喷涂车间VOCs废气治理方案书.pdf

喷涂车间喷涂车间 VOCs 废气治理方案书废气治理方案书 南沃斯环保科技- 1、工程概述、工程概述 随着社会的发展，人们的环保意识越来越强烈。一方面，经济的发展在人们认识的现阶段不可避免地 产生一定的污染；另一方面，人类的进步对自己所处的生存环境提出了更高的要求，群众对环境污染反应 强烈，各级环保部门对污染排放的限制也越来越严格，如何取得经济效益与环境的统一是人类面临的新问 题，而在现阶段解决污染源的有效措施之一是对污染源进行治理，是其对周边生态环境的污染影响到醉倒， 其排放总量和排放浓度达到或者优于国家和地方相应的法律法规及规范的要求。 喷涂工艺产生的气态包括漆雾和挥发性有机物等。喷涂废气若不经过处理直接排入大气，不仅仅会污 染周边的环境，同时对企业的形象造成一定的影响，为此，必须对喷涂工业中产生的有机废气进行有效处 理。 本方案是广州南沃斯环保科技公司针对广州机械工程公司已有的零件喷涂车间和拟建的整车喷涂车 间，设计了成套的废气治理工艺，治理工程实施后将有效控制喷涂废气污染，减小废气对周边环境影响。 本工程的建设和设备安装过程均严格参照本设计方案提供的相关要求及参数进行。 2、设计依据设计依据 2.1 废气中污染物种类、浓度和理化特性 根据工厂提供相关资料，车间排放污染废弃是由于喷涂作业中大量使用的涂料以及稀释用有机溶剂的 挥发，主要成分是一些挥发性有机污染物质。这类污染物质具体成分是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙 酯和甲基异丁基酮，这些物质的主要特性如下表所示。 根据生产工艺分析，铬污染的排放浓度和排放量如下表所示 成分名称理化性质毒理毒性 乙酸丁酯 C6H12O2 又名醋酸丁酯，无色带有浓烈水果香味 的透明液体，能与乙醇、乙醚任意混溶， 能溶于多数有机溶剂，微溶于水，在水 中溶解度为 0.05g。其蒸气有微弱的麻醉 作用，空气中允许浓度为 0.2g/l。本品具 有强烈的水果香气，稀释后则有令人愉 快的菠萝、香蕉似的香气，持久性极差。 天然存在于许多蔬菜、水果和浆果中。 乙酸丁酯在日化香精中较少应用，主要 用于食用香精配方中。 蒸气与空气形成爆炸混合物。高浓度时有刺激 性，对眼睛、皮肤有伤害;有麻醉性。工作场所 最 高 允 许 浓 度 20010-6 。 大 鼠 经 口 LD5014130mg/kg。 乙酸正丁酯是一种香料原料， 配制香蕉、 菠萝、 杏、桃和草莓等果香型香精，用于食品，为我 国GB27601996规定可使用的食用香料;天然 胶、合成树脂、硝酸纤维、人造革、摄影片基、 塑料、香料和医药的溶剂。 二甲苯 C8H10 二甲苯是一种无色透明液体，密度0.86 g/cm3，溶解性不溶于水，溶于乙醇 和乙醚。有毒性。 二甲苯PX属于芳香烃类，人在短时间内吸入 高浓度的甲苯或二甲苯，会出现中枢神经麻醉 的症状，轻者头晕、恶心、胸闷、乏力，严重 的会出现昏迷甚至因呼吸循环衰竭而死亡，主 要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等，隐 藏在油漆、各种涂料的添加剂以及各种胶粘 剂、防水材料中，还可来自燃料和烟叶的燃烧 甲苯 C7H8 甲苯是有机化合物，属芳香烃，结构简 式为 C6H5CH3。在常温下呈液体状，无 色、易燃。它的沸点为 110．8℃，凝固 点为－95℃，密度为 0．866 克／厘米 3。 甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水 很低，可以在高寒地区使用；而它的沸 点又比水的沸点高，可以测 110．8℃以 下的温度。 甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此 它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相 似， 是工业上应用很广的原料。 但其蒸汽有毒， 可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产 时要防止它进入呼吸器官。 甲 基 异 丁 基 甲 酮 C6H12O 无色或浅黄色油状液体。熔点 12.39℃ （11℃） ，沸点 211.9℃（213-214℃） ， 84.3℃ （ 1.33kPa ） ， 相 对 密 度 1.2483 （20/4℃） ，折光率 1.5662。闪点 87℃。 微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯。 有强烈的醛味。 毒性 LD502080mg/kg大鼠经口 LC50 8000ppm 4 小时大鼠吸入 健康危害 人吸入4．1g/m3时引起中枢神经 系统的抑制和麻醉；吸入0．41～2．05g/m3 时，可引起恶心、呕吐、食欲不振、腹痛，以 及呼吸道刺激症状 乙酸乙酯 C4H8O2 乙酸乙酯是无色透明液体，低毒性，有 甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥 发，对空气敏感，能吸水分，使其缓慢 水解而呈酸性反应。能与氯仿、乙醇、 丙酮和乙醚混溶， 溶于水10ml/ml。 能 溶解某些金属盐类（如氯化锂、氯化钴、 氯化锌、氯化铁等） 。相对密度 0.902。 熔点-83℃。沸点 77℃。折光率 1.3719。 闪点 7.2℃（开杯） 。 毒性属低毒类。 急 性毒 性 LD505620mg/kg 大 鼠经 口 ） ； 4940mg/kg（兔经口） ；LC505760mg/m3，8 小 时（大鼠吸入） ；人吸入 2000ppm60 分钟，严 重毒性反应；人吸入 800ppm，有病症；人吸 入 400ppm 短时间，眼、鼻、喉有刺激。 2.2 设计规模 根据工厂提供资料， 1 号车间内喷漆房喷涂废气产生量 62000m/h， 2 号车间和 3 号车间喷涂废气产生量 均为 91800m/h，排放方式均为间歇性排放，各车间的风机运行时间累积均为 6h，全厂运行时间 16h。考虑 废气间歇性排放特点，可以通过优化喷涂运行使其中 1 号车间内喷漆室和 2 号车间内喷漆室有机废气在不 同时间段排放，从而可以用一套处理装置处理。3 号车间内喷漆室产生的有机废气单独建立处理装置进行 治理。因此，本方案以最大风量 91800m/h 作为单套废气处理装置的设计流量。 编号 污染源名 称 排气量 /m/h 主要污染 物名称 产生状况执行标准 排放方式浓度 /mg/m 速率 /kg/h 年产生量 t/a 浓度 /mg/m 速率 /kg/h G1喷砂废气11650粉尘333.334.09.61203.5强制排风 G2 1 号车间 部件喷漆 室 62000 甲苯72.164.478.0533403.10 强制排风 二甲苯112.216.96112.5227701.00 乙酸丁酯32.382.013.6141-0.60 乙酸乙酯44.374.077.3314-0.60 其他 VOC22.792.093.7666-4.80 G3 2 号车间 整车补漆 室 91800 甲苯32.562.995.3808403.10 强制排风 二甲苯3.440.320.5690701.00 乙酸丁酯31.992.945.2855-0.60 乙酸乙酯24.422.244.0356-0.60 其他 VOC16.281.492.6904-4.80 G4 3 号车间 整车补漆 室 91800 甲苯32.562.995.3808403.10 强制排风 二甲苯3.440.320.5690701.00 乙酸丁酯31.992.945.2855-0.60 乙酸乙酯36.162.244.0356-0.60 其他 VOC24.111.492.6904-4.80 2.3 工程目标 根据相关要求，喷涂车间产生的废气经过本设计方案后应该达到以下目标 a、废气中主要 VOCs 物质的排放浓度达到国家大气污染物排放标准 （GB16297-1996）的有关规定。 b、废气排放同时达到恶臭污染物排放标准 （GB14554-93）中的二级排放标准要求，对工厂周边居民生 活不产生负面影响。 2.4 设计相关资料与参考标准 a、厂方提供的建设项目环境影响报告书 b、 涂装作业安全规范-涂装工艺通风净化 c、 环境工程设计手册环境废气控制卷 d、废气源设备的相关技术资料； e、相关的废气治理设计规范； f、南沃斯及同类环保公司的工程资料与经验 3工艺系统设计工艺系统设计 3. 1 设计原则 ①严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准指 标。 ②采用先进、合理‘、成熟、可靠的处理工艺，并且有显著的环境效益、社会效益和经济效益。 ③工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地.确保达标排放。 ④在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用 3. 2 废气处理方法选择 目前，有机废气处理主要有以下几种方法。 ①燃烧法包括高温燃烧和催化燃烧。 催化燃烧实际上为完全的催化氧化.即在催化剂作用下，使废气中 有害可燃组分完全氧化为 CO2 和 H2O。 由于绝大艺分有机物均具有可燃烧性， 因此催化燃烧法已成为净化 废气的有效手段，同时还能消除恶臭气味。 ②吸收法即采用适当的吸收剂如柴油、煤油、水等介质在吸收塔内拼行吸收，吸收到一定浓贡苦进 行溶剂与吸收液的分离，溶剂回收，吸收液重新使用或另行处理，采用这种方法班关建是吸收剂的选择。 由于溶剂与吸收剂的分离较为困难，因此其应用受到了一定的限制。 ③活性炭吸附采用多孔活注贡或活性炭纤维吸附有机废气，饱和后用低压蒸气再生，再生时排出溶剂 废气经.,水分离后回收溶剂，适用于不连续的处理过程，特别对低浓度有机废气中的溶丈_互反有很好的 效果。 ④冷凝法主要利用冷介质对高温有砚夏气蒸气进行处理，可有效回收溶剂。处理效果的好坏与冷媒的 温度有关，处理效直乳草性方法相对较低，适用高浓度废气的处理。 ⑤紫外降解法光降解技术的作用机理主要是通诬空气在光照下产生的经基自由基，从而实现对废气中 异味物质的降解。 ⑥生物处理法气体中的挥发性有机物VOCs}或异味物质经过传质过程气液接触表面或通过膜进 人微生物悬液或生物膜中，在好与丈任下挥发性有机物或异味物质大部分被微生物降解为水和二氧化碳， 小部分转化为剩余菌体。 根据本项目废气产生情况可知，本项目 TVOC 的浓度为 200300mg/m3，如果直接采用焚烧法进行处 理，本项目的浓度相对比较低;如单纯采用活性碳吸附进行处理，则废气处理设备的后续费用比较高。故本 项目采用紫外降解生物处理为废气主处理。 3. 3 系统工艺流程 工艺流程如图 8. 1 所示。 本项目废气主要为来自喷房的有机废气。经过工艺优化后，1 号车间内喷漆室和 2 号车间内喷漆室有 机废气的排放时间可以错开，使得处理装置中处理气量不超过 91800m3/h。因此，对 1 号车间和 2 号车间 喷房建立一套 91800m3/h 的治理装置进行处理，处理装置每天连续运行时间约为 16h。对于 3 号车间喷房 单独建立另一套相同规模的治理装置，处理气量 91800m3/h，每天运行时间 6h。 喷涂废气的主要污染物为漆雾及气态有机物，喷涂废气首先经由设置于喷房内的涡旋水进行捕捉，根 据厂家提供资料，漆雾已在喷房内被基本去除。因此，气体中主要污染物为气态有机物TVOC） ，通过紫外 和生物过滤单元，将有机气体成分去除，处理达标后由排气筒排放。具体装置如图 8. 2 所示。 3. 4 工程选址 考虑到就近收集和处理气体的原则，建议将 1 号车间和 2 号车间废气处理装置布置在 2 号车间厂房南 侧，将 3 号车间废气处理装置布置在 3 号车间厂房南侧，位置如图 8. 3 所示。 4.1 紫外单元 紫外光讲解单元的作用机理主要是通过空气在光照下产生的羟基自由基，从而实现对废气中异味物质 的降解。紫外单元的设计有效容积约为 100m3。考虑将紫外单元与生物做成整体箱体反应器。要考虑紫外 灯管的检修以及设备的防腐等问题。 4.2 生物单元 生物降解单元的设计有效容积为 240m3，与紫外单元合并建造。内部布置有填料、喷淋系统和紫外灯 管。生物降解单元内部的填料采用高效、低阻的复合填料，该填料具有易于生物挂膜、质轻、粒径均匀、 比表面积大、使用寿命长、具备一定 pH 缓冲能力等突出优点。另外，在生物降解工艺的启动过程中，向 生物降解单元投加高效的异味物质降解微生物，该微生物采用高效降解菌菌液。在生物降解单元运行过程 中，需定期补充一定量的营养液补充量为 1015m3/天，营养液由离心泵泵人填料层。另外，由于微生物 的新陈代谢作用，每天会产生约 44kg 的剩余菌体干重。由于生物处理单元的去除负荷较低[约为 26gVOC/m3 *h]，并且在装置运行的 16h 中，有 4h 的时间没有有机气体进人，因此这些剩余菌体会在 紫外产生的臭氧作用以及好氧生物作用下被进一步降解，从而保证装置可以长期不排泥运行。 4. 3 占地面积 根据对各工艺单元的初步设计，单套有机废气处理系统的总占地面积约 100m2。 4.4 主要设备表 单套废气处理装置所需的主要设备如表 8. 3 所示。 ┌──┬───────────┬────────┬──┬──────┐ │序号│设备名称│型号或规格│数量│备注│ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │1│紫外一生物降解一体装置│UVBF-90000; lOkW│1 套 │非标│ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │2│引风机│4-72 型;30kW│1 台 │防爆风机│ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │3│压力测量系统││1 式 ││ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │4│火灾报警系统││1 式 ││ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │5│阀门││1 套 ││ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │6│电控柜││1 式│含 PLC 及弱电│ ├──┼───────────┼────────┼──┼──────┤ │7│引风管││1 套 │A3│ └──┴───────────┴────────┴──┴──────┘ 5 运行效果运行效果 5. 1 装置对总挥发性有机物的去除性能 对该装置对总挥发性有机物Tvoc）进行了为期 10 天的连续监测，结果如图 8. 4 和图 8. 5 所示。 图 8. 4 的结果表明，该工厂喷涂车间排出的总挥发性有机物TVOC在 200mg/m3 的浓度水平波动，经 过紫外单元处理后，浓度降至 100 一 150mg/m3。经过生物单元处理后浓度 可以保持在 50mg/m3 以下，达到国家大气污染物排放标准GB 16297-1996主要 VOCs 物质甲苯等的 排放浓度要求60mg/m3。在装置不同处理单元的去除率来看，装置总的去除率可以达到约 80，其中紫外 单元的去除率较低约为 30，生物单元的去除率较高60。这是因为紫外单元难以将挥发性有机物完全 去除，而是将难降解的有机物转化为了易降解的有机物，从而促进了后续生物处理单元的运行性能。另外， 装置进、出口 CO2 的浓度的结果见图 8. 6）也表明，出口气体中 C02 的浓度有明显上升，说明一部分的 TVOC 被生物降解为 CO2。 5. 2 温度对气体相对湿度的影响 在该装置运行过程中，考察了不同温度条件下装置出口气体相对湿度的变化情况，如图 8. 7 所示。结 果表明，当气体温度大于 40℃时，气体的相对湿度接近 40，这时应向生物过滤塔中补充一定的水分，避 免填料层干燥。 5. 3 进口负荷对处理单元的影响 图 8. 8 和图 8. 9 分别表示进口负荷对紫外单元和生物过滤单元去除速率的影结果表明，随着进口负荷 的增加，紫外单元和生物单元的去除速率都随之提而生物单元的去除速率与进口负荷的拟合直线比较接近 100去除率直线，说明其处理效果较好。 6 工程投资工程投资 6.1 建设投资 对整套废气处理设备投资含设备加工、安装、调试等估算见表 8. 4 0 6. 2 运行成本运行成本 运行费用主要包括电费、材料更换费、维修费及设备折旧费等，对整套废气处理装置运行费计算如下。 1电费 40 kW X 16h X 300 X 0. 80 元/kWh15. 36 万元/年。 2填料消耗费每 2 年更换 1 次，平均每年费用 100X240X0.51.2万元/年。 3灯管更换费每年更换灯管的费用为 1. 4 万元/年。 4维修费每年设备维修费预计 3 万元/年。 （5折旧费不考虑设备报废后回收与时间价值， 按 10 年平均折旧， 每年折旧费 16 万元。 综上各项费用， 整套废气处理设备的运行成本不含折旧约为 24. 16 万元/年。 7 小结小结 ①紫外-生物联合工艺应用于广州某工程机械有限公司的零件喷涂车间排放的尾气处理工程，取得良好 的治理效果，出口的 TVOC 浓度保持在 50mg/m3 以下达到国家大气污染物排放标准GB 16297-1996 主要 VOCs 物质甲苯等的排放浓度要求60mg/m3 . ②该工程投资 160 万元，运行成本为 24. 16 万元/年10 年折旧，每年运行 300 天。