常州木质家具VOCs废气治理

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

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。

         Enterprise survey through data survey, questionnaire survey and field investigation in three ways to achieve. Data survey based on the city's pollution source census data in 2008, an increase of nearly three years to declare the EIA approval of the enterprise, select all the city's wooden furniture manufacturing enterprises as the object of investigation. Questionnaire survey is to develop a unified questionnaire sent to all enterprises to understand the types of products, production processes and the use of organic solvents. Field research is to select the different scale, different products and different production processes of representative enterprises in-depth investigation, detailed understanding of the enterprise production process, the source of VOCs, the way of production and whereabouts.