來源:《環境保護》 作者:寧淼 劉偉等
摘要：工業涂裝涉及行業廣,VOCs污染防治應結合不同行業特點確定差異化的防治技術路線,采取全過程的污染防治措施。生產源頭應使用低（無）VOCs含量涂料;生產過程采用高噴涂傳遞效率的涂裝工藝和設備,加強有機原輔材料存儲、轉運、調配、使用中無組織排放的控制;末端治理應完善有機廢氣收集系統,提升治理水平。同時,建立工業涂裝工序的管理體系,加快出臺相關排放標準,落實企業自行監測、臺賬記錄、定期報告和信息公開制度。
引言
工業涂裝由于使用涂料及稀釋劑中含有大量有機溶劑，涂裝前清洗脫脂、涂裝后設備清潔、換色清洗等步驟也需消耗有機溶劑，因此由有機溶劑揮發逸散形成VOCs排放。工業涂裝涉及行業眾多，涵蓋汽車、船舶、集裝箱、家具、通訊設備及其他電子終端產品、通用設備、專用設備和電氣機械及器材制造等;VOCs排放量大，約占整個工業源VOCs排放量的20%以上，且排放富含芳香烴和含氧有機物等光化學反應活性大、毒性高的物質，因此我國應對工業涂裝工序VOCs排放予以重點管控。
工業涂裝VOCs排放現狀
行業構成
根據《中國涂料工業統計年鑒》統計，2015年，我國涂料總產量1710.82萬噸，2016年涂料總產量達1899.78萬噸，同比增長7.2%，其中工業涂料產量占涂料總產量的2/3以上，約1305萬噸。在工業涂料中，僅有約15萬噸的汽車原廠涂料、7萬噸的水性木器涂料和138萬噸的粉末涂料屬于低(無)VOCs含量的涂料，其他均為溶劑型涂料，添加稀釋劑后的即用狀態下VOCs含量在50%～70%，使用過程中排放大量VOCs。
考慮到涂料生產基本處于供需平衡狀態，依據2016年全國不同類型業涂料生產情況及其VOCs含量平均水平，采取物料衡算方法估算工業涂裝的VOCs產生量及其行業分布情況。如圖1所示，2016年，由汽車原廠涂料、汽車修補涂料、木器涂料、鋼結構涂料、集裝箱涂料、船舶涂料、工程機械涂料、卷材涂料生產消費產生的VOCs約318萬噸，由其他分散在國民經濟各個行業、起到工業品裝飾保護及各類鋼鐵設施防腐功能的一般工業涂料使用產生的VOCs約467萬噸。目前，排放量較大的行業為木器生產、鋼結構生產和汽車整車制造與修補，VOCs排放量分別占工業涂裝工序的12%、10%和7%。
VOCs種類
依據涂料有機組分測試，合并排放測試結果，總結工業涂裝企業排放的主要VOCs種類見表1。可見，使用溶劑型涂料的工業涂裝工序VOCs排放苯系物檢出率較大，其MIR值和FAC值均較大，光化學反應活性較強，對O3和PM2.5的生成均產生較大影響。
工業涂裝工序VOCs污染防治對策
工業涂裝作為表面制造工藝的一個生產環節，涉及眾多行業，因此工業涂裝工序的治理應在全面推進的基礎上，突出重點行業，選擇行業集中度高、VOCs排放強度大，同時治理技術成熟、治理改造難度小的行業，先行開展VOCs治理。汽車、船舶、集裝箱、家具、工程機械、卷材、鋼結構七大行業較為集中，產生的VOCs占全部工業涂裝工序的40%以上，應作為工業涂裝工序重點控制的行業。
實施“源頭—過程—末端”的全過程污染防治
由于工業涂裝工序VOCs排放主要源自涂料、稀釋劑及其他有機溶劑產品的使用，減少工業涂裝工序VOCs排放首先應考慮源頭控制，目前主要的方式是采用粉末涂料、水性涂料、高固體分涂料、紫外光固化等低(無)VOCs含量的涂料。其中，粉末涂料中不含VOCs，涂裝過程中除產生涂料粉塵外，基本不產生VOCs，使用粉末涂料替代溶劑型涂料，VOCs排放可以削減95%以上;水性、高固體分、紫外光固化涂料VOCs含量低，與傳統溶劑型中低固體分涂料相比，可減少VOCs排放50%左右。
對于涂裝工藝過程，不同類型工業產品采用不同涂裝工藝和涂裝設備，因此理論上并不存在一成不變的涂裝工藝和設備。然而，目前我國的工業涂裝企業普遍采用具有低噴涂傳遞效率的手動空氣噴槍進行噴涂作業，噴涂傳遞效率通常只有25%～40%左右，產生過量噴涂問題，增加了涂料消耗和涂裝過程的VOCs排放量。因此，工業涂裝企業可通過進行涂裝工藝及設備改進,依據工業產品的材質和形狀，選擇空氣輔助無氣噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂、輥涂、浸涂等高傳遞效率的涂裝工藝，減少工業涂裝過程的VOCs排放。
對于末端治理，目前存在兩方面因素制約綜合去除效率的提升，一是無組織排放導致的有廢氣收集效率低下問題，二是考慮經濟成本、技術可行性、運行穩定可靠程度的技術篩選。為控制VOCs無組織排放，涂、稀釋劑、清洗劑等含VOCs原輔材料儲存、輸送、調配應密閉，宜采用集中供料系統。涂裝工序各環節及涂裝設備清洗過程應在獨立密閉空間或設備中進行，污染排放區域符合負壓操作并設有壓力監測儀表，或建設帷幕式氣罩，將有機廢氣的收集效率提高到80%以上。對于末端治理設施的建設，工業涂裝企業涂裝排氣筒和烘干排氣筒，分別安裝末端處理設備。涂裝工序有機廢氣含有漆霧，且廢氣風量大、濃度低，一般采用組合工藝進行治理，如水簾除霧+多級過濾+顆粒炭吸附+水蒸汽解吸+冷凝回收技術、水簾除霧+水吸收塔吸收+吸附濃縮—燃燒技術、水簾除霧+水吸收塔吸收+低溫等離子體凈化技術。而烘干工序產生的有機廢氣濃度和溫度較高，通常采用蓄熱催化燃燒(RCO)或者蓄熱直接燃燒(RTO)技術凈化，對燃燒后產生的熱量進行回收，可以充分利用廢氣中有機物的熱值，直接回用于烘房的加熱，具有非常好的經濟效益，而且凈化效果良好，廢氣凈化后可以達標排放。
針對不同重點行業確定差異化的VOCs防治技術路線
不同行業的工業涂裝工序VOCs排放環節、排放特征以及適用的污染控制技術差別較大，因此應對各行業實施差異化控制，篩選合適的可行技術。其中集裝箱、汽車、家具制造等行業應重在源頭控制，全面推進低(無)VOCs含量涂料替代;船舶、工程機械、鋼結構生產等行業應采取源頭控制和末端治理相結合的方式，重點在于提升有機廢氣的收集效率和末端治理水平;對于卷材制造行業，末端治理技術較為成熟，重點是做到行業內所有企業應治盡治。具體各行業VOCs治理的技術路線如下。
集裝箱制造行業應在整箱打砂、箱內涂裝、箱外涂裝、底架涂裝和木地板涂裝等工序全面使用水性涂料替代溶劑型涂料;對使用溶劑型涂料的一次打砂工序，推廣采用輥涂涂裝工藝;加強廢氣收集和處理，并配套建設吸附回收、吸附燃燒、吸附等高效治理設施。汽車制造行業應在中涂、底色漆環境推廣使用水性涂料，或全面使用高固體分涂料，配套使用“三涂一烘”“兩涂一烘”或免中涂等緊湊型涂裝工藝;對噴漆與流平、烘干等環節產生的廢氣，分別建立有機廢氣分類收集系統，采取吸附燃燒、燃燒等末端治理措施。家具制造行業重點針對木質家具等大力推廣使用水性、紫外光固化涂料，全面使用水性膠黏劑;加強廢氣分類收集與處理，對噴漆、烘干廢氣要采取吸附、吸附燃燒和燃燒等末端治理措施。
船舶制造行業在機艙內部、上建內部推廣使用水性涂料，對于溶劑性涂料應優先采用高固分涂料;優化涂裝工藝，將涂裝工序提前至分段涂裝階段，力爭實現60%以上的涂裝作業實現密閉噴涂施工，推廣使用高壓無氣噴涂、靜電噴涂等高效涂裝技術;強化車間廢氣收集與處理，配套采取吸附燃燒、燃燒等治理措施。工程機械制造行業推廣使用高固體分、粉末涂料，試點推行水性涂料;積極采用自動噴涂、靜電噴涂等先進涂裝技術;加強廢氣的收集與治理，噴漆與烘干廢氣采用吸附燃燒、燃燒等方式進行處理。鋼結構制造行業大力推廣使高固體分涂料，試點推行水性涂料;大力推廣高壓無氣噴涂、空氣輔助無氣噴涂、熱噴涂等涂裝技術，限制空氣噴涂使用;逐步淘汰鋼結構露天噴涂，推進鋼結構制造企業進入車間作業，建設廢氣收集與治理裝置。
卷材制造行業全面推廣使用自動輥涂技術;加強烘烤廢氣收集，配套建設燃燒等高效治理措施。
建立完善工業涂裝VOCs控制管理體系
一是加快出臺工業涂裝排放標準。在標準體系設計上，建議針對VOCs排放量大、排放集中、對居民生活影響顯著的重點行業，如汽車、家具、船舶、集裝箱、汽修等，依據各自差異化的治理技術路線，制定有針對性的行業排放標準，針對其他工業涂裝工序制定統一排放控制標準。考慮到工業涂裝VOCs排放以無組織排放為主的特征，應轉變管控思路，由原有的末端控制轉變為全過程控制，采用的VOCs控制指標，應涵蓋有機原輔材料如涂料、油墨等VOCs含量限值指標，工藝過程包括工藝設計、設備、運行操作要求，末端排放包括有組織排放、無組織排放濃度限值，以及生產全過程的VOCs排放總量控制指標。
二是建立工業涂裝VOCs監測監控體系。加強地市、區縣等基層環保執法人員裝備和能力建設，配備便攜式VOCs檢測儀，強化對工業涂裝企業VOCs排放的日常監管。將汽車、集裝箱、家具、船舶、工程機械、卷材、鋼結構等工業涂裝重點行業納入重點排污單位名錄，“十三五”期間對主要排污口安裝污染物排放自動監控設備，并與環保部門聯網。推進VOCs重點排放源廠界環境VOCs監測設施建設。企業每年至少開展1次VOCs廢氣處理設施進、出口濃度監測和廠界無組織監控濃度監測。
三是強化工業涂裝的環境臺賬管理。各類涉及工業涂裝的企業應針對工業涂裝工序建立環境管理臺賬，逐步完善有機廢氣的監測臺賬，有機廢氣處理設施的運行臺賬，含VOCs有機原輔材料的消耗臺賬包括使用量、廢棄量、去向及其VOCs含量，有機廢氣處理耗材(吸附劑、催化劑等)的用量和更換及轉移處置臺賬。臺賬保存期限不得少于三年。
四是全面實施工業涂裝企業的排污許可管理。建立健全涉及工業涂裝工序行業的排污許可證申請與核發程序、監督管理要求及相關技術規范等。“十三五”期間，工業涂裝重點行業應全面推行排污許可制度，京津冀及周邊地區、長三角區域、珠三角區域應加快實施進程。通過排污許可管理，落實各行業源頭使用低(無)VOCs含量涂料，過程規范涂料的存儲、轉運、調配、使用等無組織排放控制要求，末端完善廢氣收集和提升治理水平的要求，落實企業自行監測、臺賬記錄、定期報告和信息公開制度，推進企業全面達標排放。
