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木质家具制造行业挥发性有机化合物排放现状研究
  • 发布日期:2017-03-29
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  • 来源: 广东化工
  • 作者:罗超 蔡慧华等
采用工艺调查和现场监测相结合的方法,对某市木质家具制造行业VOCs排放特征进行研究。结果表明,该市木质家具制造企业以使用高VOCs含量的溶剂型涂料为主...

采用工艺调查和现场监测相结合的方法,对某市木质家具制造行业VOCs排放特征进行研究。结果表明,该市木质家具制造企业以使用高VOCs含量的溶剂型涂料为主,极少数企业使用了低VOCs含量的水溶性涂料和UV涂料;企业的生产过程缺乏有效管理,导致VOCs排放量增加;采取VOCs治理的企业不到40%,治理设施运转率和治理效率较低。选择合适的生产工艺,加强企业生产管理和提高治理水平可以有效降低该市木质家具制造行业VOCs排放量。

挥发性有机化合物(VOCs)是对流层臭氧生成的重要前体物之一,近年来日益受到世界范围内环境保护工作者的重视。工业VOCs排放源是环境中VOCs的主要人为源之一,由于工业企业行业之间、行业内部企业之间生产工艺和生产水平的差异,VOCs的排放特征有所不同。国内外的针对大气VOCs污染的研究工作以区域VOCs排放清单、减排技术及管理规范研究为主,针对工业典型行业的VOCs排放特征研究较少,而在研究VOCs控制技术和管理规范时必须以行业VOCs的排放特征为基础,因此有必要研究各行业的VOCs排放特征。

文章通过大量调查,研究了某市木质家具制造企业的生产工艺和VOCs治理现状,分析了该行业的VOCs排放现状,为该市VOCs污染控制提供科学依据。

1企业调查与监测方法

1.1企业调查方法

企业调查通过资料调查、问卷调查和现场调研三种方式实现。资料调查以该市2008年污染源普查资料为基础,增加近三年申报环评审批的企业,选取该市所有木质家具制造企业为调查对象。问卷调查是制定统一的调查问卷派发给所有企业,了解企业产品类型、生产工艺及有机溶剂使用情况。现场调研是选取不同规模、不同产品及不同生产工艺的代表性企业深入调查,详细了解企业生产过程,VOCs的来源、产生方式及去向。

企业调查结果包括企业生产工艺、生产能力、VOCs排放情况、VOCs治理设施运行状态及有关资料的信息。为了保证数据填报的真实性和准确性,调查问卷应同时采用使用术语和行业用语,抽样选择部分企业进行现场核查,并对VOCs排放情况进行现场监测。

1.2现场监测方法

1.2.1采样方法

采样仪器使用不锈钢真空罐,分为有组织采样、无组织采样和工作点采样。有组织采样在企业VOCs总排放口进行,采样方法参照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GB/T16157-1996)》,采样时间设定为20min。无组织采样在生产车间进行,采样方法参照《工作场所空气中有害物质监测的采样规范(GBZ159-2004)》,采样时间设定为50min。工作点采样是指选择在靠近工作车间内喷涂点的下风方向采样,采样时间设定为50min,在真空灌的限流阀前安装过滤棉,可以有效避免气溶胶对真空灌的影响。任意点采样前,要求企业至少正常生产半小时。

1.2.2样品检测

气体样品分析参照美国环保署(USEPA)推荐的TO-14、TO-15方法,样品经过低温冷阱预浓缩后,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测C3-C12的挥发性有机物。

2调查结果与讨论

2.1调查结果概述

本次调查涉及企业1243家,几乎包含了调查范围内所有木质家具制造企业,其中718家企业存在VOCs排放,按照企业产值大小排序,选取大、中、小型共92家企业进行现场调查,包含自动和手动生产工艺、多种溶剂类型和治理技术,调查结果具有广泛性和代表性,所得数据可以真实有效的反应家具制造行业情况。

2.2木质家具制造行VOCs排放形式

木质家具制造行业VOCs排放来自于有机溶剂的使用,现场核查发现其排放形式包括以下四种:

(1)储运过程排放。涂料、稀释剂、固化剂及其他有机类原辅材料的厂内储存和运输过程,由于原辅材料密封不好,导致有机溶剂挥发;

(2)调漆过程排放。几乎所有的木质家具制造企业的调漆过程为敞开式操作,极少数企业有专用的调漆房,此过程不仅存在有机溶剂挥发,而且废气难以收集;

(3)喷涂、干燥过程排放。这是木质家具制造行业VOCs排放的主要形式,涂料中几乎所有的有机溶剂在此过程完全挥发到空气中。

(4)清洗过程排放。喷漆设备及家具清洗过程,使用有机溶剂为清洗剂,导致有机溶剂挥发。

2.3木质家具制造行VOCs排放浓度的影响

2.3.1原辅材料的影响

木质家具制造过程使用的涂料俗称为木器漆,按照其溶剂类型可划分为两类:溶剂型涂料和水溶性涂料。溶剂型木器漆主要包括聚氨酯涂料(PU涂料)、不饱和聚酯涂料(PE涂料)、硝基类涂料(NC涂料)和醇酸类涂料四类,VOCs含量较高。表1显示了家具企业各种类型涂料的VOCs含量和排放情况。

由表1可以看出,水溶性涂料也含有少量VOCs,PU、NC涂料中VOCs含量较高,不饱和聚酯涂料VOCs含量较少。由于木质家具制造行业VOCs排放主要来源于涂料的使用,因此可以判断使用溶剂型涂料的企业存在较高的VOCs排放浓度。工作点和排放口的监测结果说明,企业VOCs排放浓度随涂料中VOCs含量增加而变大,而且水溶性涂料也存在VOCs排放。

2.3.2生产工艺的影响

经过调查,该地区木质家具制造企业的生产工艺可分为以下四种:

(1)备料——开料——加工——包装。

(2)备料——开料——加工——涂装——组装——包装

(3)备料——开料——加工——组装——涂装——包装

(4)备料——开料——加工——辊涂——包装

不同生产工艺的生产特点如表所2示。

从表2可以看出,木质家具制造企业的生产工艺与所使用的涂料类型具有明显的对应关系,一定程度上由产品的类型决定。第(1)种生产工艺无涂装工艺,在生产过程中没有引入有机溶剂,因此在不考虑板材的影响时,认为没有VOCs排放。第(4)种生产工艺采用自动辊涂工艺,要求基材平整,适用于UV涂料,除了原辅材料中有机溶剂含量较低之外,涂料可以回收使用,利用率较高,因此VOCs排放浓度较小。第(2)、(3)种生产工艺在使用溶剂型涂料时,势必引起较大的VOCs排放量。

2.3.3生产管理的影响

调查发现,企业的生产管理模式对VOCs排放特征具有较大的影响,主要体现在以下几个方面:

(1)大多数企业对涂料和有机溶剂的储存、运输缺乏管理,原辅材料随意堆放,在储存点和运输线上产生VOCs排放量较大,且一般为无组织排放。

(2)部分企业在涂料调配阶段未能严格按照配方加入溶剂,往往增加稀释剂的用量,造成涂料中有机溶剂含量升高,VOCs排放量增加。

(3)大多数企业未能根据生产量定量调配涂料,生产结束后涂料剩余量较大,再次使用时需要再兑入稀释剂,导致有机溶剂挥发量增加。

(4)干燥车间内废气VOCs浓度较高,但部分企业采用无组织排放,导致排放量增加。

2.4木质家具制造行业VOCs治理现状

VOCs治理技术种类繁多,主流可分为泠凝、吸附、氧化和降解四大类。根据企业提供的治理设施设计方案和技术服务合同,所有企业的VOCs治理效率都达到了80%以上,甚至部分企业VOCs治理效率的设计标准超过95%。

文章对调查范围内木质家具制造企业所使用的治理技术数量进行统计,每种治理技术选取部分企业评价其治理效率,结果如表3所示。调查范围内木质家具制造行业实际安装VOCs治理设施的企业数量不到40%,而且实际治理效率与设计标准相差较大,甚至出现零治理效率的现象。结合现场生产状况分析其原因,主要有三点:一是所采取的治理技术先天不足,达不到VOCs治理要求;二是企业治理设施的运转率低,管理与维护上存在较大的问题,未能及时更换吸附材料;三是部分企业厂房设计不合理或者治理设施风量低,导致废气捕集率较低。

3结论

通过现场调查和监测可以得出,该地区木质家具制造行业VOCs排放现状及控制对策如下:

(1)木质家具制造企业以使用溶剂型涂料为主,极少数企业使用低VOCs含量的涂料。木质家具产品类型在一定程度上决定了企业的生产工艺与所使用的涂料类型。为了减少VOCs排放,对于形状规则的板式家具可以选择使用UV涂料和自动辊涂工艺,对于其它各类板式和实木家具可以选择水溶性涂料。

(2)现有木质家具制造企业生产管理存在较大问题,不仅增加生产成本,而且产生了不必要的VOCs排放。控制木质家具制造行业VOCs排放,应该加强企业生产原辅材料管理,优化生产调度,提倡清洁生产。

(3)现有治理设施实际处理效率和运转率较低,部分治理技术先天不足,难以取得较好的治理效果。应该提高对企业治理设施的监管,合理设计生产车间,并针对本行业引进先进治理技术。

 

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