一、概述
在汽車、摩托車、自行車、輪船、飛機、家用設備、機械設備、建材及家具等行業中,需要對其表面進行噴漆或烤漆處理,以達到裝飾、美觀和等功效。涂料在施工和固化過程中,需要使用大量溶劑,這些揮發性的物在使用過程中會釋放出來,并排放到大氣中,廢氣中的揮發性物稱為VOC,大多數物為毒性危險的空氣污染物,不但對人們的身體健康造成直接危害,對人們賴以生存的大氣也同樣造成破壞。
二、噴烤漆行業廢氣的特點和危害
1廢氣的特點
噴烤漆行業的廢氣,廢氣量大,,含有的物種類多,一般烤漆行業的廢氣含有三苯、醇類、酮類、醚類、酉旨類等物。
2廢氣的危害
噴烤漆行業的廢氣中含有的物種類多,其中以“三苯”含量高,危害大,苯、甲 苯和二甲 苯都為無色、有芳香氣味的,沸點為80.1℃,是揮發性物,都具有易揮發、易燃的特點。
三、噴烤漆行業廢氣處理工藝選擇
1活性炭吸附法
活性炭吸附是目前較廣泛使用的回收技術,其原理是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結構,將廢氣中的VOC捕獲。將含VOC的廢氣通過活性炭床,其中的VOC被吸附劑吸附,廢氣凈化而排入大氣。當炭吸附達到飽和后,對飽和的炭床進行脫附;通入水蒸氣加熱炭層,VOC被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物,一起離開炭吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝為液體。若VOC為水溶性的,則用精餾將液體混合物提純;若為水不溶性,則用沉析器直接回收VOC。炭吸附技術主要用于VOC濃度小于5000ppm的情況。適于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場合。
活性炭吸附系統常用來處量200~100000m3/h,濃度范圍在20~5000ppm的氣體。設備的尺寸取決于氣量和濃度?;钚蕴课较到y的投資費用不高,操作靈活,運行成本與其他方法相比通常也較低??刹捎脽峥諝?、水蒸氣或熱氮氣進行。產生的濃污染氣體需進一步采用冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方法處理。由于此時處理的是小氣量的濃縮氣流,故二級處理的費用減低?;钚蕴吭谑褂煤偷倪^程中會不斷地損失其吸附容量,因此在使用時間后需全部換。
纖維活性炭由于其微孔直接面向氣流,表現出良好的吸附、脫附性能,因而可采用較短的吸附、脫附周期。另外,由于炭纖維較普通活性炭的金屬含量低(約少50%~90%),對鹵代氫的催化作用小,不會造成會引起腐蝕作用的水解作用,也不會出現炭床悶燒現象。
2吸收法
吸收法系利用液體(吸收液)之溶解作用,以去除排氣中可溶解之成分。在污染控制上系利用吸收操作選擇性,去除某些具污染性的氣體成分,以達到減少污染排放的目的。伴隨溶質之廢氣從吸收塔塔底進入,而吸收劑從塔頂進入進行吸收接觸。自塔頂流出的氣體為經處理過的干凈氣體,可徑行排放或導入其它單元處理,而從塔底流出的液體則送入單元使用。
吸收塔依據所產生的氣液交界面的型態可區分為三類,即薄膜式吸收塔、噴射式吸收塔、泡沫和液滴式吸收塔。至于工業上常用之吸收設備有噴霧塔、文式洗滌塔、填充塔、板狀塔等數種。一般處理含物之廢氣使用填充塔或板狀塔。其中填充塔通常被用于處理含腐蝕性物質或有起泡/阻塞傾向之液體,或使用板狀塔時會產生過壓降者。板狀塔常用于需要內部冷卻或因吸收劑流量較低以致無法潤濕填充物之情況下,因此通常會用在大規模吸收操作。廢氣進入吸收塔后,吸收劑由上往下與廢氣接觸,將廢氣中可溶于吸收劑之成份吸收出來,而處理過后的干凈氣體則由塔頂流出。由塔底流出之吸收劑可由汽提回收V0C成份后,重復進入填充塔使用或進入處理廠中處理。
3冷凝法
冷凝是一種將排放氣體的溫度降低至沸點之下,以凝結氣態物質的物理程序,普遍應用于原料或產品之分離及純化,也可作為初步控制揮發性物之用。冷凝分離效率在50~85%之間,冷凝較適于大型冷凍儲槽排放回收之用,因為冷凝只改變物質的相態,而不會影響其成份,而且程序簡單,如果排放氣流中物質純度高,則不須控制。排放氣體的流量上限約為55Nm3/min,流量過高或氣流中含有大量無法冷凝的氣體時,冷凝器的熱交換面積需求過大,不符合經濟價值。
針對物較常用的冷凝器為管殼式熱交換器,冷凝液體(冷媒)由管中通過,氣體由殼部分通過,在管外遇冷凝結。非接觸性管殼式冷凝器是蒸氣冷凝較常用的設備,冷凝氣體的選擇視凝結溫度而異,冷卻水是較低廉的冷卻液,但其用途受溫度限制。物之排放處理用冷凝器很少使用冷卻水,因為排放氣體的壓力約為常壓(1大氣壓),一般揮發性物質的凝結點多低于冷卻水溫度(攝氏25度~40度之間),使用冰水、冰鹽水、或氟氯碳化物一類的冷凍劑。
4熱焚化法
熱焚化原理是將廢氣直接在高溫的火焰下燃燒,其所含的揮發性物經由激烈氧 化,轉化成二氧 化碳和水。熱焚化爐通常具有耐火材襯里并在爐端設有燃燒器,進流廢氣和燃燒空氣在預混室內充分混合,然后進入燃燒室焚化。爐體的設定溫度和滯留時間是決定去除效率的主要因素,其隨廢氣組成和含量多寡而異,通常設計爐溫約在700~800℃,滯留時間約0.5秒。至于欲處體中的氧氣含量在10%以下或一氧 化碳濃度太高時,則需要在800℃以上的處理溫度。
熱焚化法較大優點是去除揮發性物的效果良好(正常操作可達)且操作容易。其缺點是因高溫操作,燃料消耗量大,燃料費用可觀;且因高溫燃燒時,易生成氮氧 化物(NOx)的次公害;若處體中含有硫、鹵素等成份,其燃燒氧 化時硫氧 化物(SOx)和鹵化物等氣體會同時排出,所以排氣處理裝置及爐體設計時須予注意,通常得配合洗滌塔等設備以避免造成二次污染排放。在的考慮下,排放流體VOC濃度一般限制于LEL(低爆炸限值)的25%,因此,當VOC的時,加以稀釋。
5生物處理法
針對臭味及揮發性物質所衍生的空氣污染,以生物技術處理,具有率且低成本的優點,具有市場競爭力。適用于含V0C<100mg/m3之中低濃度排氣處理。生物法主要的處理方式乃是在常溫常壓下,利用微生物將污染物氧 化分 解成CO2、H2。及鹽類,并同時以污染物之碳源作為能量來源。一般應用在VOC控制上的生物處理法有生物濾床法及生物滴濾塔法類,介紹如下:
(1)生物濾床法
生物濾床法系污染物質由氣相傳輸至濕潤之生物膜中,被固定在填料表面的微生物進行氧 化分 解作用,使污染物轉化為水、二氧 化碳及的鹽類,故無二次污染問題,濾床的主要填充物質包含生物膜所依附的固體外,尚包括營養鹽、分散度改良劑及酸堿度緩沖劑等。生物濾床法具有設備及操作費用低廉的優點,但是濾料易產生干化及酸化,置換且性不佳,是其缺點。
(2)生物滴濾塔法
生物滴濾塔法其生物作用原理與生物濾床法類似,但其塔中填充物多為木材、陶瓷及塑料等物質,此外還包含循環水系統以控制PH值變化及去除生成的鹽類。污染物質被循環液體吸收捕集傳輸進入生物膜后,被固定于生物膜上的微生物分 解。由于生物滴濾塔法的操作條件較為復雜且需自動監控系統控制,故設備費用較高。但其塑料等材質所構成的濾床將使其壓損低于濾床法,且無濾料酸化或干化的置換問題,為其優點。但當負荷過高時,易形成生物厭氣狀態與剝落等問題,是其缺點。因此,石化工廠在選擇處理中低濃度的廢氣時,可進一步評估生物處理技術之可行性。