(dāng)前最佳的廢氣治理方法，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。