昆山油漆喷涂项目污染防治与环境管理调研报告(环科学会)

昆山油漆喷涂项目污染防治与环境管理初探

陈银鸿

摘要：昆山IT产业发达，IT产品外壳的喷涂在昆山已有相当的规模，喷漆作业过程中有大量甲苯、二甲苯等有机毒物排放，由于治理成本和监控的手段的原因，废气未得到有效控制，近年来又出现恶臭等现象，严重影响周边居民正常生活，社会反响强烈，亟待解决。本文通过对昆山油漆喷涂项目污染防治现状的调研和替代工艺的探讨，试图寻求喷涂项目污染防治与环境管理对策。

一、基本现状和存在主要问题

1、塑料外壳油漆喷涂企业多。

据统计，昆山已有油漆喷涂企业100多家，喷涂线大大小小400多条，年油漆溶剂用量10000多吨。喷漆工艺相对集中存在于电子配件外壳涂装行业，油漆和溶剂年用量占比72%，其次是金属机械制造加工业，主要集中在挖掘等机械制造、汽车轮毂、自行车等机械加工行业，占比20%，家具制造业占比约6%，另外还有化妆品外壳和其他行业约占比2%。喷涂量大的区镇主要集中在高新区、开发区、周市和张浦4个区镇，占比89%。见附表1、2。

表1：喷涂企业行业分布表

表2：喷涂企业区镇分布表

2、废气治理效果差。

出于成本的考虑，油漆喷涂企业对废气治理不是很重视，往往采用活性炭吸附这一单一的处理方法，而且没有按规定定期更换活性炭，不少企业为了节约成本而直排、偷排。此类废气没有得到有效治理，按理论推算，吸收这些有机废气每年的活性炭约需15000吨，实际每年废活性炭转移量不到300吨。因有机废气绝对排放量大，已对周边环境造成很大影响，监测表明局部地区空气中总挥发性有机化合物（TVOC）已接近室内空气质量上限。喷涂废气已成为昆山构成PM2.5形成灰霾气象的主要工业污染源之一。

3、监管难度大。

因国家废气排放标准相对较松，与空气环境质量标准相差较大，且有机废气中很多污染因子没有标准，废气监测时又需要企业提供电源、开设监测孔、架设监测平台、生产工况的配合等，受人为控制因素多，抽查监测数据可往往以达到排放标准，监测监控难度大。一旦，监测、监察人员离开，不少企业常有偷排等

不正常排放。尽管环保部门日夜监控，但还是因人手紧张，而企业众多，任务繁重，监管常有顾此失彼现象。

4、环境投诉多。

因城市化与工业化快速发展和规划实施的滞后，造成“工居”混杂现象较多。因人的嗅觉阈值（可以闻得到的最低浓度）一般在10-6-10-9毫克/标立方，这一浓度已经非常低了，远远低于排放标准，一般仪器都不能检出，但是因为工业区与住宅区间距小，即使工厂达标排放，周边民众也很有可能闻得到异味，环境投诉不断。

二、喷涂工艺废气的污染防治

1、油漆喷涂工艺

油漆喷涂是电子塑胶件外壳、金属机械制造、家具制造加工等行业中应用最早最广泛的表面涂布技术，也是表面涂布工艺中污染最重的工艺。喷漆工艺通常是采用压缩空气将油漆从喷枪中雾化喷出，均均涂布工件表面的工艺。由于压缩空气的作用，在喷漆过程中会产生大量漆雾，飞溅漂浮在喷房空间；漆雾漂粘在作业场所的挂具、空间四周，飞落在水帘、沉降后形成“漆渣”。油涂喷涂工艺涂料的利用率一般约50％左右，大多以漆渣、有机挥发物（TVOC）形成危险固废物和大气污染物。

2、油漆喷涂工艺废气

喷漆工艺的废气有调漆房、喷漆房废气和烘干烤漆房废气。常规水帘幕喷涂方式的喷漆房废气（包括调漆房）：漆雾85-130 mg/m3；甲苯80-120 mg/m3；二甲苯5-15mg/m3；总有机挥发物(TVOC)100-160mg/m3；烘干烤漆房废气: 甲苯38-58 mg/m3；二甲苯23-35 mg/m3；总有机挥发物TVOC在510-650mg/m3。由于企业产品大小的（如金属大件、塑料小件）、喷涂方式的不同（如水帘喷涂或干式，机械手还是手工，是否采用静电喷涂等）对车间环境卫生质量要求和排风量设计的不同，其喷漆工艺产生的各污染浓度会有较大差异。

喷漆工艺废气的特点。喷漆房废气：废气量一般较大，通常单个喷房排风量在50000 m3/h左右，含有大量颗粒物（树脂、成膜物质、颜料、填料、助剂等），有机挥发性物质相对烘房浓度较低，温度一般为常温，带有水帘幕喷房的喷涂废气含水率高。烘干烤漆房废气:一般总有机挥发物(TVOC)浓度较高，有一定的温

度，风量较小，一般在每小时几千立方。喷漆工艺通常不是24小时连续作业，特别是金属机械加工和家具制造业尤其如此。

3、昆山喷漆废气治理概况。昆山早期审批的喷漆项目，由于当时环境管理要求不高、空气环境污染问题不突出，环境容量相对较大，对喷涂项目造成的环境影响预料不充分、意识不到位，少数用漆量少的喷漆项目在环境影响评价时治理方案不明确甚至没有治理方案。目前还有极少数喷漆项目还没有有效治理设施，正在补上污染防治设施；有污染防治设施的也非常简单，有的就一道水洗后高空排放，或一道活性炭吸附后排放。

昆山现有喷涂企业通常的废气治理方案有干式和非干式两类处理方式，干式处理不产生废水。具体干式有：喷漆废气+活性炭吸附，喷漆废气+活性炭纤维吸附，喷漆废气+金属丝球+活性炭吸附，喷漆废气+蓄热式催化氧化设备(RCO)；非干式有：喷漆废气+水帘幕+水洗塔，水帘幕+水洗塔+活炭吸附，水帘幕+水洗塔+活炭吸附+水洗塔；水帘幕+生物填料+活炭吸附，水帘幕+水洗塔+活炭吸附（并辅催化氧化焚烧富集废气并再生活性炭）等等。

调研期间，课题组走访了不少喷漆企业，察看了废气治理设施结构内部现状和运营管理的相关资料（如年用漆量，活性炭转移处置量等），废气设施日常运行情况普遍不好，十有八九都不能正常运行。初步分析原因：企业环境意识不强。废气治理设施建成运行后没有正常维护，普遍问题是活性炭未能及时更换，大多企业活性炭用量不够，薄薄一层，纯粹摆式，长期失效；不少企业水洗塔填料和活性炭构件被漆雾堵塞后坍塌，一些企业为了减少排气阻力，甚至设施内连活性炭都拿掉了，几个月甚至大半年都没去日常维护。设施方案本身存在缺陷。如：漆雾预处理去除率不高，导致后道活性炭很快堵塞，造成气流断路或局部短路，使活性炭吸附失效；水洗后废气未经除雾除水处理直接进入活性炭吸附，活性炭很快饱和失效；烘烤废气直接采用活性炭吸附，因废气浓度高，成本非常高，加上废气温度高也不利吸附；低浓度废气直接采用催化氧化（燃烧法），成本太高，无力运行；喷涂废气采用生物法处理，因废气不能长期稳定排放，生物菌群饱一顿饿一顿，日常维护困难，基本不能存活，自然没有效果；设计的处理能力与废气产生量严重不匹配，小马拉大车，验收监测期间能对付一下，以后再也不能正常运行。大气污染防治设施日常监管少。昆山民营企业4万多家，其中制造业1

万多家，外资制造业企业3、4千家，就喷涂企业就100多家，环保局人手少，现场环境监察人员全市才40来人，对废气设施，往往有投诉后才去检查，并且废气监测繁琐，现场对不正常运行取证也有一定难度，对大气污染防治设施日常监管少也是导致企业不正常运行的一个原因。

4、油漆喷涂工艺废气防治方案的探讨

喷涂废气的治理方法通常有：活性炭吸附法、冷凝法回收法、液体吸收法、燃烧法，此外还有生物法、低温等离子体氧化法、光化学降解法等。

活性炭吸附法：利用多孔性的活性炭固体吸附剂吸附工业废气中的有害气体。优点：1、可处理大风量、低浓度有机废气；2、可回收溶剂；3、不需要加热；4、净化效率高，运转费用低。缺点：1、废气净化前要进行预处理；2、吸附容量有限、需对活性炭进行定期再生；3、设备庞大，占地面积多。

冷凝回收法：利用物质不同的饱和蒸气压，降低温度使有害气体冷凝成液体，从而分离出来。优点：1、适用于浓度高、冷凝温度高的有害蒸汽；2、所需设备和操作条件比较简单，回收物质纯度高。3、不引起二次污染。缺点：受冷凝温度限制，要求净化程度高或处理低浓度废气，需将废气冷却；到很低的温度，经济上不合算。

直接燃烧法：通过使有机废气在温度600～800℃和停留时间0.3～0.5秒的条件下直接燃烧，变成二氧化碳和水。优点：1、可用于处理中、高浓度废气，2、简便易行、可回收热能；缺点：1、预热能耗较多；2、燃烧不完全时产生恶臭。

催化燃烧法：如蓄热式催化氧化设备(RCO)：催化燃烧法是一种类似燃烧法的方式来处理VOC，操作温度较普通燃烧法低一半，通常为200～400 ℃，将有机物氧化成二氧化碳和水，同时发出燃烧热。主要原理是采用过渡金属氧化物、铂、钯等贵金属催化剂来代替火焰，由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低了设备费用和操作费用。优点：1、设备简单、投资少、操作方便、占地面积小；2、热量可以循环利用；3、有利于净化高浓度废气。缺点：1、催化剂成本高；2、要考虑催化剂中毒和表面异物附着，易失效。

液体吸收法：根据溶解能力的不同，利用适当的液体与混合气体接触，除去气体。1、废气净化不需预处理；2、流程简单，占地少；3、吸收剂价格便宜。1、对溶剂成分选择性大；2、要对排水进行处理。

低温等离子体氧化：近来兴起的低温等离子体技术是一种新的治理低浓度气态污染物的方法，利用等离子体中的大量活性粒子可对有毒、有害、难降解的环境污染物进行直接的分解去除，特别是处理低浓度的污染物时，反应条件温和、能耗低、反应彻底。适用于的低浓度恶臭气体。

光化学降解法：以一定波长的紫外光或可见对有害气体进行照射，有害气体分子接受来自光子的能量后会发生光解、分子内重排、异构化等反应，从而使有害气体得以转化或去除光效率高，运行成本低，无二次污染。初始投资较高，操作要求较为严格，适用于量大、浓度较低的废气。

喷涂废气的废气成分苯、甲苯及TVOC属于有机废气。由其理化性质可知，该类物质易溶于有机溶剂（如乙醇等），可采用乙醇溶液对其进行吸收，但处理后产生二次污染，废液需要进行处理，且废水处理有一定的难度，一般不采用。对于有废水处理设施而言，结合废水处理系统特点，此法可以考虑，能够实现对废气的最终处理。

冷凝法受温度和物质饱和蒸汽压影响，甲苯和二甲苯的饱和蒸汽压（30℃）相差不大，冷凝法回收的溶剂成份杂、价值低，分离操作上较难，经济上不划算，喷涂废气不采用此方案。

生物法适合排放浓度、速率相对稳定，废气浓度较低的废气的治理，如生活污水处理站的恶臭废气的治理等，喷涂废气浓度相对还是比较高，且排放不稳定，此法不宜采用。低温等离子体氧化法、光化学降解法也只能处理较低浓度的废气，通常不单独用于喷涂废气的处理。

直接燃烧法一次性投入成本较高，需要辅以其他的燃料，如液化气、天然气等来提高废气的温度（540～820℃），达到热力燃烧的条件，且需要较高的安全措施，但运行成本较高。

烘房烘干废气处理方案。由烘房烘干废气特点（易燃）可知，可采用直接催化燃烧进行处理。理由为：①废气浓度适中，约600mg/m3（工程经验，活性炭吸附浓度一般最大不能超过500mg/m3）；②温度较高，均在185℃左右，可利用废气温度降低能耗；③催化燃烧起燃温度低（250～300℃），反应效率高。

如果采用天然气作为烘房加热，可考虑将喷漆室晾干段和烘炉内的废气尽量引入烘干炉焚烧器中，作为燃烧时新鲜风的补充。由于晾干间送风风量小，有机

溶剂浓度相对较高，因而可考虑将此处废气收集至烘干炉焚烧器中，直接燃烧，系统要考虑安装阻火器等防火防暴安全装置。

喷漆房喷涂废气处理方案。根据喷漆房喷涂废气和调漆废气的特点可知，废气量较大，达到 50000～100000m3/h，浓度较低，不宜采用焚烧法（工程经验，焚烧最佳浓度在TVOC3000～4000 mg/m3）。苯、甲苯等非极性有机物，根据相似相容的原理，采用非极性吸附剂可以对其实现有效地吸附。在众多的吸附剂当中，活性炭吸附效能较好、应用较广，可以吸附大多数有机物。活性炭中又以蜂窝活性炭为佳，但价贵些。可考虑先活性炭浓缩吸附，然后再热空气脱附催化燃烧的方式进行处理，一方面可达到较为理想的处理效果，另一方面可延长活性炭的使用寿命。因在喷涂和调漆的过程中，会产生漆雾，喷漆废气中漆雾颗粒小、粘度大，易粘附物质表面，堵塞活性炭，净化有机废气前必须去除漆雾。以往好多废气处理只重后段工程设计，未注重漆雾的去除，导致整个系统不能运行。

漆雾的处理方法。目前国内外较多采用的是过滤法和水吸收法。过滤主要采用滤层阻留漆雾和颗粒物，滤料可以采用特制无纺布、玻璃纤维棉、金属丝球等，也可组合使用；吸收方式包括喷淋水洗、雾化洗涤、无泵水幕处理、水旋式处理等。喷淋水洗采用喷嘴组成的喷淋室，将水雾化来冲洗漆雾，水过滤后重复利用，该方法效果差，喷嘴易堵塞；雾化洗涤采用螺旋进气，在高速雾化作用下，气液充分接触，废气中的细小颗粒物、未凝固的涂料颗粒及少量有机废气被吸收；无泵水幕喷漆室和无泵水激喷漆室是利用高速排风诱导提水，将排风系统和排水系统合二为一，由于漆雾经过水帘幕及通道多次强烈碰撞搅拌，净化效率高；水旋式喷漆室主要是靠水旋器来分离空气中的漆雾，当含有漆雾的空气直接被吸人水旋器与栅格板下的水面撞击后，同水一起以漩涡运动流人水旋器，漆雾和空气分离。目前广泛采用的主要是水幕、水旋及水激式喷涂设备，均能取得较好的净化效果。

方案的确定。通过对喷涂废气的特性分析和目前污染防治方案比选，课题组认为，目前比较适合和比较稳妥的喷漆废气的治理方案，将烘房烘干废气和喷漆房废气分别收集处理，如图1、图2。

图1、烘房烘干废气蓄热式催化燃烧（RCO ）处理方案示意图

烘房烘干废气首先进入过滤器，对气体中的颗粒物净化处理，过滤后的气体由二次风机送入旋转换向阀，通过阀门分配到蓄热式催化燃烧设备（RCO ）内，在电加热的作用下，气体温度提高到380℃左右，在热和催化剂的作用下，气体中的有机物质被分解成CO 2和H 2O ，气体得到净化，净化后的气体经蓄热后回到

旋转换向阀，排入烟囱，高空排放。RCO 催化加热启动采用电加热。进过滤器前管道设置一补冷阀，当RCO 内的温度过高时，补冷阀开启，补充部分冷空气，稀释气体浓度，减少反应放热，确保RCO 的安全运行。

催化燃烧系统

图2、喷漆房废气水洗除雾吸附富集催化氧化处理示意图

喷漆房废气经集风管道首先进行高效旋流板，过滤颗粒物（漆雾）部分亲水性有机物，然后经过除水后进入有机废气浓缩吸附净化装置内进行净化处理。吸附完毕后，进行吸附床脱附，通过热空气将有机成分脱附下来，进入催化燃烧装置进行无害化处理，产物为H2O 和CO2。

工程实例。张浦某电子塑胶配件喷漆企业采用了类似方案。该企业生产笔记本电脑外壳件，有喷漆工艺，年用油漆及稀释剂约26.85吨，设备一次性投入128万元，年电费用量约16万元，活性炭更换和脱附及处置费约50万元，设备折旧12.8万元，加其他费用年运行费用不低于80万元，分摊到每公斤油漆（含溶剂）废气处理费用不低于30元。

三、油漆喷涂工艺替代工艺的探讨

为了减少喷漆废气产生的污染，课题级还对可能用于替代的相关工艺进行了探讨，主要有：

浸漆工艺。浸漆工艺是把工件全部浸入油漆后再提出，沥去挂在工件上过量

的油漆，在工件表面形成一层漆膜的工艺。此工艺适用于对涂膜均匀度要求不高

及表面孔洞或方便进行表面掩蔽的加工件，如机架类产品、变压器铁芯等。浸漆有溶剂挥发与地面少量滴漆问题，但没漆雾问题，对涂料的利用率比喷漆工艺高，为70%～80%。

电泳涂装工艺。电泳涂装工艺是真正的水性漆涂装工艺，是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于基底表面的涂装方法。电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，用于汽车、摩托车、自行车、家电、轻工产品及装饰线工艺品等的表面涂覆。具有水溶性、无毒、易于自动化控制，其漆膜的附着力强、遮盖力强、抗蚀性高(中性盐雾试验达l000小时)。是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。电泳不存在溶剂挥发问题。

静电粉末喷涂：此工艺是将粉末涂料微粒经喷枪在静电电场吸引的作用下吸附到工件上去，经加温烘烤固化后粉层流平成为均匀的膜层。粉末涂料一般采用布袋除尘捕集，可以回收再利用。除烘烤时有极少量有机小分子单体挥发气体外，基本没有废气产生。昆山目前使用很普遍。

水性漆喷涂工艺：与油漆喷涂相比具有以下优点：几乎无废气排放，减少了污染，也大大降低了污染处理费用；降低了职业病发生的机率；减少了消防隐患，减少申办安全许可证的时间和费用；溶剂（纯水）成本低，漆损少，可回收，不合格品可水洗，漆利用率高，漆用量可减少25%。有些工厂已开始在使用水性涂料，目前国内普及不广的原因是企业对生产线是改装增加设备投入和产品品质心存疑虑，又没有外来压力，很多厂家在观望。有资料显示，以家具涂料水性涂装线为例，只要支出1～10万/线，投入和品质已不是关键问题，关键还是要外来引导和观念的改变。美国PPG水性漆已成功用于宝马球汽车生产线，中国国际海运集团集装箱生产线使用水性漆也获成功。目前昆山水性涂料在家具、金属制品涂装上都开始使用；南宝树脂等油漆生产商也正在加大塑料件水性漆的研发步伐。

模内转印：此工艺将注塑成型将表面装饰一次完成，省去了喷涂工艺，工艺成熟，批量生产具有成本优势，几乎没有污染。目前昆山像康准等有几家已在生产。

四、结论与建议

1、源头控制，停止审批塑料件油漆喷涂项目。

昆山喷涂配套能力应该已经足够，目前几家大型喷涂企业的生产线一半以上

处于闲置，再审批此类喷涂项目，将会导致相互压价，无序竞争，原有利润进一步压缩的情况下，可能最终将成本转嫁给环境。

目前出现更好的成熟替代工艺，特别是已有成功案例的模内转移印。有些行业必须要有喷涂工艺的，可以用喷粉工艺或者水性涂料替代。鉴于喷漆工艺环境危害远远大于其他工艺，欧美一些发达国家逐步要求淘汰喷漆工艺，要求使用更环保、更低碳、更牢固的替代方法，所以为了应对此类技术壁垒，相关的企业更应该积极开发新工艺、研发新产品迎接市场挑战。

为改善昆山空气环境质量，建议应将塑料件油漆喷涂等项目列入禁批，并有计划、逐步淘汰现有喷涂项目。

2、对现有喷涂企业加强治理

烘房烘干废气有机物浓度高，废气量小、温度高，适合采用蓄热催化氧化处理，如企业烘干用天然气作燃料，可考虑将烘房废气作为补充空气直接焚烧。喷漆房和调漆间废气浓度低、风量大，宜先预处理去除漆雾，经活性炭吸附富集后催化焚烧。

因处置运行费用较高，对监测监控方面困难，还须进一步寻找易操作、易监控，经济技术可行的治理方案。

3、加快居住区及周边喷涂企业搬迁工作。

由于规划的调整，各区镇原来的工业区及周边建成了商住小区，出现了居住区与工业区混杂的现象，由于排放标准与生活区空气质量标准要求的差距，喷涂企业对周边小区环境影响还是很大。要求有关区镇在规定时间内搬迁居住区及周边的喷涂企业。从根本上解决环境信访问题。

4、开展回顾性评价，改变监管方式，提高治理效果。

大气污染防治设施日常监管少是昆山废气治理运行不正常、治理效果不佳的原因之一。

建议，有些老企业没有经过环评，有的环评对污染防治措施要求不明确，造成目前的环境管理依据不足。对这些企业应要求开展回顾性评价，明确其产品产量，油漆、溶剂用量，明确活性碳用量及更换时间等日常维护管理规定。对不按环评要求正常维护的，可取证确认为非正常运行，并以相应的行政处罚或警示。

改变监管方式。将原来的结果监控改为过程监控。如：对废气治理设施产生

废活性炭的单位，根据其活性炭的处置转移情况，设定警示期限，或要求企业定期申报，对转移异常的企业进行现场核查，根据其生产情况与活性碳更换是否正常进行查处。熟悉废气处理运行管理的参数要求，如温度情况、处理能力匹配情况、校证情况等等，最大限度地减少有机物排放，提升环境质量。

5、突出重点，加大监察频次和处罚力度，确保设施正常运转

对有机溶剂使用量大的、商住区及周边的、群众有投诉的喷涂企业，加大监察频次，加强对有废气排放企业的查处力度，确保人民生活空气环境质量。针对部分企业偷排、直排现象，应保持高压态势。一方面加强排查力度，规范企业生产行为，另一方面对企业不正常治理问题或直排行为加大处罚力度，发现一起严打一起，并与银行贷款挂钩。