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VOCs废气治理效率达标99.99%的几大行业,看工艺
网责任编辑:www.bs6606.com   人气:   发布日期:2018-09-05 15:09:00

典型生产工艺及VOCs排放节点

涉及工业涂装的企业类型包括,家具制造、金属制品、专用/通用设备制造、交通运输设备制造、电气机械及器材制造、仪器仪表制造等。各类涂装工艺基本相似,作业工序通常包含:表面预处理(除尘、脱脂、除锈、蚀刻等)、表面喷涂(喷涂、浸涂、辊涂、流涂等)、固化干燥(室温下自然干燥、固化炉干燥、辐射固化等)。工业涂装企业的有机废气产生主要集中在表面喷涂和固化干燥两个工序,部分企业在固化干燥之前,还需要进行流平晾置,以保证漆膜的平整度和光泽度。典型的生产流程见图1。
4.1.2 VOCs排放特征
喷漆换气量大,VOCs浓度通常在100mg/m3以下,并且排气中含有少量未处理完全的漆雾。流平废气的成分与喷漆废气相近,但不含漆雾,可与喷漆室排风混合后集中处理。烘干固化废气温度较高,成分复杂,但风量相对较小,属于中、高浓度有机废气。
不同类型的工业涂装企业所使用的涂料类型和涂装工艺不同,其VOCs排放特征见表1。
4.2 包装印刷
4.2.1典型生产工艺及VOCs排放节点
包装印刷企业的VOCs排放来源于油墨、稀释剂、润版液、清洗剂(洗车水)、胶粘剂及上光剂,典型生产工艺流程及主要VOCs产生环节如图2所示。
4.2.2 VOCs排放特征
包装印刷企业的有机废气主要集中在印刷工序和复合工序。印刷工序排放的VOCs成分复杂,浓度一般在300~800mg/m3之间,单台印刷机的排风量约在30000~50000m3/h。复合工序排放的VOCs成分相对简单,浓度通常在1000~3000mg/m3之间,风量相对较小。
不同印刷工艺所使用的VOCs原辅材料以及其排放特征见表2。
4.3医药制造
4.3.1典型生产工艺及VOCs排放节点
化学药品原料药制造企业(包括化学合成类、发酵类和提取类)和生物药品制造企业则是医药制造行业中主要的VOCs排放大户。相比而言,中成药制药企业VOCs排放较少,仅在醇提工序中逸散少量VOCs。
(1)化学合成类制药采用化学方法,将有机物质或无机物质通过化学反应生成化学药品或化学原料药,典型生产工艺流程见图3。VOCs废气主要是合成反应过程、提取精制过程、干燥过程中挥发的有机溶剂和污水处理过程中逸散的恶臭气体。(2)发酵类制药通过微生物的生命活动,将有机原料经过发酵、过滤、提纯等工序制成药品,典型生产工艺流程见图4。VOCs废气主要是提取、转化和精制过程中产生的有机溶媒废气、菌渣干燥废气等。
(3)提取类制药运用物理、化学以及生物化学的方法,将生物体中起重要生理作用的基本物质(如氨基酸、多肽及蛋白质、酶、核酸、糖、脂等)经过提取、分离、纯化等手段制造药物,典型生产工艺流程见图5。VOCs废气主要是提取、沉淀、结晶过程中挥发的有机溶剂。
 
(4)生物工程类制药的具体工艺分为上下游过程。上游过程是以生物材料为核心,目的在于获得药物,包括药物研发、细胞培养工艺、放大及大规模细胞培养研究等;下游过程是以目标药物后处理为核心,属于生物分离过程,包括药物的提取、分离、精制工艺,药物产品的检测及质量保证等。VOCs排污主要来自于下游过程,其工艺过程和排污节点与化学合成类制药生产过程、发酵类制药生产过程相似。
4.3.2VOCs排放特征
医药制造行业的VOCs来源及特征主要表现在:
(1)工艺废气。制药企业在投料、反应以及回收、离心过滤和烘干等各个生产工序中会产生挥发性有机废气。排放点多,且多为无组织、间歇性排放。
(2)储运废气。医药制造企业的原料通常需要槽车向储罐中输入有机溶剂,有机蒸汽通过储罐顶部的排气管或呼吸阀逸散至外界环境。废气浓度高,但气量较少。
(3)固液堆场废气。制药企业一般建设有污泥脱水间、菌渣储库等,这些场所易产生较高浓度的VOCs废气。该类废气嗅阈值低,影响范围广。不同制药类型使用的常见有机溶剂见表3。
5 控制技术要求
5.1工业涂装
5.1.1源头控制
(1)推广使用环境友好型的环保原料,包括水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料等。涂料中VOCs含量需符合相关规定的要求。
(2)鼓励企业采用静电喷涂、高压无气喷涂、热喷涂、自动辊涂等涂装工艺,杜绝露天喷涂,限制使用空气喷涂;优化设计喷漆房,合理布置进出气流,降低废气收集和处理负荷。
5.1.2过程控制
(1)加强涂料和溶剂的管理。含溶剂物料宜通过管道输送或桶泵输送,转移溶剂物料的容器除操作时段外必须密封或加盖。调漆间和暂存含挥发性有机物物料的密闭场所,按负压设计要求设置排气净化系统。
(2)废涂料桶、废有机溶剂、涂料渣以及其它接触过含有机物的废材料,弃用后须收纳到密闭的容器中,最终按危险废弃物处置要求进行处理。
5.1.3废气收集
(1)喷涂废气和烘干废气原则上需分类收集。
(2)采用吸风罩收集,排风罩设计应满足《排风罩的分类及技术条件》(GB/T16758-2008)要求。
(3)采用整体密闭的生产线,密闭区域内换风次数原则上不少于20次/小时;采用车间整体密闭换风,车间换风次数原则上不少于8次/小时。所有产生VOCs的密闭空间应保持微负压。
(4)喷漆室设计时,除满足安全通风外,任何湿式或干式喷漆室的控制风速须满足《涂装作业安全规程喷漆室安全技术规定》(GB14444-2006)中表1的要求,即本表4。
(5)收集系统能与生产设备同步启动,集气方向与污染气流运动方向一致,管路应有明显的颜色区分及走向标识。
5.1.4末端治理
(1)喷涂废气应设置有效的漆雾预处理装置,可采用干式过滤高效除漆雾、湿式水帘+多级过滤除湿联合装置、静电漆雾捕集等除漆雾装置。湿式水帘须满足《环境保护产品技术要求湿法漆雾过滤净化装置》(HJ/T388-2007)要求。
(2)使用溶剂型涂料的生产线,喷涂废气处理技术须满足《涂装作业安全规程有机废气净化装置安全技术规定》(GB20101-2006)要求。在污染物总量规模不大且浓度低、周边环境不敏感的情况下也可采用低温等离子法、光催化氧化法等技术联合吸附或吸收等废气处理组合工艺;烘干类废气宜采用催化燃烧法单独处理,在保证安全、有设备条件的基础上,可考虑作为烘干供热设备油/气焚烧的空气补风,直接燃烧处理。
(3)当采用水性涂料且企业有自备废水站时,可采用喷淋吸收工艺进行处理,但需定期更换吸收液。
(4)妥善、及时处置次生污染物。水帘机的除漆雾废水应定期更换,废水应采用密闭管道收集处理至达标排放,漆渣应按照危险废物处置;更换产生的废过滤棉、废吸附剂应按照相关管理要求规范处置,防范二次污染。
5.2包装印刷
5.2.1源头控制
(1)推广使用清洁环保原辅材料。推广使用水性油墨,单一组分溶剂的油墨;鼓励使用植物基油墨、紫外光固化油墨,承印物清洗、设备洗车时采用低挥发和高沸点的清洗剂(环保洗车水)替代汽油等溶剂,平板印刷企业采用无/低酒精化学溶剂作为润版液(酒精含量不多于5%)。
(2)推广使用先进设备和技术。鼓励使用环保密闭型生产成套装置,如复合工序推广采用水性胶粘剂及无溶剂复合工艺,软包装复合工艺推广无溶剂的预涂膜覆膜技术或氮气保护全紫外光干燥技术等。
5.2.2过程控制
(1)规范稀释剂、清洗剂储存。鼓励采用储罐集中存放,并采用管道输送。储罐排放的废气须收集、处理后达标排放。
(2)规范原料调配、转运与使用。鼓励采用中央供墨系统;溶剂型油墨、稀释剂、溶剂型胶水等调配应在独立密闭间内进行,并将废气收集处理;转运过程应采用密闭的盛装容器。
5.2.3废气收集
(1)包装印刷行业的VOCs废气宜根据工段分别设置废气收集系统,印刷工段和烘干工段推荐采用全面排风收集方式,洗车工段、调墨工段和复合工段推荐采用局部排风收集方式。采用局部排风时使用集气罩,应保持罩口呈微负压状态,且罩内负压均匀,控制风速应保证不小于0.3m/s。
(2)收集系统能与生产设备同步启动,集气方向与污染气流运动方向一致,管路应有明显的颜色区分及走向标识。
5.2.4末端治理
(1)对印刷工序产生的废气,使用水性油墨的生产线,可采用水洗+更换式活性炭吸附方式处理;使用溶剂型油墨的生产线,可采用ESO(节能、减风、增浓)+燃烧技术进行处理;使用植物油基油墨、紫外光固化油墨或单一溶剂油墨的生产线,可采用活性炭吸脱附方式处理。
(2)采用溶剂型胶粘剂的复合工艺,废气经捕集后宜采用溶剂回收方式或者热氧化进行处理。
(3)在污染物总量规模不大且浓度低、周边环境不敏感的情况下也可采用低温等离子法、光催化氧化法等技术联合吸附或吸收等废气处理组合工艺。
(4)在包装印刷企业比较集中地区,鼓励建立统一的活性炭再生中心,妥善解决废活性炭处置问题。
5.3 医药制造
5.3.1源头控制
(1)提倡选用使用低(无)VOCs含量或低反应活性的溶剂、溶媒,大力发展清洁、高效的绿色环保产品,减少使用苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂。
(2)推广使用先进的生产工艺。在保证产品质量的前提下,积极改造制药工艺和生产线,使用高效或者与低VOCs溶剂原辅材料相配套的生产工艺,如生物酶合成法、液膜法、双水相萃取法等技术。
5.3.2 过程控制
(1)规范液体有机化学品储存。大宗液体有机化学品应全部采用高效密封的储罐储存,并安装呼吸阀等减少废气排放的设施,进出料应设置平衡管或收集呼吸排放的废气,经处理后达标排放。生产车间内原则上采用中间储罐中转存放,并采用管道输送。
(2)提升工艺装备水平。推广使用屏蔽泵、隔膜泵、磁力泵等无泄漏的泵;鼓励选用密闭式、自动化程度较高的压滤机和离心机,如过滤洗涤溶解二合一机、过滤洗涤干燥三合一机、立式全自动压滤机、密闭式自动卸料离心机等。
(3)优化进出料方式。鼓励反应釜采用底部给料或使用浸入管给料,顶部添加液体宜采用导管贴壁给料,投料和出料均应设密封装置或设置密闭区域;除工艺要求外,避免采用高位槽计量,鼓励采用定量输送方式。
(4)完善开停工、检修制度。废气处理设施应先于进料前开启,设备完全停工后关闭。开工过程和停工过程中产生的VOCs废气,均应进行有效收集。
(5)鼓励开展泄漏检测与修复(LDAR)工作。针对泵、压缩机、阀门、法兰、连接头或导淋等易泄漏组件,定期检测并及时修复,防止或减少跑冒滴漏。检测频次、泄漏定义浓度以及工作流程可参照执行《石化企业泄漏检测与修复工作指南》的要求,实现长效管理。
5.3.3废气收集
在医药制造企业中,首先应根据有机、无机废气的类别进行区分,废气混合后能够进行二次化学反应或者爆炸的废气须单独收集,其次对于含卤素有机废气和非含卤素有机废气进行分类收集、分类处置。对于产生逸散有机废气的设备,宜采取密闭、隔离和负压操作措施,在确定密闭罩吸气口位置、结构和风速时,应使罩口呈微负压状态,罩内负压均匀,防止有害气体外逸,并避免物料被抽走。制药行业具体产生VOCs位置、污染物排放方式以及集气方式情况见表5。
5.3.4末端治理
医药制造企业在不同工段的VOCs废气浓度变化很大,如反应釜真空泵的排气、各种有机物料储存罐工艺过程中的排气,VOCs浓度在600~10000mg/m3;各投料口排气和车间内换风系统排气等,VOCs浓度在150~500mg/m3;动物房和废水处理站逸散出的VOCs浓度低但有恶臭性质。在实际选取治理技术时,应根据有机废气的风量、污染物的组分和性质、温度、压力等因素进行综合分析后确定。
(1)高浓度有机废气,鼓励采用冷凝回收、变压吸附等技术进行回收利用,辅以其他治理技术实现达标排放。
(2)中浓度有机废气,宜采用吸附技术回收有机溶剂,或采用催化燃烧、直接焚烧或热力焚烧技术净化后达标排放。当采用催化燃烧和热力焚烧技术进行净化时,宜对燃烧后的热量回收利用。
(3)低浓度有机废气有回收价值时,宜采用吸附技术回收处理,无回收价值时优先采用吸附浓缩-燃烧技术处理,也可采用低温等离子体组合技术或生物处理技术等净化处理后达标排放,环境敏感的区域应提高净化效率要求。
(4)水溶性有机废气宜采用水喷淋、碱(酸)喷淋等预处理工艺,恶臭气体宜采用低温等离子、热力焚烧等净化达标排放,非水溶性组分的废气不得仅采用水或水溶液洗涤吸收方式处理。
(5)凡配套吸附处理单元的含尘、含气溶胶、高湿废气,应事先采用高效除尘、除雾装置进行预处理。对于催化燃烧和高温焚烧过程中产生的含硫、氮、氯等的无机废气,以及吸收、冷凝、生物等治理工艺过程中所产生的含有机物废水,应处理达标后排放。
6 设施设计、运行与管理
6.1总体要求
治理工艺设计应以“一厂一策”为核心,首先遵循安全第一,同时兼顾成熟可靠和经济适用的原则。
治理设施建设方应提供治理设施的使用要求和操作规程,明确吸附剂、吸收液、催化剂、紫外光灯管等相关耗材的更换周期。
6.2废气采样口设计要点
治理设施应在废气处理设施前后设置永久性采样口,采样口的设置应符合《气体参数测量和采样的固定位装置》(HJ/T1-92)要求,并在排放口周边悬挂对应的标识牌。
采样口应优先设置在垂直管道,避开烟道弯头和断面急剧变化的部位,距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径,和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩形烟道,其当量直径D=2AB/(A+B),式中A、B为边长。采样口所在断面的气流速度最好在5m/s以上。若现场条件很难满足上述要求时,采样口所在断面与弯头等的距离至少是烟道直径的1.5倍。
6.3设施设计要点
6.3.1吸附技术
(1)吸附设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,处理效率需到90%以上,其它性能要求需满足《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026-2013)和《环境保护产品技术要求工业废气吸附净化装置》(HJ/T386-2007)要求。
(2)废气中颗粒物含量超过1mg/m3时,应进行除尘预处理。
(3)采用颗粒状吸附剂时,气体流速宜低于0.60m/s;采用纤维状吸附剂时,气体流速宜低于0.15m/s;采用蜂窝状吸附剂时,气体流速宜低于1.20m/s。
(4)采用纤维状吸附剂时,吸附单元的压力损失宜低于4kPa;采用其他形状吸附剂时,吸附单元的压力损失宜低于2.5kPa。
6.3.2吸收技术
(1)吸收设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,其它性能要求需满足《环境保护产品技术要求工业废气吸收净化装置》(HJ/T387-2007)要求。
(2)非水溶性组分的废气不得仅采用水或水溶液洗涤吸收方式处理。
(3)宜采用无臭、无毒、难燃、化学稳定性好的吸收剂,废气经吸收塔后需进行除雾处理。
6.3.3催化氧化技术、蓄热催化氧化技术
(1)治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到97%以上,其它性能要求需满足《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2027-2013)和《环境保护产品技术要求工业有机废气催化净化装置》(HJ/T389-2007)要求。
(2)进入催化燃烧装置前废气中的颗粒物含量高于10mg/m3时,应采用高效过滤等方式进行预处理。
(3)催化燃烧装置的设计空速宜大于10000h-1,但不应高于40000h-1。
6.3.4蓄热燃烧技术
(1)治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到97%以上。
(2)气流切换阀门的漏风率应小于0.2%。
(3)燃烧室应该设置事故应急排空管,排空装置与冲稀阀、报警联动,确保进入燃烧室的有机废气浓度控制在混合有机物的爆炸极限下限的25%以下。
6.3.5低温等离子体技术、光催化氧化技术
(1)治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计。低温等离子体技术或光催化技术单独使用时,仅适用于处理低浓度有机废气或恶臭气体;治理效率要求更高时,应采用多种技术的组合工艺。对于含油雾、漆雾或颗粒物的废气,应配置高效过滤等适宜的预处理工艺。
(2)应首先明确废气组分中最大可能的化学键键能。使用低温等离子体技术的,需给出处理装置设计的电压、频率、电场强度、稳定电离能等参数,同时出具所用电气元件的出厂防爆合格证;使用光催化氧化技术的,需给出所用催化剂种类、催化剂负载量等参数,并出具所用电气元件的防爆合格证与灯管发射185nm波段的占比情况检验证书。
(3)应尽量延长废气在装置中的反应停留时间,并配备臭氧催化分解单元。
6.4设施运行要点
(1)对于催化氧化、蓄热催化氧化、蓄热燃烧处理工艺,需要更换催化剂的,其周期应符合设计文件的要求;蓄热式装置应设置为自动控制,并自动记录温度变化曲线。
(2)对于采用单一或组合的吸附/吸收/低温等离子体/光催化氧化技术的涉VOCs治理设施,以及VOCs排放速率(包括等效排气筒等效排气速率)大于2.5kg/h或排气量大于60000m3/h的排气筒,应逐步加装VOCs在线监控系统(需通过计量认证),对设施出口浓度进行实时监控记录。
6.5企业管理要点
(1)企业应对治理设施的正常运行和安全管理负责。治理设施的管理应纳入生产管理中,配备专业管理人员和技术人员,并配备安全应急救援人员和器械。
(2)企业应根据实际生产工况和治理设施的设计标准,明确运行、维护和操作规程,以及耗材的更换周期,并建立与设施相关的记录制度,记录内容主要包括:
Ⅰ.治理装置的启动、停止时间;
Ⅱ.吸附剂、吸收液、过滤材料、催化剂等耗材的质量分析数据、采购量、使用量及更换时间;
Ⅲ.治理装置运行工艺控制参数,至少包括治理设备进口浓度、出口浓度、吸附(或燃烧)装置内温度数据;
Ⅳ.主要设备维修情况;
Ⅴ.运行事故及维修情况;
Ⅵ.吸附法、吸收法产生的危险废物、污水等处置去向情况。
(3)列入VOCs污染源自动监控计划的企业,应当按照规定的时限建设、安装监控设备及其配套设施,配合自动监控系统联网,并做好后期运维管理。
6.6环保部门监管要点
(1)检查与企业治理设施相关的运行、维护和操作规程,以及运行过程中的维护记录和台账。
(2)核查治理设施耗材(吸附剂、吸收剂、过滤材料、催化剂等)的流转记录,包括采购记录(含采购时间、采购量及质量分析数据)、更换时间与更换的维护记录。
(3)对于加装有VOCs自动监测系统的企业,检查其在线数据记录。
(4)核查治理过程产生的危险废物与次生污染物是否得到有效处置。

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