來源:《環(huán)境保護(hù)》 作者:寧淼 劉偉等
摘要：工業(yè)涂裝涉及行業(yè)廣,VOCs污染防治應(yīng)結(jié)合不同行業(yè)特點(diǎn)確定差異化的防治技術(shù)路線,采取全過程的污染防治措施。生產(chǎn)源頭應(yīng)使用低（無）VOCs含量涂料;生產(chǎn)過程采用高噴涂傳遞效率的涂裝工藝和設(shè)備,加強(qiáng)有機(jī)原輔材料存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)配、使用中無組織排放的控制;末端治理應(yīng)完善有機(jī)廢氣收集系統(tǒng),提升治理水平。同時(shí),建立工業(yè)涂裝工序的管理體系,加快出臺(tái)相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn),落實(shí)企業(yè)自行監(jiān)測(cè)、臺(tái)賬記錄、定期報(bào)告和信息公開制度。
引言
工業(yè)涂裝由于使用涂料及稀釋劑中含有大量有機(jī)溶劑，涂裝前清洗脫脂、涂裝后設(shè)備清潔、換色清洗等步驟也需消耗有機(jī)溶劑，因此由有機(jī)溶劑揮發(fā)逸散形成VOCs排放。工業(yè)涂裝涉及行業(yè)眾多，涵蓋汽車、船舶、集裝箱、家具、通訊設(shè)備及其他電子終端產(chǎn)品、通用設(shè)備、專用設(shè)備和電氣機(jī)械及器材制造等;VOCs排放量大，約占整個(gè)工業(yè)源VOCs排放量的20%以上，且排放富含芳香烴和含氧有機(jī)物等光化學(xué)反應(yīng)活性大、毒性高的物質(zhì)，因此我國應(yīng)對(duì)工業(yè)涂裝工序VOCs排放予以重點(diǎn)管控。
工業(yè)涂裝VOCs排放現(xiàn)狀
行業(yè)構(gòu)成
根據(jù)《中國涂料工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)，2015年，我國涂料總產(chǎn)量1710.82萬噸，2016年涂料總產(chǎn)量達(dá)1899.78萬噸，同比增長7.2%，其中工業(yè)涂料產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量的2/3以上，約1305萬噸。在工業(yè)涂料中，僅有約15萬噸的汽車原廠涂料、7萬噸的水性木器涂料和138萬噸的粉末涂料屬于低(無)VOCs含量的涂料，其他均為溶劑型涂料，添加稀釋劑后的即用狀態(tài)下VOCs含量在50%～70%，使用過程中排放大量VOCs。
考慮到涂料生產(chǎn)基本處于供需平衡狀態(tài)，依據(jù)2016年全國不同類型業(yè)涂料生產(chǎn)情況及其VOCs含量平均水平，采取物料衡算方法估算工業(yè)涂裝的VOCs產(chǎn)生量及其行業(yè)分布情況。如圖1所示，2016年，由汽車原廠涂料、汽車修補(bǔ)涂料、木器涂料、鋼結(jié)構(gòu)涂料、集裝箱涂料、船舶涂料、工程機(jī)械涂料、卷材涂料生產(chǎn)消費(fèi)產(chǎn)生的VOCs約318萬噸，由其他分散在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)、起到工業(yè)品裝飾保護(hù)及各類鋼鐵設(shè)施防腐功能的一般工業(yè)涂料使用產(chǎn)生的VOCs約467萬噸。目前，排放量較大的行業(yè)為木器生產(chǎn)、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和汽車整車制造與修補(bǔ)，VOCs排放量分別占工業(yè)涂裝工序的12%、10%和7%。
VOCs種類
依據(jù)涂料有機(jī)組分測(cè)試，合并排放測(cè)試結(jié)果，總結(jié)工業(yè)涂裝企業(yè)排放的主要VOCs種類見表1?？梢?，使用溶劑型涂料的工業(yè)涂裝工序VOCs排放苯系物檢出率較大，其MIR值和FAC值均較大，光化學(xué)反應(yīng)活性較強(qiáng)，對(duì)O3和PM2.5的生成均產(chǎn)生較大影響。
工業(yè)涂裝工序VOCs污染防治對(duì)策
工業(yè)涂裝作為表面制造工藝的一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，涉及眾多行業(yè)，因此工業(yè)涂裝工序的治理應(yīng)在全面推進(jìn)的基礎(chǔ)上，突出重點(diǎn)行業(yè)，選擇行業(yè)集中度高、VOCs排放強(qiáng)度大，同時(shí)治理技術(shù)成熟、治理改造難度小的行業(yè)，先行開展VOCs治理。汽車、船舶、集裝箱、家具、工程機(jī)械、卷材、鋼結(jié)構(gòu)七大行業(yè)較為集中，產(chǎn)生的VOCs占全部工業(yè)涂裝工序的40%以上，應(yīng)作為工業(yè)涂裝工序重點(diǎn)控制的行業(yè)。
實(shí)施“源頭—過程—末端”的全過程污染防治
由于工業(yè)涂裝工序VOCs排放主要源自涂料、稀釋劑及其他有機(jī)溶劑產(chǎn)品的使用，減少工業(yè)涂裝工序VOCs排放首先應(yīng)考慮源頭控制，目前主要的方式是采用粉末涂料、水性涂料、高固體分涂料、紫外光固化等低(無)VOCs含量的涂料。其中，粉末涂料中不含VOCs，涂裝過程中除產(chǎn)生涂料粉塵外，基本不產(chǎn)生VOCs，使用粉末涂料替代溶劑型涂料，VOCs排放可以削減95%以上;水性、高固體分、紫外光固化涂料VOCs含量低，與傳統(tǒng)溶劑型中低固體分涂料相比，可減少VOCs排放50%左右。
對(duì)于涂裝工藝過程，不同類型工業(yè)產(chǎn)品采用不同涂裝工藝和涂裝設(shè)備，因此理論上并不存在一成不變的涂裝工藝和設(shè)備。然而，目前我國的工業(yè)涂裝企業(yè)普遍采用具有低噴涂傳遞效率的手動(dòng)空氣噴槍進(jìn)行噴涂作業(yè)，噴涂傳遞效率通常只有25%～40%左右，產(chǎn)生過量噴涂問題，增加了涂料消耗和涂裝過程的VOCs排放量。因此，工業(yè)涂裝企業(yè)可通過進(jìn)行涂裝工藝及設(shè)備改進(jìn),依據(jù)工業(yè)產(chǎn)品的材質(zhì)和形狀，選擇空氣輔助無氣噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂、輥涂、浸涂等高傳遞效率的涂裝工藝，減少工業(yè)涂裝過程的VOCs排放。
對(duì)于末端治理，目前存在兩方面因素制約綜合去除效率的提升，一是無組織排放導(dǎo)致的有廢氣收集效率低下問題，二是考慮經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)可行性、運(yùn)行穩(wěn)定可靠程度的技術(shù)篩選。為控制VOCs無組織排放，涂、稀釋劑、清洗劑等含VOCs原輔材料儲(chǔ)存、輸送、調(diào)配應(yīng)密閉，宜采用集中供料系統(tǒng)。涂裝工序各環(huán)節(jié)及涂裝設(shè)備清洗過程應(yīng)在獨(dú)立密閉空間或設(shè)備中進(jìn)行，污染排放區(qū)域符合負(fù)壓操作并設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)儀表，或建設(shè)帷幕式氣罩，將有機(jī)廢氣的收集效率提高到80%以上。對(duì)于末端治理設(shè)施的建設(shè)，工業(yè)涂裝企業(yè)涂裝排氣筒和烘干排氣筒，分別安裝末端處理設(shè)備。涂裝工序有機(jī)廢氣含有漆霧，且廢氣風(fēng)量大、濃度低，一般采用組合工藝進(jìn)行治理，如水簾除霧+多級(jí)過濾+顆粒炭吸附+水蒸汽解吸+冷凝回收技術(shù)、水簾除霧+水吸收塔吸收+吸附濃縮—燃燒技術(shù)、水簾除霧+水吸收塔吸收+低溫等離子體凈化技術(shù)。而烘干工序產(chǎn)生的有機(jī)廢氣濃度和溫度較高，通常采用蓄熱催化燃燒(RCO)或者蓄熱直接燃燒(RTO)技術(shù)凈化，對(duì)燃燒后產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收，可以充分利用廢氣中有機(jī)物的熱值，直接回用于烘房的加熱，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益，而且凈化效果良好，廢氣凈化后可以達(dá)標(biāo)排放。
針對(duì)不同重點(diǎn)行業(yè)確定差異化的VOCs防治技術(shù)路線
不同行業(yè)的工業(yè)涂裝工序VOCs排放環(huán)節(jié)、排放特征以及適用的污染控制技術(shù)差別較大，因此應(yīng)對(duì)各行業(yè)實(shí)施差異化控制，篩選合適的可行技術(shù)。其中集裝箱、汽車、家具制造等行業(yè)應(yīng)重在源頭控制，全面推進(jìn)低(無)VOCs含量涂料替代;船舶、工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)等行業(yè)應(yīng)采取源頭控制和末端治理相結(jié)合的方式，重點(diǎn)在于提升有機(jī)廢氣的收集效率和末端治理水平;對(duì)于卷材制造行業(yè)，末端治理技術(shù)較為成熟，重點(diǎn)是做到行業(yè)內(nèi)所有企業(yè)應(yīng)治盡治。具體各行業(yè)VOCs治理的技術(shù)路線如下。
集裝箱制造行業(yè)應(yīng)在整箱打砂、箱內(nèi)涂裝、箱外涂裝、底架涂裝和木地板涂裝等工序全面使用水性涂料替代溶劑型涂料;對(duì)使用溶劑型涂料的一次打砂工序，推廣采用輥涂涂裝工藝;加強(qiáng)廢氣收集和處理，并配套建設(shè)吸附回收、吸附燃燒、吸附等高效治理設(shè)施。汽車制造行業(yè)應(yīng)在中涂、底色漆環(huán)境推廣使用水性涂料，或全面使用高固體分涂料，配套使用“三涂一烘”“兩涂一烘”或免中涂等緊湊型涂裝工藝;對(duì)噴漆與流平、烘干等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢氣，分別建立有機(jī)廢氣分類收集系統(tǒng)，采取吸附燃燒、燃燒等末端治理措施。家具制造行業(yè)重點(diǎn)針對(duì)木質(zhì)家具等大力推廣使用水性、紫外光固化涂料，全面使用水性膠黏劑;加強(qiáng)廢氣分類收集與處理，對(duì)噴漆、烘干廢氣要采取吸附、吸附燃燒和燃燒等末端治理措施。
船舶制造行業(yè)在機(jī)艙內(nèi)部、上建內(nèi)部推廣使用水性涂料，對(duì)于溶劑性涂料應(yīng)優(yōu)先采用高固分涂料;優(yōu)化涂裝工藝，將涂裝工序提前至分段涂裝階段，力爭實(shí)現(xiàn)60%以上的涂裝作業(yè)實(shí)現(xiàn)密閉噴涂施工，推廣使用高壓無氣噴涂、靜電噴涂等高效涂裝技術(shù);強(qiáng)化車間廢氣收集與處理，配套采取吸附燃燒、燃燒等治理措施。工程機(jī)械制造行業(yè)推廣使用高固體分、粉末涂料，試點(diǎn)推行水性涂料;積極采用自動(dòng)噴涂、靜電噴涂等先進(jìn)涂裝技術(shù);加強(qiáng)廢氣的收集與治理，噴漆與烘干廢氣采用吸附燃燒、燃燒等方式進(jìn)行處理。鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)大力推廣使高固體分涂料，試點(diǎn)推行水性涂料;大力推廣高壓無氣噴涂、空氣輔助無氣噴涂、熱噴涂等涂裝技術(shù)，限制空氣噴涂使用;逐步淘汰鋼結(jié)構(gòu)露天噴涂，推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)進(jìn)入車間作業(yè)，建設(shè)廢氣收集與治理裝置。
卷材制造行業(yè)全面推廣使用自動(dòng)輥涂技術(shù);加強(qiáng)烘烤廢氣收集，配套建設(shè)燃燒等高效治理措施。
建立完善工業(yè)涂裝VOCs控制管理體系
一是加快出臺(tái)工業(yè)涂裝排放標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)上，建議針對(duì)VOCs排放量大、排放集中、對(duì)居民生活影響顯著的重點(diǎn)行業(yè)，如汽車、家具、船舶、集裝箱、汽修等，依據(jù)各自差異化的治理技術(shù)路線，制定有針對(duì)性的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)其他工業(yè)涂裝工序制定統(tǒng)一排放控制標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到工業(yè)涂裝VOCs排放以無組織排放為主的特征，應(yīng)轉(zhuǎn)變管控思路，由原有的末端控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿^程控制，采用的VOCs控制指標(biāo)，應(yīng)涵蓋有機(jī)原輔材料如涂料、油墨等VOCs含量限值指標(biāo)，工藝過程包括工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備、運(yùn)行操作要求，末端排放包括有組織排放、無組織排放濃度限值，以及生產(chǎn)全過程的VOCs排放總量控制指標(biāo)。
二是建立工業(yè)涂裝VOCs監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系。加強(qiáng)地市、區(qū)縣等基層環(huán)保執(zhí)法人員裝備和能力建設(shè)，配備便攜式VOCs檢測(cè)儀，強(qiáng)化對(duì)工業(yè)涂裝企業(yè)VOCs排放的日常監(jiān)管。將汽車、集裝箱、家具、船舶、工程機(jī)械、卷材、鋼結(jié)構(gòu)等工業(yè)涂裝重點(diǎn)行業(yè)納入重點(diǎn)排污單位名錄，“十三五”期間對(duì)主要排污口安裝污染物排放自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。推進(jìn)VOCs重點(diǎn)排放源廠界環(huán)境VOCs監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)。企業(yè)每年至少開展1次VOCs廢氣處理設(shè)施進(jìn)、出口濃度監(jiān)測(cè)和廠界無組織監(jiān)控濃度監(jiān)測(cè)。
三是強(qiáng)化工業(yè)涂裝的環(huán)境臺(tái)賬管理。各類涉及工業(yè)涂裝的企業(yè)應(yīng)針對(duì)工業(yè)涂裝工序建立環(huán)境管理臺(tái)賬，逐步完善有機(jī)廢氣的監(jiān)測(cè)臺(tái)賬，有機(jī)廢氣處理設(shè)施的運(yùn)行臺(tái)賬，含VOCs有機(jī)原輔材料的消耗臺(tái)賬包括使用量、廢棄量、去向及其VOCs含量，有機(jī)廢氣處理耗材(吸附劑、催化劑等)的用量和更換及轉(zhuǎn)移處置臺(tái)賬。臺(tái)賬保存期限不得少于三年。
四是全面實(shí)施工業(yè)涂裝企業(yè)的排污許可管理。建立健全涉及工業(yè)涂裝工序行業(yè)的排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)程序、監(jiān)督管理要求及相關(guān)技術(shù)規(guī)范等?！笆濉逼陂g，工業(yè)涂裝重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)全面推行排污許可制度，京津冀及周邊地區(qū)、長三角區(qū)域、珠三角區(qū)域應(yīng)加快實(shí)施進(jìn)程。通過排污許可管理，落實(shí)各行業(yè)源頭使用低(無)VOCs含量涂料，過程規(guī)范涂料的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)配、使用等無組織排放控制要求，末端完善廢氣收集和提升治理水平的要求，落實(shí)企業(yè)自行監(jiān)測(cè)、臺(tái)賬記錄、定期報(bào)告和信息公開制度，推進(jìn)企業(yè)全面達(dá)標(biāo)排放。
