近幾年，霧霾天氣的增多，以及其對人民健康造成的危害的加重，人們對空氣質量的要求越來越高，不僅要金山銀山更要綠水青山的觀念深入人心。昆山開發區做為經濟比較發達的地區，更是對轄區內VOC排放企業提出了排放不僅要參照天津地方排放標準DB12/524-2014《工業企業揮發性有機物排放控制標準》的要求，而且為大幅降低VOC排放總量，提出要在滿足處理效率90%的基礎上挑戰99%的要求。這個要求給我們提出了極大的挑戰，面對這樣的要求，我們積極研究采取措施，從源頭與終端同時著手進行了分析與改善。1 自行車涂裝廢氣VOC的來源自行車涂裝，對裝飾性要求很高，過去大部分使用的是溶劑型涂料。而溶劑型涂料一般VOC含量在30~50%之間，稀釋后達到50~70%。自行車涂裝的一般工藝流程為4噴5烤，即底涂、中涂、面涂、貼標、罩光清漆，復雜的涂裝會有5噴6烤，或更多涂層。每層的工藝基本都是前補正、靜電機噴涂、后補正、流平、烘烤，VOC就從這幾道工序中揮發出來，每臺自行車涂料平均約含200g的有機溶劑，在噴涂以及烘烤過程全部釋放到大氣之中，給環境造成較大的負擔。2 降低自行車涂裝的VOC排放的途徑主要有兩個途徑，一是從源頭采用低VOC含量的涂料，一個就是對VOC進行終端治理后再排放2.1 采用低VOC含量的涂料低VOC的涂料，目前主要是粉末涂料、UV涂料、高固成分涂料以及水性涂料，而對VOC處理的工藝有吸附法、生物處理法、光催化法、燃燒法等等對于基本不含VOC的粉末涂料，由于流平不好、裝飾性差以及不適合小批量經常換色等特點，因此只有部分對裝飾性要求不高、顏色較少的零部件會采用粉末涂裝。雖然10多年前國際知名品牌杜邦、阿克蘇諾貝爾等公司有開發出一些丙烯酸樹脂的透明粉，其流平性與豐滿度、耐候性等都達到甚至超過了油漆，但是由于價格昂貴，且對色漆以及貼紙的耐溫及韌性要求較高，并沒有得到推廣，在自行車上使用的廠家還很少。UV涂料，由于要用到UV燈照射，而自行車由于結構原因，有一些死角光線不太好照到，此外，不同的顏色對光照的吸收不同，還有耐候性等問題，也制約了UV涂料在自行車上的使用。高固體份涂料，實際上在生產中已經有很多廠家在應用，可以把施工粘度下VOC控制在50%以下，但以目前情況看，環保部門并沒有把它列為推動的方向，仍然把它歸到溶劑型涂料里，而溶劑型涂料很多地方在新的涂裝項目審批時不予批準。這樣，在涂料這一塊，能夠重點發展的，也就剩下了水性涂料。雖說水性涂料還有很多項目無法與溶劑型涂料比，特別在旋碟噴涂時金屬粉的排列差別較大，還有待我們去突破。水性涂料，至少可以減少VOC排放80%，甚至更多，確實在廢氣排放這一塊的貢獻很大。經過幾年的努力，我們已經有超過50%的涂料水性化，我們也將持續努力，爭取自行車涂裝早日全水性化。2.2 自行車涂裝排放VOC進行末端治理的方法手工噴房風速一般要在0.5~1.0 m/s，靜電涂裝在0.25~0.5 m/s，一條4噴5烤的涂裝線風量都在250000m3/H左右，約85mg/m3的濃度，顯著的低濃度大風量的廢氣。對于低濃度的VOC處理的工藝有活性炭吸附法、生物處理法、光催化法、低溫等離子、燃燒法等等(見圖1)
2.2.1 活性炭吸附傳統的活性炭吸附，活性碳需求量與溶劑的比例一般為溶劑：活性碳=1:3，活性炭吸附床占用空間大，吸附飽和后不能再吸附，不及時更換將無法發揮作用。對于大批量生產的車間來說，需要經常更換，而且每次需要更換幾噸的活性炭，不僅工量大，停線時間長，而且吸附后的活性炭做為固廢處理費用也很高，整體來說運行成本較高，近些年已經越來越少采用該方法。2.2.2 活性炭吸附脫附再生為減少活性炭的使用，應用而生了活性炭吸附飽和后進行脫附與再生的工藝，通過時間控制或濃度控制來進行脫附，將脫附后高濃度的VOC進行催化燃燒或RTO的工藝。而活性炭又可以再生恢復吸附的能力，這樣活性炭大約可以延長使用壽命到2年左右。由于活性炭易燃，脫附溫度不能太高，高了存在自燃的不安全的隱患，一般脫附溫度在120℃左右，存在脫附不完全的情況，效率會由初期的80%一直往下降，逐漸降低，到更換時效率可能只有50%不到。2.2.3 分子篩沸石轉輪吸附脫附再生為解決安全脫附、再生后的吸附效率問題，近些年又發展起了分子篩沸石轉輪技術，吸附效率可達90%~95%。由于沸石轉輪耐高溫，不易燃，轉輪常規脫附溫度可以設置在200℃以上，涂裝過程使用的大部分的有機溶劑可以脫附下來，將沸石轉輪的吸附效率一直維持同樣的水準，由于這個特點，也使得其使用壽命更長，可以達到10年時間。而且由于沸石轉輪是連續轉動，吸附、脫附、降溫連續進行，大大減少了吸附材料用量，處理同樣的廢氣需要的吸附材重量只有活性炭的大約5%左右，不僅減少了處理固廢的成本，而且大大減少了空間的占用。2.2.4 濃縮后VOC處理方法——冷凝法、RCO、RTO脫附下來的高濃度VOC,有采取冷凝法的，也有采用燃燒法的。冷凝法多用于高濃度、成份單純且具回收價值的VOC廢氣處理，冷凝后的液體還需要再進行處理，很少在涂裝廢氣處理中采用[1]。使用更多的是采取燃燒法，將有機廢氣中的VOC直接氧化燃燒為二氧化碳和水排放于大氣中。常用的氧化燃燒方法為催化燃燒或直接燃燒，為節省能源，一般都會用陶瓷蓄熱保溫，基本上是使用RTO與RCO兩種工藝。RCO是通過增加貴金屬催化劑降燃燒溫度降到300℃左右，減少能源消耗的方法，但是催化劑一般8000小時要更換易中毒失效，更換成本較高，燃燒效率在95%。RTO是在約760℃以上直接將VOC燃燒的方法，燃燒效率高，可以達到99%。2.2.5 其他治理方法除了以上介紹的吸附、脫附、濃縮氧化的工藝外，還有低溫等離子+催化燃燒，以及UV光催化技術等，低溫等離子效率在90%左右，同時也存在火災隱患。而UV光催化技術，效率約85%，燈管壽命及波長的衰減也對效率造成影響。3 自行車VOC處理效率99%的方法探討比較以上各種處理工藝，活性炭效率約80%而且脫附再生后還會逐漸降低，分子篩沸石轉輪效率約90~95%，RCO燃燒效率約95%，只有RTO燃燒能夠達到99%以上的效率。但自行車涂裝排放的為標準的大風量低濃度的VOC，遠沒有達到能夠直接燃燒的濃度，如果不加任何濃縮的燃燒，將只能是大量燒天然氣少量燒VOC，會造成能源的極大浪費，減排而不節能，這個既不是企業想看到的也不是政府想要的結果。前邊介紹到的活性炭約80%而且還會逐漸降低，分子篩沸石轉輪約90~95%，吸附效率如果達不到99%，那么透過吸附材料的廢氣就無法達到去除99%的效果，它與RTO燃燒后的廢氣匯合到煙囪還是達不到綜合處理99%的效果。挑戰99%的處理效率的設計一時間陷入了無解的境地。經過搜索各種資源，未能找到可以達到99%效率的合適過濾材料，后我們還是考慮在沸石轉輪上想辦法。經過與青島華世潔公司多次探討，我們設計了兩級過濾的處理方案，即涂裝廢氣經過兩道沸石轉輪過濾，次處理90~95%，剩余5~10%，第二次再將剩余5~10%處理掉90%，終達到過濾99%的效果，后在煙囪與RTO燃燒過99%的廢氣匯合，總體設計上達到99%的效率(見圖2)。
分子篩沸石轉輪二級過濾+RTO的工藝，有VOC濃縮以及高溫燃燒，安全設計相當重要。在整個系統里設計了多項安全措施,分別為系統與噴漆房聯鎖設計、應急排空設計、分子篩轉輪噴淋設計、分子篩定期高溫脫附、VOC在線檢測二級報警連鎖控制系統、新風稀釋保護措施、燃燒器的安全控制、低壓爆破片、阻火器(回火防止器)、壓力泄放閥等等，確保了濃度異常、溫度異常、壓力異常出現時設備能夠及時報警，必要時停機以及采取緊急措施等保護設備的安全。4 結語自行車涂裝VOC的排放減少，可以通過采用水性涂料源頭減少，亦可通過末端治理減少油性涂料的VOC排放。通過分析比較，對于自行車涂裝大風量低濃度的廢氣，可以采取二級分子篩轉輪+RTO的工藝，挑戰99%的處理效率。
