噴漆廢氣處理工程技術(shù)規(guī)范
1 適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機械、電氣設(shè)備、家電、汽車、船舶、家具等行業(yè)噴漆廢氣處理工程的設(shè)計、施工、驗收以及運行管理的技術(shù)要求,可作為環(huán)境影響評價、可行性研究、設(shè)計施工、環(huán)境保護驗收及建成后運行與管理的技術(shù)依據(jù)。
2 規(guī)范性引用文件
(1)環(huán)境保護有關(guān)法律法規(guī)
(2)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB162971996
3 總體設(shè)計
3.1 一般規(guī)定
3.1.1酸洗廢水處理工程的設(shè)計建設(shè),除應(yīng)遵守本技術(shù)規(guī)范外,還應(yīng)符合國家現(xiàn)行的相關(guān)強制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
3.1.2應(yīng)根據(jù)工業(yè)企業(yè)酸洗廢水的水質(zhì)、水量、處理要求、處理目的等條件確定酸洗廢水處理工程的處理規(guī)模和處理工藝,做到保護環(huán)境、經(jīng)濟合理、技術(shù)可靠。
3.1.3處理工程技術(shù)方案的選擇應(yīng)符合環(huán)境影響評價報告書批復(fù)文件的要求,滲濾液處理后出水應(yīng)穩(wěn)定達(dá)到GB8978 1996和有關(guān)地方排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
4 工藝技術(shù)要求
噴涂工序包括噴涂、流平和烘干,每個工序均有VOC排放。某汽車噴涂金屬車間底色漆,在噴漆室、流平室及烘干室的VOC產(chǎn)生量分別為60% 、35%、5%,罩光漆在3個工序的產(chǎn)生量分別為50%、20%和30% 。噴漆室或噴涂工序主要污染物為VOC和漆霧(顆粒物),流平和烘干工序主要污染物為VOC。漆霧顆粒微小(絕大部分在10μm以下)、黏度大、易黏附在物質(zhì)表面,凈化有機廢氣之前必須去除漆霧,然后再進一步去除廢氣中的甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等揮發(fā)性有機物。
目前國內(nèi)外漆霧處理方法包括:過濾法、低溫冷凝法、油吸收法、水吸收法等,較多采用的是過濾法和水吸收法。經(jīng)過除霧處理后的噴涂廢氣和流平、烘干廢氣主要含有揮發(fā)性有機物,還需經(jīng)一步凈化治理。
凈化處理方法, 目前比較廣泛使用的有液體吸收法、直接燃燒法、催化燃燒法和活性炭吸附等四種不同的方法。活性炭吸附法凈化率可達(dá)95%以上, 若無再生裝置, 則運行費用太高;液體吸收法凈化率只有60%-80%, 這種方法實際應(yīng)用存在吸收效率不高、油霧夾帶現(xiàn)象, 一般難以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn), 而且存在著二次污染問題; 催化燃燒法凈化率也可達(dá)95%, 但適合于處理高濃度、小風(fēng)量且廢氣溫度較高的有機廢氣, 而噴漆廢氣中的“ 三苯”濃度一般低于300mg/m3, 因此采用催化燃燒法處理也不合適。
目前大部分工廠在處理噴漆廢氣時采用水簾洗滌裝置或顆粒炭吸附法, 水簾洗滌法處理后的噴漆廢氣一般達(dá)不到《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297- 96中的標(biāo)準(zhǔn)。顆粒炭吸附法一般未采取再生措施, 設(shè)施運行一定時間后需更換新炭。
5 工藝流程及參數(shù)
5.1 吸附法
吸附法是利用活性炭對有機成分的吸附作用,使有害成分從氣體中分離出來。在處理有機廢氣的方法中,吸附法應(yīng)用極為廣泛,與其他方法相比具有去除效率高、凈化徹底、能耗低、工藝成熟等優(yōu)點;缺點主要是當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其它雜質(zhì)時,吸附劑容易失效。吸附法主要適用于低濃度的有機廢氣凈化。決定吸附法處理效率的關(guān)鍵是吸附劑。對吸附劑的要求一般是具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu),內(nèi)表面大,吸附性能好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐酸堿、耐水、耐高溫高壓,對空氣阻力小等特點,常用的吸附劑有活性炭、活性氧化鋁、人工氟石、爐灰渣等。在目前應(yīng)用的吸附劑中活性炭性能最好,應(yīng)用最廣泛。
活性炭又分顆粒狀和纖維狀兩類,相比較而言,顆粒狀活性炭氣孔均勻,除小孔外,還有0.5-5μm的大孔,比表面積一般為600~1600m2/g,被處理氣體要從外向內(nèi)擴散,通過距離較長,所以吸附解吸均較慢,經(jīng)過氧化處理過的顆粒狀活性炭具有更強的親和力,一般用于固定床式活性炭吸附法。而纖維狀活性炭氣孔均較小,比表面積大,它是靠分子間相互引力發(fā)生吸附,相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),是物理吸附過程,小孔直接開口向外,氣體擴散距離短,吸附解吸均較快,一般用于吸附濃縮法。固定床式活性炭吸附法適用于排放的有機廢氣濃度為0-0.1mg/m3,風(fēng)量為0-48000m3/h 的工程;吸附濃縮法適用于有機廢氣濃度為0-0.6mg/m3,風(fēng)量為0-600000m3/h的工程。
傳統(tǒng)的吸附式
廢氣處理設(shè)備均采用GAC ( Granular Aativated Carbon) 作為廢氣凈化的吸附材料。它們通常采用過熱蒸氣解吸回收。由于吸附器和風(fēng)閥需要承受過熱蒸氣的壓力和廢氣廢水的侵蝕,其床身通常由厚鋼板焊接成圓筒形罐,設(shè)備重,體積大。再加上GAC 吸附器本身的工作阻力大,通常相當(dāng)于HAC的八倍左右,GAC 噴漆廢氣處理系統(tǒng)所配排氣風(fēng)機的運行功率大、噪音大。HAC(蜂窩狀活性碳)是由一定配比的吸附劑材料和粘接劑組成,經(jīng)過一定的制備工藝形成獨特的蜂窩狀活性炭構(gòu)造的吸附材料。它具有阻力小、結(jié)構(gòu)合適、孔徑分布合理、濕度影響小、吸附性能好的特點。采用HAC 作為廢氣凈化吸附材料的噴漆廢氣處理系統(tǒng)通常采用熱風(fēng)解吸,催化燃燒凈化有機廢氣。這樣,吸附器和風(fēng)閥承受較低的風(fēng)壓,沒有廢水的侵蝕,可以用較薄的鋼板制造。因此,HAC 噴漆廢氣處理系統(tǒng)具有以下特點:(1)一次完成廢氣處理工作,無二次廢水污染;(2)造價低, 設(shè)備投資可降低20%~30 %;(3)節(jié)省能源,運行費用可降低30 %左右;(4)重量輕,占地面積少;(5)設(shè)備制造、安裝周期短,維修方便。HAC 與GAC 相比,在大風(fēng)量、低濃度的廢氣凈化處理作業(yè)中,有明顯的優(yōu)勢,為噴漆廢氣處理系統(tǒng)的普及推廣應(yīng)用提供了一條新途徑。
5.2 熱破壞法
熱破壞法是目前工藝設(shè)備比較成熟、應(yīng)用比較廣泛的一種方法。有機化合物的熱破壞是十分復(fù)雜的,包含一系列高分子分解、聚合及自由基反應(yīng),最重要的有機化合物破壞機理是氧化和熱分解。熱破壞法可分為直接火焰燃燒法、催化燃燒法和蓄熱式直接火焰燃燒法等。
5.2.1直接火焰燃燒法
直接火焰燃燒法是一種有機物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。在多數(shù)情況下,有機物濃度較低,不足以在沒有輔助燃料時燃燒。直接火焰燃燒和催化燃燒法適用于有機廢氣濃度為0.1-1.4mg/m3, 發(fā)熱值3345kJ/m3,風(fēng)量在0-33000m3/h的工程。對于高濃度的有機廢氣處理,在適當(dāng)溫度和停留時間條件下,可達(dá)到95%以上的處理效率。
5.2.2催化燃燒法
催化燃燒凈化是利用各種工業(yè)廢氣可以燃燒的特性,將廢氣經(jīng)吸附劑濃縮后, 在催化劑和較低溫度(200-400℃)下進行無火焰燃燒, 將有機廢氣氧化分解為二氧化碳和水的技術(shù)或者將含有鹵素及其他元素的有機物轉(zhuǎn)化生成鹵化氫, 二氧化硫及很少的二氧化氮或其它金屬氧化物, 再經(jīng)過吸收等凈化措施將有害氣體徹底轉(zhuǎn)化為無害氣體的一種凈化方法。
催化劑一般分為三種類型。貴金屬催化劑、非貴金屬催化負(fù)載型催化劑、復(fù)合氧化物催化劑與稀土(復(fù)合)氧化物催化劑。對于噴漆廢氣的催化燃燒, 采用非貴金屬催化負(fù)載型催化劑蜂窩載體, 充分利用其高比表面, 壓力降較片粒狀低, 機械強度大、耐磨、而寸熱沖擊的優(yōu)良性能。同時為防止催化劑中毒, 在廢氣進入反應(yīng)器前預(yù)處理裝置, 消除廢氣中的粉塵和毒物, 定期進行再生和清洗工作。
5.2.3蓄熱式直接火焰燃燒法
蓄熱式直接火焰燃燒法是在2個燃燒室的下部分別放置一層蓄熱材料,2個燃燒室交替工作:一個燃燒室的蓄熱層在廢氣燃燒時積蓄熱量,而廢氣進入另一個燃燒室前經(jīng)過蓄熱層進行預(yù)熱,預(yù)熱溫度為250℃,燃燒室燃燒溫度為800-870℃,詳見圖1 。此系統(tǒng)熱效率可達(dá)95%以上,廢氣處理效率可達(dá)98 %以上。該方法適用于有機廢氣濃度為112-910mg/m3?,風(fēng)量在4200-300000m3/ h的高濃度大風(fēng)量的工程。
5.3 生物膜法
就是將微生物固定附著在多孔性介質(zhì)填料表面,并使污染空氣在填料床層中進行生物處理,將污染物除去,并使之在空隙中降解成CO2、H2O和中性鹽。此方法適用于低濃度的有機廢氣處理,是研究治理有機廢氣的前沿和熱點技術(shù)。
5.4 組合工藝
5.4.1吸附濃縮-催化燃燒工藝
對于大流量、低濃度的有機廢氣,燃燒或催化燃燒處理費用太高,不經(jīng)濟。利用炭吸附具有處理低濃度和大氣量的優(yōu)勢,先用活性炭捕獲廢氣中的有機物,然后用很小流量的熱空氣來脫附,這樣可使VOC富集10-15倍,大大地減少了處理廢氣的體積,使后處理設(shè)備的規(guī)模也大幅度地降低。把濃縮后的氣體送到催化燃燒裝置中,利用催化燃燒處理較高濃度的特點來消除VOC。催化燃燒放出的熱量可以通過間壁換熱器來預(yù)熱進入炭吸附床的脫附氣,降低系統(tǒng)的能量需要量。該技術(shù)利用炭吸附處理低濃度和大氣量的特點,又利用催化床處理適中流量、高濃度的優(yōu)勢,形成一非常有效的集成技術(shù)。?
5.4.2霧化洗滌—超細(xì)過濾工藝及吸附—催化燃燒工藝:
噴漆廢氣中漆霧顆粒微小、粘度大,易粘附物質(zhì)表面,凈化有機廢氣前必須去除漆霧。傳統(tǒng)的漆霧去除方法一般采用水洗式噴漆室,該方法凈化效率低,無法達(dá)到前處理要求。通過實驗及工程實踐表明,霧化洗滌—超細(xì)過濾工藝去除漆霧效果顯著,效率高達(dá)90%以上。
1.工藝流程說明
噴漆廢氣產(chǎn)生于工件涂裝的噴漆工作臺,高壓空氣噴射出的油漆大部分留在工件上,其它的隨著廢氣帶出,形成漆霧粉塵。這些粉塵含量不高,粒徑較小,絕大部分在10?m以下,若未經(jīng)處理,將很快堵塞活性炭微孔,使活性炭失效。噴漆廢氣經(jīng)過霧化洗滌塔凈化處理,由于螺旋進氣及在高級霧化作用下,氣液充分接觸,廢氣中細(xì)小粉塵、未凝固的油漆顆粒及少量的有機廢氣被洗滌液吸收,廢氣由洗滌塔內(nèi)絲網(wǎng)除沫器脫水后進入干式超細(xì)過濾器,對粉塵進行深度處理,確保廢氣中粉塵完全脫除。
廢氣進入兩臺JY型吸附床, 有機氣體被活性炭吸附, 干凈氣體由排氣筒外排。一臺吸附床經(jīng)脫附再生后處于備用狀態(tài)。脫附再生時, 啟動催化燃燒床電加熱器, 預(yù)熱空氣, 并送入吸附床加熱活性炭, 活性炭達(dá)到一定溫度后, 吸附的有機氣體解析出來, 送入催化燃燒床, 在催化作用下, 有機氣體燃燒放熱,燃燒尾氣主要回用于活性炭加熱脫附, 部分外排。通過催化燃燒床使活性炭再生, 并完全凈化廢氣。
2.主要設(shè)備工藝有:
霧化洗滌塔。是粉塵、漆霧的預(yù)處理設(shè)備, 也可去除少量的有機氣體。選用高級霧化系統(tǒng), 洗滌液可霧化成微小、均勻的液滴, 使氣液充分接觸, 可去除細(xì)微顆粒。
干式超細(xì)過濾器。能較完全地去除粉塵、漆霧,從絲網(wǎng)除沫器帶出的少量水汽也可截除。