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涂装车间VOCs处理工艺简介
作者： 发布于：2018-03-08 16:01
摘要：
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1废气处理政策
1.1相关术语
挥发性有机物：参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据规定的方法测量或核算确定的有机物。
苯系物：苯、甲苯、二甲苯（对-二甲苯、间-二甲苯、邻-二甲苯）、苯乙烯及三甲苯（1,3,5-三甲苯、1，2,4-三甲苯和1,2,3-三甲苯）等的合计。
1.2政策背景
2016年7月6日山东省环境保护厅与山东省质量技术监督局联合发布《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）于2017年1月1日实施。本部分规定了山东省汽车制造业挥发性有机物排放控制和监测要求，以及标准的实施与监督等有关要求。山东省汽车制造业排放水污染物、除挥发性有机物外的其他大气污染物、恶臭污染物、环境噪声适用相应的国家和地方标准，产生固体废物的鉴别、处理和处置适用相应的国家固体废物污染控制标准。
此标准适用于现有汽车制造企业挥发性有机物排放管理，以及汽车制造业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收、排污许可证核发及其投产后的大气污染物排放管理。
1.3政策规定
1.3.1法规标准
根据《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）电动汽车为M类、N类汽车，其涂装生产线VOCs排放浓度规定值。
1.3.2山东省大气排污收费政策
大气排污收费征收范围：2017年1月1日起，在试点行业基础上，结合山东省排放制定进程，对汽车制造业、家具制造业和铝型材工业开征VOCs排污费。
为更有效的控制以及激励企业VOCs排放治理，现企业VOCs排污收费将按照不同级别进行征收：企业VOCs排放浓度值在规定排放限值75-100%（含）的，排污费按收费标准征收；VOCs排放浓度值在50-75%（含）的，按标准的75%征收；VOCs排放浓度值低于50%（含）的，排污费减半征收。
企业VOCS排放浓度高于国家或山东省规定排放限值，或者VOCs排放量高于规定排放总量指标的，按山东省规定的征收标准加一倍征收排污费。企业生产工艺装备或产品属于国家规定的淘汰类的，按山东省规定的征收标准加一倍征收排污费。
2涂装车间现状
2.1涂装车间生产线介绍
涂装车间生产线有：前处理电泳线、电泳烘干、打磨涂胶线、中涂喷漆线、中涂烘干、中涂打磨、面漆喷涂线、面漆烘干、精饰、塑料件喷涂线、塑料件烘干，其中VOCS产生环节为电泳烘干、涂胶PVC喷涂、中涂喷漆线、中涂烘干、面漆喷涂线、面漆烘干、塑料件喷涂线、塑料件烘干。
2.2涂装车间VOCs
2.2.1涂装车间VOCs成分
目前涂装车间普遍使用油漆物料成分比较复杂。
根据表2中涂装车间VOCS成分得：涂装车间VOCS成分复杂，且成分物质沸点温度较高，沸点区间范围较广（111-196.8℃）。
2.2.2涂装车间VOCs的特点
1）喷漆室、流平室处理气量非常大、温度低、湿度高、VOCS浓度低；塑料烘干室、中涂烘干室、面漆烘干室和电泳烘干室处理气量小、温度高、VOCS浓度高。
2）废气含易燃易爆挥发性有机物，安全方面应重点考虑。
3）废气中VOCS的成分主要有二甲苯、三甲苯、四甲苯、醋酸丁酯等，组分比较复杂，且沸点大多比较高（117.6-196.8℃）。
4）PVC底涂室、点修补室由于溶剂使用量小，经测算其排放浓度能达到山东省《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》的规定，为降低设备投资，可单独排放。
2.3VOC排污收费
2017年1月1日山东省将实施《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）。根据现场初步计算：
1)目前涂装车间VOCS含量远超标准规定限值，如不进行相关废气处理，根据排污收费政策，每年将交付数百万元排污费；
2）增加相关废气处理措施后，根据不同的处理效果会产生不同的排放量，较未处理前节省约数百万元/年。
3废气处理方案
为保证涂装车间排放废气浓度达到《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）规定标准，需进行一定的废气处理措施。通过了解现在制造业中存在的废气处理工艺有：UV光解催化氧化、活性炭吸附-脱附+催化燃烧、沸石转轮吸附+RTO，结合工艺原理、处理能力、处理效率、使用寿命等多方面考虑对这三种处理工艺进行介绍对比。
3.1UV光解催化氧化
3.1.1工艺流程
UV催化氧化废气处理基本工艺流程
3.1.2系统原理
UV光解氧化废气净化装置采用高强度纳米紫外线破坏、分解大分子链为小分子链，再利用臭氧和烃基自由基、催化剂进行催化氧化，使有机物变为二氧化碳和水。
Ⅰ破坏裂解阶段：采用特制高强度纳米紫外线光管在处理装置内产生高能C波段（253.7波段）紫外线，破坏破坏、裂解有机物分子链，改变物质结构，将大分子物质裂解、氧化成为低分子物质或无害物质，如水、二氧化碳。
Ⅱ催化氧化阶段：采用高强度纳米紫外线光管在处理装置内产生高能C波段（185波段）紫外线，此波段紫外线光束可分解空气中的氧分子产生游离的活性氧，游离氧因电子状态不稳定极易与氧分子结合产生臭氧。臭氧对有机物具有极强的氧化作用，可裂解恶臭气体分子键、破坏细菌的DNA，达到脱臭杀菌的目的。
3.1.3UV光解处理能力
根据UV光解废气处理原理得，此处理方案的处理关键点为通过特制纳米紫外灯管发射的辐射能量破坏裂解有机物分子键链接。
根据相关化学计算破坏裂解阶段使用的253.7波段紫外线能量为：471.35KJ/mol，催化氧化阶段使用的185波段紫外线能量为：676.37KJ/mol。
根据表3数据得，UV光解装置中253.7波段的紫外线能量不能破坏大部份物质的一个分子键，无法将污染物分子中的C、H破解单出，同时无法在催化阶段与氧分子结合为CO2和H2O。因此UV光解催化氧化工艺无法完全处理涂装车间的VOCs。
3.1.4执行标准
UV光解催化氧化废气处理大豆执行标准为《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。此标准与山东省发布《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）标准进行对比。
根据表4中污染物排放标准对比，《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中污染物的排放浓度标准远低于山东省发布《挥发性有机物排放标准第一部分：汽车制造业》（DB37/2801.1-2016）标准。
3.1.5方案结论
根据UV光解处理原理能力以及其执行标准方面得：UV催化氧化处理工艺只能处理涂装废气中小部分污染物质，无法完全处理涂装车间排放的废气，废气排放浓度无法达到标准要求。UV催化氧化不适于涂装车间VOC处理，建议汽车涂装行业废气处理工艺不予采纳UV催化氧化处理技术。