噴淋活性炭吸附法在家具行業VOC治理中的應用

家具廠在生產家具的過程中，噴涂工序均不可避免地產生大量揮發性有機物(VOCs)，若不對其進行處理，將對周邊環境造成嚴重影響。廣東某家具廠主要產品為木質家具，有機廢氣產生源為噴漆房，原有處理工藝僅為水簾柜噴淋除霧，不能滿足相關環境標準的要求，廠方希望對這種狀況進行徹底整改。

由于噴漆廢氣中涉及VOC成分復雜，具有排放濃度較低(一般<200mg/m3)、含大量漆霧粉塵等特點，治理難度較大，經工藝比選采取了噴淋-活性炭吸附組合工藝對其進行綜合治理。

1工藝比選

工業上常用的有機廢氣凈化方法有吸收法、吸附法、冷凝法、生物法、光催化降解、燃燒法等。

吸收法是選用合適的液體吸收劑吸收去除氣態污染物，如水中加入酸堿液體、表面活性劑等制成吸收劑，將有機污染物進行吸收從而得到凈化，對甲苯等凈化效率可高達91.26%[1]。通常采用的設備為填料塔或噴淋塔。

吸附法主要利用多孔性吸附材料來吸附廢氣中的污染物，吸附劑種類繁多。家具行業最常用的吸附劑是活性炭，具有性能穩定、抗腐蝕等優點，能適用于吸收大風量、低濃度的有機廢氣。

工業上常用的是固定床吸附裝置，優點是設備結構簡單，操作方便，吸附劑磨損小，缺點是需定期更換吸附劑。

冷凝法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，分離回收有價值的有機物，多適用于濃度高、有回收價值的有機廢氣處理。

生物法是將廢氣與微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解成無害的無機物。由于有機廢氣中的成分在水中溶解度較低，氣液相傳質存在較大阻力，微生物處理效率較低[2]，目前家具行業上的應用實例較少，技術上有待探索和完善。

光催化降解技術主要是利用催化劑的光催化活性，氧化吸附在催化劑表面的目標污染物，以實現VOCs的降解，適用于處理低濃度、大風量氣體。然而光催化降解產物主要為親水性VOCs[3]，形成二次污染物，其處理效率有待提高。

燃燒法是將廢氣中的有機物燃燒氧化，徹底轉換成CO2和H2O以達到凈化的目的。燃燒法可分為直接燃燒、熱力燃燒、催化燃燒、蓄熱燃燒等類型。高濃度可燃有機廢氣可采用直接燃燒法，低濃度有機廢氣若采用燃燒法須額外補充熱能或采用蓄熱燃燒法。相對而言，燃燒法的初期投資和運行費用較高，在家具行業應用較少。

家具廠使用的油漆在調漆時須添加色精、固化劑和稀釋劑等助劑，成分復雜，張斌[4]檢測油漆廢氣化學成分中主要有苯系物(46.8%)和烷烴(27.2%)，其中含量高的有甲苯、乙苯、二甲苯、辛烷、壬烷等，且噴漆廢氣中含大量的漆霧粉塵，粉塵粒徑較小，絕大部分在10μm以下。

基于噴漆廢氣的多相屬性和復雜成分，單一處理方式難以取得理想的凈化效率，擬采用組合工藝處理噴漆廢氣。考慮到投資和占地、改造難度及工藝的成熟性，本工程采取了噴淋-活性炭吸附的組合工藝處理噴漆廢氣。

2工藝介紹

本工程將保留原有的水簾柜裝置，噴漆廢氣在通過水簾柜裝置攔阻較大顆粒的漆霧后，進入旋流板+填料組合噴淋塔。噴淋塔中投加堿性專用除漆劑，促使漆粒形成較大的基團并沉降下來，同時噴淋液也可以吸收一定量的VOCs。

有機廢氣經噴淋塔處理后，經干式過濾器除濕處理后，進入活性炭吸附裝置。利用多孔性活性炭吸附劑的吸附作用，脫除廢氣中的VOCs，經凈化后的氣體通過15m高的排氣筒排放。

2.1設計參數

設計風量：為保證噴漆廢氣的收集效率，根據噴漆房的規模，3臺設備設計風量分別為20000m3/h、25000m3/h、35000m3/h。

廢氣成分：VOCs濃度<200mg/m3。

廢氣溫度：常溫。

生產時間：每天8h。

排放標準：執行《家具制造行業揮發性有機化合物排放標準》(DB44814-2010)，即苯≤1mg/m3，甲苯和二甲苯合計≤20mg/m3，總VOCs≤30mg/m3。

2.2主要設備

以其中一套設備為例，介紹主要設備參數如下：

噴淋塔：設計風量35000m3/h，塔徑、塔高為φ2.6m×5.8m，塔板層數為1層旋流板+2層填料+1層除霧，設計空塔氣速1.5m/s，液氣比2L/m3，循環液量60m3/h。

活性炭吸附裝置：設計風量35000m3/h，空塔風速0.5~1.0m/s，選擇顆粒狀的活性炭作為吸附劑，裝炭量4m3。

3運行效果分析

有機廢氣凈化設施運行半年后，根據環境監測站的監測結果對其凈化效果進行分析，分析結果見表1所示。廢氣進口測點位于噴淋塔前部管道，出口測點位于排氣筒上，苯系物和VOCs的測定采用氣相色譜法。

為保證噴漆房的有機廢氣收集率，凈化設施的設計風量一般較大，VOCs的濃度較低(30.62~111.73mg/Nm3)，凈化后VOCs排放濃度為12.23~23.79mg/Nm3，苯排放濃度為0.07~1.57mg/Nm3，甲苯與二甲苯排放濃度為11.03~95.09mg/Nm3，排放濃度可滿足《家具制造行業揮發性有機化合物排放標準》(DB44-814-2010)要求。

表1環保設施的凈化率

4技術經濟分析

3臺設備的總設計風量為80000Nm3/h，總風機功率100kW，每天運行8小時，每年運行300天。過濾材料每年更換50次，每臺每次8m2。人工費按2000元/月計算。運行費用見表2。

表2環保設施運行費用

從表中可知，該廠有機廢氣凈化設施年運行費用為13.464萬元，每萬立方米廢氣的處理費用僅為8.12元，運行費用中主要的支出為電費(45%)，其次為過濾材料費(22%)和人工費(18%)。

5結語

家具廠采用噴淋-活性炭吸附組合工藝處理噴漆廢氣，處理效率為69%~86%，處理后廢氣排放濃度可滿足廣東省地方標準。該法對處理大風量低濃度的噴漆廢氣凈化效果理想，無二次污染，具有經濟技術可行性。