浙江省工业涂装源头控制与末端治理技术探讨

浙江省工业涂装源头控制与末端治理技术探讨

付超 1，滕富华 1，马新华 2，缪孝平 1，陆建海 1

（ 1.浙江省环境保护科学设计研究院 浙江 杭州 310007； 2.浙江省涂料工业协会 浙江 杭州 310012）

摘 要：工业涂装是浙江省主要的VOCs排放行业，是重要的削减源之一。源头控制是VOCs减排的最佳选择。通过对浙江省典型工业涂装企业走访调研，总结了粉末、水性、高固体分、辐射固化等低VOCs含量的涂料在工业涂装行业的应用推广情况，分析了两种末端治理技术的成效与存在的问题。结果表明：低VOCs含量涂料在浙江省工业涂装行业中已有较多应用案例，但市场占有率仍然偏低。工业涂装行业从源头控制到末端治理，VOCs减排潜力很大。

关键词：工业涂装；涂料；源头控制；末端治理；VOCs

工业涂装使用的溶剂型涂料中含有大量挥发性有机物（VOCs），2015年浙江省源清单调查数据表明，我省表面喷涂VOCs的排放量为20.5167万吨，位居全省第一，占全省VOCs工业源的25.1%，是重要的VOCs工业排放源。此外已有监测结果表明，工业涂装废气排放中富含苯系物、含氧挥发性有机物(OVOC) 等活性强、毒性大的VOCs物质^［1-3］。研究表明，VOCs是形成细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）的重要前体物，是诱发雾霾天气的主要因素^[4-5]。

通过对我省典型工业涂装企业走访调研，本文总结了粉末、水性、高固体分、辐射固化等低VOCs含量的涂料在工业涂装行业的应用推广情况，分析了两种末端治理技术的成效与存在的问题，以期能促使我省工业涂装企业使用低VOCs含量涂料，从源头减排做起，同时兼顾末端治理，促进挥发性有机物总量减排。

1、浙江省工业涂装行业概况

根据浙江省涂料工业协会的数据，2018年我省工业涂料年使用量总计为43.13万吨，其中家具制造行年使用涂料量最多，为9.49万吨，占比22%。铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造年使用涂料量占总量的19%，其次是金属制品制造18%，电气机械及器材制造和设备制造，两者占比相当，都在14%左右。

我省于2015年开展了全省VOCs基数调查，基于第一轮调查的相关数据，我省共统计相关涂装的VOCs企业数量1497家，其中，90%以上为喷涂企业，涉及涂装的重点区域主要有杭州装备制造、永康和诸暨五金、温岭泵和电机、整车（宁波、台州、金华、杭州）、汽摩配（萧山、温岭、瑞安）、造船（宁波、舟山、台州）、乐清（工业电器及元件）、萧山彩钢、嘉善、玉环和温州（家具）等。

在统计的1497家企业中，仅有797家填报了处理设施，约占53.2%，其余企业基本属于无治理设施情况。大部分企业采用了活性炭处理或水喷淋等简单的处理方式，且处理方法十分多样化。

2、工业涂装行业VOCs源头控制技术

工业涂装工序VOCs排放主要源自涂料产品中的挥发性有机溶剂，源头控制是VOCs减排的最佳选择。目前最主要的源头控制技术是使用粉末、水性、高固体分、辐射固化等低VOCs含量的涂料。

2.1、粉末涂料

粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，其固含量接近100%，基本不含有机溶剂等低沸点物质。与使用传统溶剂型涂料相比，使用粉末涂料能减少95%左右的VOCs排放。

粉末涂料在我省木质家具制造、金属制日用品制造、汽车零部件及配件制造、金属门窗制造等方面有着较广泛的应用，涂料中VOCs含量极低（1%以下）。

2.2、水性涂料

水性涂料是以水为溶剂或以水为分散介质的涂料，一般由水性树脂、颜料、填料和其它助剂组成。水性涂料中的VOCs主要源自添加的助剂中的有机溶剂在成膜过程中的挥发，其VOCs排放量极低，只占到油性漆的0%-10%，可大大降低对环境的污染。

水性涂料在我省家具制造业、汽车整车制造、专用设备制造业、金属结构制造等行业已经有成熟应用，涂料中VOCs含量较低（15%以下）。

2.3、高固体分涂料

普通溶剂型涂料固体分含量一般在30%-50%，含有约40%左右的可挥发有机成分。高固体分涂料一般要求固体分含量在65%～85%或更高，与传统溶剂型中低固体分涂料相比，VOCs排放可以削减50%左右。

高固体分涂料在铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业、金属制品业、电子元器件制造等领域有成熟应用，涂料中VOCs含量较低（20%以下）。

2.4、辐射固化涂料

辐射固化涂料是一种利用高辐射能来引发涂膜内含不饱和键的聚合物和活性溶剂进行自由基或阳离子聚合，从而固化成膜的涂料。从组成特点来看，辐射固化涂料基本不含有机溶剂，成膜过程中基本无VOCs挥发到大气中，可大大降低对环境的污染。但辐射固化涂料成本高，且其涂装固化方式较独特，因此一定程度上限制了其大面积的推广应用。

粉末、水性、高固体分及辐射固化这四类低VOCs含量涂料在我省工业涂装行业某些领域已有较多应用，但在船壳涂装、混凝土重防腐领域，低VOCs含量涂料在产品技术和工程施工上有待进一步突破，真正被市场广泛应用尚需5年左右时间。

3、工业涂装行业VOCs末端治理技术

工业涂装行业VOCs主要产生于涂料调配过程，喷涂、辊涂等涂装过程和流平、晾干、烘干等干燥过程。涂料配置VOCs挥发量较小，废气VOCs浓度较低。涂装过程废气具有风量大、VOCs浓度低的特点。烘干过程废气具有废气量小、VOCs浓度高的特点。目前，浙江省工业涂装行业使用的涂料仍以溶剂型涂料为主，其中包含的溶剂主要为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯等。

通过对工业涂装企业走访调研，发现我省部分中小型涂装企业仍在使用低温等离子体和光催化技术，并且多数设施功率很低。《方案》中已明确指出低温等离子体、光催化及光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理。本文对此类治理技术不做探讨。

根据《方案》对建设工业涂装VOCs治污设施的要求，结合调研中了解到的典型工业涂装企业废气末端治理情况，本文建议小风量涂装企业重点采用活性炭吸附技术，中、大风量涂装企业重点采用吸附-催化燃烧技术等末端治理技术。

（1）活性炭吸附技术

通过走访调研，查看企业废气治理设施进、出口的监测数据，发现不同企业的活性炭治理设施净化效率往往相差很大，有些企业废气净化效率能达到90%左右，有些企业废气净化效率只有不到10%。造成净化效率低下的主要原因有两方面，一是部分企业未对漆雾和水汽进行有效去除，漆雾和水汽随废气一起进入到末端措施，导致活性炭吸附VOCs的效果大打折扣；二是部分企业未按设计要求对活性炭进行及时更换，活性炭吸附饱和后吸附效果将大大降低。

根据活性炭吸附技术的实际调研使用情况，企业若选用该技术，地方环保部门须加强末端治理方面的监督工作，要求企业建立废气监测台账、废气处理设施运行台账和保养台账、废气处理耗材（过滤棉、活性炭等）更换台账等。

（2）吸附-催化燃烧技术

吸附-催化燃烧法适用于较低浓度且不宜采用催化燃烧或直接燃烧来处理的有机废气，该技术一次性投资较高，更适合在一些大中型企业中应用。

调研发现吸附-催化燃烧法净化效率较高，但受不同企业吸附床风速、催化燃烧床的燃烧温度、催化剂活性等因素影响，净化效率浮动范围较宽（40-85%）。

4、结语

综上所述，工业涂装作为我省主要的VOCs排放行业，从源头控制到末端治理，VOCs减排潜力很大。其中，源头控制是VOCs减排的最佳选择。对我省典型工业涂装企业低VOCs含量涂料产品的应用情况调研发现，粉末、水性、高固体分和辐射固化这四类低VOCs含量涂料在我省工业涂装行业中已有较多应用案例，能够部分甚至全部替代溶剂型涂料，但市场占有率仍然偏低。在工业涂装各个领域推广应用低VOCs含量涂料依旧任重而道远。

[1]王海林，聂磊，李靖，等.重点行业挥发性有机物排放特征与评估分析［J］.中国科学，2012，57(19):1739－1746.

[2]席劲瑛，胡洪营，武俊良.不同行业点源产生VOC气体的特征分析［J］．环境科学研究，2014(2):134－138.

[3]高宗江.典型工业涂装行业VOC排放特征研究［D］．上海:华南理工大学，2015.

[4]鲁君，王红丽，陈长虹，等.上海市机动车尾气VOCs组成及其化学反应活性［J］．环境污染与防治，2010，32(6):19－26．

[5]王倩，陈长虹，王红丽，等．上海市秋季大气VOCs 对二次有机气溶胶的生成贡献及来源研究［J］．环境科学，2013，34(2):424－433．

作者简介：付超（1983-），男，硕士，工程师。研究方向：水性树脂开发、有机废气治理技术等研究