1 引言

近年來(lái)，全國(guó)各地連續(xù)多日的霧靄天氣，使大氣污染防治引起社會(huì)和政府的高度關(guān)注，相應(yīng)的綜合治理措施也在公眾和媒體的關(guān)注下，以前所未有的速度和力度展開(kāi)。2013年6月14日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議頒布了《全國(guó)大氣污染防治十項(xiàng)措施》（簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)十條”），9月12日，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“計(jì)劃”），這是我國(guó)第一份全國(guó)性的空氣污染治理規(guī)劃，也被認(rèn)為是我國(guó)有史以來(lái)最為嚴(yán)格的大氣治理計(jì)劃?！缎袆?dòng)計(jì)劃》提出到2017年，全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物（PM2.5 ）濃度比2012年下降10%以上；京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右。

PM2.5的來(lái)源不僅僅是顆粒物，還有化學(xué)反應(yīng)生成物。因此《計(jì)劃》的發(fā)布將帶來(lái)更加嚴(yán)格的VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的減排和防治要求。在VOCs減排方面，中國(guó)一貫重視不夠，但其數(shù)量實(shí)際超過(guò)二氧化硫和氮氧化物，是形成PM2.5和臭氧的重要因素。VOCs排放不同于二氧化硫和氮氧化物，其排放源分散，廣泛存在于石化、噴涂、印刷、制鞋、家具等行業(yè)，對(duì)于監(jiān)管和治理的挑戰(zhàn)更大。環(huán)保部在今年2月發(fā)布的《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染防治技術(shù)政策（試行）》征求意見(jiàn)稿提出，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、污染物排放量大的地區(qū)，應(yīng)在國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定特別排放限值或制定實(shí)施嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，對(duì)工業(yè)污染源治理，征求意見(jiàn)稿提出，將制定嚴(yán)格、完善的國(guó)家和地方工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，明確各行業(yè)排放控制要求；盡快制定工業(yè)煙（廢）氣中VOCs、氨的國(guó)家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)等。這意味著不僅對(duì)VOCs的排放監(jiān)管將加強(qiáng)，VOCs的排放標(biāo)準(zhǔn)也將提高。這種形勢(shì)將為所有排放VOCs的生產(chǎn)企業(yè)，包括鋁型材噴涂行業(yè)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

2 VOCs的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

在鋁材噴涂行業(yè)，對(duì)VOCs的認(rèn)識(shí)存在兩個(gè)誤區(qū)，一是以三苯代替VOCs，認(rèn)為沒(méi)有三苯排放或三苯排放達(dá)標(biāo)即可，另一個(gè)是認(rèn)為采用水性涂料無(wú)VOCs排放。VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds）的英文縮寫(xiě)。美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）對(duì)VOC的定義是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。ASTM D3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。世界衛(wèi)生組織(WHO，1989）對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的定義為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱(chēng)。有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語(yǔ)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4618/1-1998和德國(guó)DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)VOC的定義是，在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機(jī)液體和/或固體。同時(shí)，德國(guó)DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)定VOC含量時(shí)，又做了一個(gè)限定，即在通常壓力條件下，沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于250℃的任何有機(jī)化合物。實(shí)際上，從環(huán)保出發(fā)，VOCs的定義分為二類(lèi)，一類(lèi)是普通意義上的VOCs定義，只說(shuō)明什么是揮發(fā)性有機(jī)物，或者是在什么條件下是揮發(fā)性有機(jī)物；另一類(lèi)是環(huán)保意義上的定義，也就是會(huì)產(chǎn)生危害的那一類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物。在我國(guó)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 16297-1996中，雖然沒(méi)有對(duì)VOCs排放做直接規(guī)定，但實(shí)際通過(guò)對(duì)非甲烷總烴指標(biāo)對(duì)VOCs的排放做了總量限制，同時(shí)又對(duì)苯、甲苯、二甲苯等做了規(guī)定。非甲烷總烴（NMHC）通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔铮ㄆ渲兄饕荂2～C12）。之所以排除甲烷，是認(rèn)為除了爆炸燃燒和高濃度窒息影響外，甲烷在空氣中即使達(dá)到高濃度也不會(huì)對(duì)健康造成危害。而其他所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔镆呀?jīng)證明了的對(duì)健康的影響包括對(duì)中樞神經(jīng)的麻醉作用，對(duì)皮膚的刺激，以及對(duì)造血功能的影響等。除直接對(duì)人體健康有害外，在一定條件下非甲烷總烴經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，形成PM2.5等，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成更大危害。例如，已有研究證明PM2.5超標(biāo)和肺癌的高發(fā)和致死成顯著的正相關(guān)性。因此，環(huán)保上所指VOCs和非甲烷總烴是一致的。它包含所有碳原子在2~12的碳?xì)浠衔铩娡科髽I(yè)積極采用不含三苯的溶劑型涂料，可有效降低較具有健康危害的三苯排放，但其他溶劑仍在標(biāo)準(zhǔn)限制之列，必須滿(mǎn)足非甲烷總烴的排放限制和排放速率要求。水性涂料目前被廣泛視為環(huán)保產(chǎn)品，但實(shí)際上由于涂料性能的要求，水性涂料不可避免含有VOCs，如成膜助劑、抗凍劑、乳液的殘留單體等。在水性涂料的噴涂中，仍需考慮非甲烷總烴的排放超標(biāo)問(wèn)題。

另外，值得注意的是VOCs排放附帶的氣味問(wèn)題。由于大量的鋁型材噴涂企業(yè)和生活區(qū)混雜，氣味影響成為針對(duì)鋁型材噴涂企業(yè)的環(huán)保投訴的重要原因。無(wú)論是為了滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，還是為了避免氣味投訴，從保護(hù)職工和人民群眾的健康出發(fā)、從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，鋁型材噴涂企業(yè)應(yīng)高度重視VOCs排放的控制和治理。

3 鋁材噴涂有機(jī)廢氣處理方案的選擇

目前工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)中的有機(jī)廢氣處理工藝主要分為分解和回收兩類(lèi)（如圖一所示）。這些處理工藝有些比較成熟，有些則存有爭(zhēng)議。在這些工藝中，通過(guò)燃燒將VOCs分解為H2O和CO2是比較徹底的治理工藝。燃燒法不存在選擇性，在800~1200℃高溫下，絕大部分VOCs都被分解。由于燃燒法在高溫下運(yùn)行，因此投資和運(yùn)行費(fèi)用也是所有治理工藝中最高。在噴涂有機(jī)廢氣治理中，由于空氣中有機(jī)物熱值低，大部分的燃燒工藝均需要添加燃料助燃。廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實(shí)踐中針對(duì)大風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣主要通過(guò)采用活性炭或其他吸附劑對(duì)VOCs進(jìn)行富集，再通過(guò)催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）等工藝來(lái)徹底分解的工藝路線；針對(duì)小風(fēng)量中高濃度的有機(jī)廢氣，則主要通過(guò)催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）處理。對(duì)鋁合金表面噴涂有機(jī)廢氣處理工藝路線的選擇主要是通過(guò)回收富集VOCs盡量減小焚燒爐的規(guī)模，通過(guò)回收熱能減少燃料或輔助加熱，以減少投資和日常運(yùn)行費(fèi)用。但即便如此，實(shí)踐中噴涂企業(yè)仍對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和日常管理感到頭痛。

分解法中生物分解工藝主要依靠微生物分解有機(jī)物，運(yùn)行費(fèi)用較低。但是由于生物分解需要的時(shí)間長(zhǎng)，因此生物分解工藝所需占地面積較大，一般工廠難以滿(mǎn)足生物分解所需的空間要求。同時(shí)，生物分解的VOC種類(lèi)有一定限制，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來(lái)確定處理效果。而光催化、等離子、電暈等方法在實(shí)踐中的處理效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

與燃燒法相比，由于不需要裂解分子，而只需要改變VOCs的狀態(tài)，因此回收法的運(yùn)行費(fèi)用和投資都較低?；厥辗ㄖ型ㄟ^(guò)吸附回收VOCs適用范圍最廣，而冷凝、膜分離和吸收等工藝均要對(duì)VOC的種類(lèi)、濃度等進(jìn)行分析，有針對(duì)性的加以采用。

吸附回收處理的主要工藝路線如圖2所示。

吸附回收處理的關(guān)鍵技術(shù)在于吸附劑的選擇，脫附再生工藝設(shè)計(jì)和回收后溶劑的處理。由于吸附具有富集VOCs的作用，因此非常適合作為前級(jí)工藝，提高后續(xù)處理的效果和經(jīng)濟(jì)性。吸附也已成為VOCs處理的基本工藝，但只有使吸附劑脫附才能既使得吸附劑可以再生使用，又能為最終處置VOCs創(chuàng)造條件。吸附處理作為一種歷史悠久的傳統(tǒng)工藝，只有和后續(xù)的脫附再生、最終處理相結(jié)合才能發(fā)揮最大效果。采用合適的工藝使得脫附后的VOCs可以回收再利用，無(wú)論是再用于生產(chǎn)，還是用于其他可利用環(huán)節(jié)，都可以實(shí)現(xiàn)廢棄物的再資源化，實(shí)現(xiàn)“減少排放”到“回收資源”的巨大轉(zhuǎn)變。而從資源回收角度，直接利用最具有價(jià)值，再利用的路線越長(zhǎng)，價(jià)值越低。實(shí)踐證明，吸附回收是一種性?xún)r(jià)比較高的處理工藝，但要發(fā)揮這種工藝的優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，還需要對(duì)這種工藝加以創(chuàng)新改進(jìn)。

4 吸附回收處理工藝的改進(jìn)

廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實(shí)踐中主要在下列方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）吸附劑的選擇

活性炭作為通用吸附劑得到廣泛應(yīng)用，活性炭具有比表面積大、孔徑分布豐富的特點(diǎn)，但是活性炭也有不適用的場(chǎng)合。某些VOCs可以穿過(guò)活性炭造成吸附失效。收到活性炭耐溫性能影響，不能用于高沸點(diǎn)VOCs和熱風(fēng)脫附場(chǎng)合。而分子篩具有孔徑分布均勻，耐溫性好的特點(diǎn)。在實(shí)踐中，可根據(jù)吸附種類(lèi)采用活性炭、活性炭纖維、分子篩、以及活性炭和分子篩混合物作為吸附劑，從而擴(kuò)大吸附回收工藝的使用范圍。

（2）吸附床的結(jié)構(gòu)

改善吸附床的結(jié)構(gòu)主要目的是為了在脫附時(shí)取得最佳的傳熱效果，從而減少用于脫附的蒸汽或熱風(fēng)的使用量。改善后的結(jié)構(gòu)將大幅減少蒸汽或熱風(fēng)的消耗，從而最大限度節(jié)約脫附能耗。

（3）蒸汽和熱風(fēng)的選擇

蒸汽焓值遠(yuǎn)高于熱風(fēng)，在脫附時(shí)發(fā)生相變，具有較高的傳熱效率和脫附效果，且安全性較高。但在對(duì)高沸點(diǎn)VOCs進(jìn)行脫附時(shí)，由于需要高溫蒸汽，則無(wú)疑加大了脫附工藝的難度。此時(shí)可考慮選用熱風(fēng)脫附。

（4）回收溶劑的處理

對(duì)于價(jià)值較高、組份單一的液態(tài)VOCs溶劑，可采用靜置、蒸餾等方式提純直接回用至生產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)資源回收。對(duì)于價(jià)值較低的混合溶劑，可噴入已建鍋爐燃燒回收熱值，實(shí)現(xiàn)間接利用，而無(wú)需專(zhuān)門(mén)建造昂貴的焚燒爐。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)比不同的鋁型材噴涂有機(jī)廢氣處理工藝，指出吸附回收工藝的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)和適用范圍，介紹本公司對(duì)這種工藝的改進(jìn)，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“減少排放”和“回收資源”，協(xié)助噴涂鋁材生產(chǎn)廠家滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的VOC排放標(biāo)準(zhǔn)并回收VOCs資源。綜上所述，鋁型材噴涂工廠應(yīng)高度重視VOCs的治理，及早研究，以滿(mǎn)足排放日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。吸附回收工藝是一種性?xún)r(jià)比較高的處理工藝，通過(guò)研發(fā)創(chuàng)新，該工藝可同時(shí)實(shí)現(xiàn)“減少排放”和“回收資源”，通過(guò)回收VOCs既滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，又實(shí)現(xiàn)資源的再生利用。