傳統中小型眼鏡企業噴漆廢氣治理技術探討

中國眼鏡總產量占到了世界總產量的70%。中國不僅成為世界的眼鏡生產大國，也成為了世界眼鏡消費量最大的國家之一。2018年中國眼鏡成鏡產量約為66503.14萬副，全國有15個省市生產眼鏡成鏡。眼鏡生產主要集中在浙江、廣東、福建、江蘇、甘肅、重慶、山東、吉林、河北等省市。中小型眼鏡生產企業及配套生產企業聚集在一定的區域，形成產業集群，降低生產成本，使得中國眼鏡在國際上有較大的價格優勢。中小型眼鏡企業產業聚集園區壯大發展的同時，也存在一定的環境污染問題。眼鏡制造尤其是塑料眼鏡制造過程，會產生大量的噴漆廢氣。多數眼鏡噴漆工序因其上色效果好會使用溶劑性油漆。使用溶劑型油漆的噴漆廢氣含有較高濃度的漆霧，容易黏附管道及處理設備，給廢氣處理帶來一定的難度。中小型眼鏡企業因產品定位為中低端客戶，資金及技術水平有限，普遍存在噴漆設備較為傳統，設備密閉性差的問題。這導致噴漆過程中的VOCs廢氣產生量較大。眼鏡噴漆廢氣有黏性，產生風量大、濃度低，存在一定的處理難度，給中小型眼鏡企業的生產和發展帶來一定挑戰。采用科學、合理又節約成本的治理技術，是中小型眼鏡企業治理噴漆廢氣的重要方向。本文重點從裝備升級改造、廢氣集約化收集處理等方面，探討了傳統中小型眼鏡企業的眼鏡噴漆廢氣的污染防治技術。

1 噴漆廢氣的特點

眼鏡噴漆廢氣的成分根據原料的不同略有不同。噴漆物料通常由油漆或金油、稀釋劑、固化劑等原料按一定比例混合而成。油漆或金油與稀釋劑混合比例一般為1：（1～1.2），油漆或金油與固化劑的混合比例一般為1：（0～0.3）。油漆主要成分包括樹脂、溶劑、助劑、填料、顏料等，涉及揮發性組分有苯類、酯類、醇類等有機化合物;稀釋劑全部為有機溶劑，一般有二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯等有機物質;固化劑主要由樹脂及有機溶劑組成。從成分上看，噴漆廢氣可能含有的污染物有甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙苯、乙酸甲酯等有機污染物。噴槍清洗過程可能還使用丙酮。從表觀上看，噴漆廢氣含有較多漆霧，具有一定的黏附性，容易堵塞設備和管道，組成包括顆粒物、VOCs等污染物。因噴漆廢氣噴漆臺操作開口較大，噴漆廢氣呈現風量大、濃度低的特點。

2 廢氣產生工序及設備

眼鏡噴漆的主要生產流程是眼鏡表面進行清洗、晾干后，進入噴漆臺進行噴漆上色，噴漆由1道至多道底漆、面漆組成。噴漆結束后，工件將進行流平、晾干，最后中溫烘干（40～50℃）得到產品。油漆調配、工件噴漆、流平、晾干和中溫烘干等過程均為揮發產生VOCs廢氣。噴漆設備分為大槍手噴噴漆臺、小槍手噴噴漆臺和機械自動噴漆臺。大槍手噴噴漆臺作業開口面較大，大于1.5m×1.5m，小槍手噴噴漆臺作業開口面一般為0.8m×0.8m，機械自動噴漆臺開口面一般為1.0m×1.5m。機械自動噴漆臺，噴槍自動噴油漆，噴射速度較高。

3 廢氣治理措施

3.1 車間改造

中小型眼鏡噴漆企業噴漆車間通常無明顯分區，清洗、噴漆、調漆、晾干、烘干等區塊界線不明顯，這導致空間無組織廢氣較難收集。企業廢氣治理時，應對各個區域進行分區改造，設立獨立的噴漆隔間、調漆間、晾干間、烘干間。各個隔間應相對密閉，有墻體分割，設置門窗。

3.2 裝備提升改造

中小型眼鏡企業使用的噴漆設備為傳統敞口噴漆臺，開口面較大。為滿足不同客戶的要求，眼鏡企業通常會配備多臺噴漆臺，但是實際同時使用的臺數少于裝機臺數。為節約廢氣收集風量，應在噴漆臺開口面設置活動式開關門。當使用噴臺時打開門，不使用噴臺時關閉門，減少廢氣收集風量。眼鏡噴漆基本都使用溶劑型油漆，噴漆過程中會飛濺產生較多漆霧。漆霧有黏性，容易黏附管道、風機、閥門、廢氣處理設備等部件，不利于廢氣收集和排放。因此，噴漆臺須設置至少一道水簾，初步去除截留漆霧顆粒。

3.3 廢氣收集

眼鏡企業噴漆工序產生的廢氣有噴漆廢氣、調漆廢氣、流平廢氣、晾干廢氣、烘干廢氣。噴漆廢氣夾帶漆霧，產生點位為噴漆臺;調漆廢氣、流平廢氣、晾干廢氣為常溫廢氣，基本不含顆粒物，分別產生于調漆、流平和晾干工位。烘干為低溫（40～50℃）烘干，廢氣產生濃度略高，溫度略高于常溫。總體上各股廢氣濃度均不是很高，除了烘干、調漆廢氣，其余廢氣的收集風量均較大。廢氣呈現大風量、低濃度的特點。各類廢氣的收集要求如下：

（1）噴漆臺為三側圍擋噴臺，上方有出氣口，出氣口應與風管連接，噴臺開口面控制氣速應至少1m/s，才能保證廢氣有效收集。（2）調漆間設置單獨的調漆臺，調漆臺三側圍擋，上方設廢氣收集風管。調漆間廢氣收集按空間換氣次數至少10次/h計。（3）流平區設置在噴漆臺附近，不單獨引風。流平廢氣通過噴漆臺引風，達到車間總體換風的目的，可收集流平廢氣。（4）晾干間設置單獨的廢氣收集罩和風管，要求空間換氣次數至少8次/h。（5）烘干工序在烘箱或烘干室內完成。為保持烘箱內溫度，烘干室和烘箱為密閉的。在烘干室內頂部設置廢氣收集風管，空間換氣次數建議至少3次/h。

各股廢氣按照要求進行收集后，應合理布置風管走向，合理選擇管徑，做到風量、風壓平衡。一般要求主干管的氣速在10～15m/s，支管氣速在5～8m/s。各風管支管與支管之間，干管與干管之間的風阻應小于±15%。

3.4 廢氣處理

噴漆廢氣的處理方法的選擇應根據當地的廢氣排放標準，經濟承受能力，技術成熟度等方面進行確定。以浙江省地區為例，噴漆廢氣排放應執行《工業涂裝工序大氣污染物排放標準》（DB33/2146-2018）新改擴標準。噴漆廢氣處理的一般原則是“漆霧預處理+進一步處理”。

3.4.1 漆霧預處理工藝

前面講到，噴漆廢氣含有漆霧，會黏附設備，因此必須進行預處理。漆霧的預處理可以采用濕式噴淋洗滌、干式過濾棉過濾的一種或兩種組合方法進行處理。要求處理后廢氣的顆粒物含量低于1mg/m3。為保證漆霧預處理效果，建議采用多級噴淋+過濾棉、多級過濾等組合處理方法，強化預處理效果。

3.4.2 直接低濃氧化或吸附工藝

噴漆廢氣的主要污染成分為有機溶劑，熱值較高，易于氧化，但產生污染物濃度較低。廢氣處理方法有直接低濃度氧化處理、直接吸附處理、吸附濃縮后脫附焚燒處理三種。從處理效果看，吸附濃縮后脫附焚燒處理效果較前兩種處理效果好，廢氣凈化效率高，凈化徹底，處理效率可達到90%以上，但運行成本和一次性投資成本較高。直接氧化處理的方法有光催化氧化、低溫等離子等方法[1，2]，但處理效果不穩定，適合處理低濃有機廢氣，處理效率低于60%。直接吸附處理就是采用活性炭等吸附介質對廢氣污染物進行吸附，待介質吸附飽和后，就需要拋棄更換吸附介質，會產生二次固廢污染。若采用直接氧化處理法，可考慮將光催化氧化、低溫等離子等設備后接活性碳吸附，設置兩級及以上的組合系統，強化處理效果[3]。

3.4.3 吸附濃縮-脫附焚燒

吸附濃縮后脫附焚燒處理工藝是首先對低濃有機廢氣采用吸附介質進行吸附濃縮，待吸附介質吸附到一定程度后，再采用熱氣流或改變壓力等方法進行脫附。脫附出來的高濃有機廢氣進行焚燒。

常用的吸附介質有顆粒活性炭、蜂窩活性炭、活性炭纖維氈、沸石分子篩等[4，5]。為保證吸附效率，各吸附劑的吸附氣速建議為：采用顆粒活性炭時，吸附設備內氣速應控制在0.6m/s以下;采用活性炭纖維氈時，氣速控制在0.15m/s以下;采用蜂窩活性炭和沸石分子篩時，氣速控制在1.2m/s以下。

吸附床層的再熱有熱氣流再生、降壓加熱再生等方法。熱氣流再生可采用空氣或惰性氣體作為熱媒，直接接觸換熱再生。活性炭和活性炭纖維氈吸附床層脫附時，熱氣流溫度應為90～120℃;沸石分子篩吸附床層脫附時，熱氣流溫度宜低于200℃。脫附后熱氣流中有機物濃度應嚴格控制在爆炸極限下限的25%以下。應合理選擇脫附壓力和溫度，在保證安全的前提下，提高脫附效率。

脫附廢氣須采用燃燒進行徹底氧化處理，燃燒效率應達到95%以上。燃燒分為催化燃燒和直接熱力燃燒。考慮油漆廢氣的特點及經濟可行性，建議采用催化燃燒方法進行處理。選用催化劑的工作溫度應低于700℃，并能承受900℃短時間高溫沖擊。為保證處理效率，催化燃燒裝置的工作溫度應高于300℃。催化燃燒裝置的設計空速宜大于10000h-1，但不應高于40000h-1。

4 總結與展望

中小型眼鏡企業普遍存在裝備水平不高，經濟可承受能力差的問題。這類企業眼鏡噴漆廢氣的治理要考慮加強車間、設備改造的基礎，對廢氣進行強化收集處理。廢氣處理優先考慮使用“吸附濃縮+脫附/焚燒”處理工藝，該工藝處理效率可達90%。但從長遠發展角度考慮，中小型眼鏡企業解決環保問題的關鍵是產品和生產工藝的轉型升級。生產高端、高附加值的眼鏡產品，采用自動化程度高、密閉化程度高的噴漆設備，可減少后端廢氣處理的成本，并且提高廢氣收集處理的效果。