1. Vorming en belangrijkste bestanddelen van afvalgas van spuitverf
Het verfproces wordt veelvuldig gebruikt in de machinebouw, auto-industrie, elektrische apparatuur, huishoudelijke apparaten, scheepvaart, meubelindustrie en andere sectoren.
Verfgrondstoffen — verf bestaat uit niet-vluchtige en vluchtige bestanddelen. De niet-vluchtige bestanddelen omvatten filmvormende stoffen en hulpstoffen voor de filmvorming. De vluchtige bestanddelen worden gebruikt om de verf te verdunnen, zodat een glad en mooi verfoppervlak ontstaat.
Het verfspuitproces produceert voornamelijk verfnevel en organische afvalgassen. Verf wordt onder hoge druk in deeltjes geperst. Tijdens het spuiten bereikt een deel van de verf het spuitoppervlak niet, maar verspreidt zich met de luchtstroom en vormt verfnevel. Organische afvalgassen ontstaan door de verdamping van verdunningsmiddelen. Organische oplosmiddelen hechten zich niet aan het verfoppervlak en komen vrij tijdens het uithardingsproces van de verf (hieronder zijn honderden vluchtige organische verbindingen gerapporteerd, waaronder alkanen, olefinen, aromatische verbindingen, alcoholen, aldehyden, ketonen, esters, ethers en andere verbindingen).
2. Bron en kenmerken van uitlaatgassen van autolakken
Een autospuiterij moet voorbehandeling, elektroforese en spuitlakken op het werkstuk uitvoeren. Het lakproces omvat spuitlakken, uitvloeien en drogen. Tijdens deze processen komen organische afvalgassen (VOC's) vrij, evenals spuitnevel. Daarom is het noodzakelijk om de afvalgassen in de spuitcabine te behandelen.
(1) Afvalgas uit de spuitverfruimte
Om een goede werkomgeving te garanderen tijdens het spuiten, moet volgens de bepalingen van de Arbeidsveiligheidswet de lucht in de spuitcabine continu worden ververst. De verversingssnelheid moet daarbij tussen de 0,25 en 1 m/s liggen. De belangrijkste componenten van de uitlaatgassen zijn de organische oplosmiddelen van de spuitverf. Deze bestaan voornamelijk uit aromatische koolwaterstoffen (met name benzeen en niet-methaan koolwaterstoffen), alcoholethers en esters. Omdat het volume van de uitlaatgassen in de spuitcabine erg groot is, is de totale concentratie van de organische afvalgassen die vrijkomen erg laag, meestal ongeveer 100 mg/m³. Daarnaast bevat de uitlaat van de spuitcabine vaak een kleine hoeveelheid onbehandelde verfnevel, met name in spuitcabines met droge verfafzuiging. Deze verfnevel in de uitlaatgassen kan de behandeling van de afvalgassen belemmeren en daarom is voorbehandeling noodzakelijk.
(2) Afvalgas uit de droogkamer
Na het spuiten van gezichtsverf, voordat deze droog is, moet er lucht circuleren. De organische oplosmiddelen in de natte verffilm verdampen tijdens het drogen. Om een explosie door ophoping van organische oplosmiddelen in de binnenlucht te voorkomen, moet de lucht in de ruimte continu worden ververst. De luchtsnelheid moet doorgaans rond de 0,2 m/s worden gehouden. De samenstelling van de uitlaatgassen is gelijk aan die van de spuitruimte, maar bevat geen verfnevel. De totale concentratie van de organische afvalgassen is, afhankelijk van het volume van de uitlaatgassen, ongeveer twee keer zo hoog als die van de spuitruimte, tot wel 300 mg/m³. Deze worden na centrale behandeling meestal gemengd met de uitlaatgassen van de spuitruimte. Daarnaast moeten de spuitruimte en het bassin voor afvalwater van de verf ook op dezelfde manier worden geloosd.
(3)Drying uitlaatgas
De samenstelling van het drooggas is complexer; naast het organische oplosmiddel bevat het ook een deel van de weekmaker of harsmonomeer en andere vluchtige componenten, maar ook thermische ontledingsproducten en reactieproducten. Bij het drogen van elektroforetische primers en oplosmiddelgebaseerde topcoats komt weliswaar rookgas vrij, maar de samenstelling en concentratie hiervan verschillen aanzienlijk.
※Gevaren van uitlaatgassen van spuitverf:
Uit de analyse is gebleken dat de afvalgassen van de spuitcabine, droogruimte, verfmengruimte en afvalwaterzuiveringsinstallatie voor de toplaag een lage concentratie en een grote stroomsnelheid hebben. De belangrijkste componenten van de verontreinigende stoffen zijn aromatische koolwaterstoffen, alcoholethers en organische esteroplosmiddelen. Volgens de "Algemene emissienorm voor luchtverontreiniging" ligt de concentratie van deze afvalgassen over het algemeen binnen de emissielimieten. Om aan de emissie-eisen in de norm te voldoen, passen de meeste autofabrieken de methode van emissie op grote hoogte toe. Hoewel deze methode aan de huidige emissienormen voldoet, zijn de afvalgassen in wezen onbehandelde, verdunde emissies. De totale hoeveelheid gasvormige verontreinigende stoffen die door een grote carrosseriecoatinglijn wordt uitgestoten, kan oplopen tot honderden tonnen, wat zeer ernstige schade aan de atmosfeer veroorzaakt.
Verfnevel in organische oplosmiddelen — benzeen, tolueen en xyleen — is een zeer giftig oplosmiddel. Wanneer het in de werkplaatslucht terechtkomt, kan inademing door werknemers acute en chronische vergiftiging veroorzaken, voornamelijk schade aan het centrale zenuwstelsel en het hematopoëtisch systeem. Kortdurende inademing van hoge concentraties (meer dan 1500 mg/m³) benzeendamp kan aplastische anemie veroorzaken, terwijl frequente inademing van lage concentraties benzeendamp ook kan leiden tot braken en neurologische symptomen zoals verwardheid.
※Keuze van de afvalgasbehandelingsmethode voor spuitverf en coatings:
Bij de keuze van organische zuiveringsmethoden moet over het algemeen rekening worden gehouden met de volgende factoren: het type en de concentratie van organische verontreinigende stoffen, de temperatuur en het debiet van de organische uitlaatgassen, het gehalte aan fijnstof en het gewenste niveau van verontreinigingsbeheersing.
1Sverfbehandeling op kamertemperatuur
De uitlaatgassen van de spuitcabine, droogruimte, verfmengruimte en de afvalwaterzuiveringsinstallatie voor de toplaag zijn uitlaatgassen op kamertemperatuur met een lage concentratie en een grote stroomsnelheid. De belangrijkste verontreinigende stoffen zijn aromatische koolwaterstoffen, alcoholen, ethers en ester-organische oplosmiddelen. Volgens de GB16297-norm "Uitgebreide emissienorm voor luchtverontreiniging" ligt de concentratie van deze afvalgassen over het algemeen binnen de emissielimieten. Om aan de emissie-eisen van de norm te voldoen, passen de meeste autofabrieken de methode van emissie op grote hoogte toe. Hoewel deze methode aan de huidige emissienormen voldoet, zijn de afvalgassen in wezen verdunde emissies zonder behandeling. De totale hoeveelheid gasvormige verontreinigende stoffen die door een grote carrosseriecoatinglijn worden uitgestoten, kan oplopen tot honderden tonnen, wat zeer ernstige schade aan het milieu veroorzaakt.
Om de uitstoot van schadelijke stoffen in uitlaatgassen fundamenteel te verminderen, kunnen verschillende methoden voor de behandeling van uitlaatgassen gecombineerd worden. De kosten van deze behandeling, die een groot luchtvolume vereist, zijn echter zeer hoog. De meest beproefde buitenlandse methode is om eerst te concentreren (met behulp van een adsorptie-desorptiewiel om de totale hoeveelheid ongeveer 15 keer te concentreren) om de totale hoeveelheid te behandelen, waarna de geconcentreerde afvalgassen worden vernietigd. In China bestaan vergelijkbare methoden, waarbij eerst adsorptie (met actieve kool of zeoliet als adsorptiemiddel) wordt toegepast voor lage concentraties, bij kamertemperatuur, waarbij desorptie plaatsvindt bij hoge temperatuur. De geconcentreerde afvalgassen worden vervolgens behandeld met katalytische verbranding of regeneratieve thermische verbranding. Er wordt momenteel gewerkt aan de ontwikkeling van een biologische behandelingsmethode voor lage concentraties, bij normale temperaturen, maar deze technologie is in China nog niet volledig ontwikkeld, hoewel het de moeite waard is om er aandacht aan te besteden. Om de vervuiling van het milieu door afvalgassen van coatings daadwerkelijk te verminderen, moeten we het probleem ook bij de bron aanpakken. Denk bijvoorbeeld aan het gebruik van elektrostatische roterende bekers en andere middelen om de benuttingsgraad van coatings te verbeteren, en aan de ontwikkeling van coatings op waterbasis en andere milieuvriendelijke coatings.
2Drying afvalgasbehandeling
Drooggas behoort tot de categorie middelhoge tot hoge concentraties hoogtemperatuurafvalgas en is geschikt voor behandeling met verbrandingsmethoden. De verbrandingsreactie kent drie belangrijke parameters: tijd, temperatuur en verstoring, oftewel de verbranding onder 3T-condities. De efficiëntie van de afvalgasbehandeling hangt in essentie af van de mate waarin de verbrandingsreactie voldoende is en van de beheersing van de 3T-condities. Met een RTO (Reverse Thermal Oxidation) kan de verbrandingstemperatuur (820-900 °C) en de verblijftijd (1,0-1,2 s) worden geregeld, en wordt de noodzakelijke verstoring (volledige menging van lucht en organisch materiaal) gegarandeerd. Hierdoor is de behandelingsefficiëntie tot 99%, de restwarmteopbrengst hoog en het energieverbruik laag. De meeste Japanse en Chinese autofabrieken gebruiken RTO voor de centrale behandeling van drooggas (primer, tussenlaag en toplaag). Zo heeft de Huadu-coatinglijn van Dongfeng Nissan, waar RTO wordt gebruikt voor de centrale behandeling van drooggas, zeer goede resultaten geboekt en voldoet deze volledig aan de emissienormen. Vanwege de hoge eenmalige investering in apparatuur voor de behandeling van RTO-afvalgassen is deze echter niet economisch haalbaar voor afvalgasbehandeling bij kleine afvalgasstromen.
Voor een complete coatingproductielijn, waar extra apparatuur voor de behandeling van afvalgassen nodig is, kunnen het katalytische verbrandingssysteem en het regeneratieve thermische verbrandingssysteem worden gebruikt. Het katalytische verbrandingssysteem vereist een lage investering en heeft een laag energieverbruik.
Over het algemeen kan het gebruik van platina als katalysator de oxidatietemperatuur van de meeste organische afvalgassen verlagen tot ongeveer 315 °C. Katalytische verbrandingssystemen kunnen worden gebruikt voor de behandeling van algemene droogafvalgassen, met name geschikt voor drooginstallaties met elektrische verwarming. Het probleem is echter hoe katalysatorvergiftiging te voorkomen. Uit ervaring blijkt dat bij algemene oppervlakteverfdroogafvalgassen de levensduur van de katalysator met 3 tot 5 jaar kan worden verlengd door de filtratie te verbeteren. Bij elektroforetische verfdroogafvalgassen is katalysatorvergiftiging echter een veelvoorkomend probleem. Daarom moet de behandeling van elektroforetische verfdroogafvalgassen met katalytische verbranding zorgvuldig gebeuren. In de Dongfeng-lijn voor de behandeling en transformatie van afvalgassen van de carrosseriecoating van bedrijfsvoertuigen wordt het afvalgas van de elektroforetische primerdroging behandeld met de RTO-methode (Reverse Thermal Oxidation), terwijl het afvalgas van de aflakdroging wordt behandeld met katalytische verbranding. De resultaten zijn goed.
※Behandelingsproces voor afvalgassen van spuitverf:
De behandelingsmethode voor afvalgassen in de spuitindustrie wordt hoofdzakelijk toegepast in spuitcabines, meubelfabrieken, machinebouwbedrijven, vangrailfabrieken, autofabrieken en 4S-garages. Er bestaan momenteel diverse behandelingsprocessen, zoals condensatie, absorptie, verbranding, katalyse, adsorptie, biologische methoden en ionisatie.
1. Wwaterspraymethode + adsorptie en desorptie met actieve kool + katalytische verbranding
Door middel van een sproeitoren worden verfnevel en in water oplosbare stoffen verwijderd. Na een droogfilter worden de stoffen in een adsorptie-installatie met actieve kool gebracht. Zodra de actieve kool volledig verzadigd is, vindt er een stripproces plaats (met stoom, elektrische verwarming of stikstof). Het stripgas (waarvan de concentratie tientallen malen is verhoogd) wordt vervolgens via een afzuigventilator naar een katalytische verbrandingsinstallatie geleid, waar het wordt verbrand tot kooldioxide en water, waarna het wordt afgevoerd.
2. Wwaterspray + adsorptie en desorptie met actieve kool + condensatie-terugwinningsmethode
Door middel van een spuittoren worden verfnevel en in water oplosbare stoffen verwijderd. Na een droogfilter worden de stoffen geadsorbeerd in een adsorptie-installatie met actieve kool. Zodra de actieve kool volledig verzadigd is, volgt een stripproces (met stoom, elektrische verwarming of stikstof). Na de behandeling wordt het afvalgas geadsorbeerd, geconcentreerd en gecondenseerd. Het condensaat wordt vervolgens gescheiden om waardevolle organische stoffen terug te winnen. Deze methode wordt gebruikt voor de behandeling van afvalgassen met een hoge concentratie, lage temperatuur en een laag luchtvolume. Deze methode kent echter een hoge investering, een hoog energieverbruik en hoge operationele kosten. De concentratie van "benzeen" en andere afvalstoffen in de uitlaatgassen van spuitbussen is doorgaans lager dan 300 mg/m³, wat resulteert in een laag luchtvolume (het luchtvolume van een autospuiterij is vaak meer dan 100.000 m³). Bovendien is het hergebruik van oplosmiddelen in de uitlaatgassen van autolakken lastig en leidt het gemakkelijk tot secundaire vervuiling. Daarom wordt deze methode over het algemeen niet gebruikt voor de behandeling van afvalgassen van coatings.
3. Waste gas adsorptiemethode
De adsorptiebehandeling van afvalgassen van spuitverf kan worden onderverdeeld in chemische adsorptie en fysische adsorptie. Omdat de chemische activiteit van afvalgassen met "drie benzeen" laag is, wordt chemische adsorptie over het algemeen niet toegepast. Fysische adsorptievloeistof absorbeert minder vluchtige stoffen en componenten met een hogere affiniteit voor verhitting, koeling en hergebruik voor analyse en verzadigingsabsorptie. Deze methode wordt gebruikt bij luchtverplaatsing, lage temperaturen en lage concentraties. De installatie is complex, de investering is hoog, de keuze van de absorptievloeistof is lastiger en er zijn twee soorten vervuiling.
4. Ageactiveerde koolstofadsorptie + UV-fotokatalytische oxidatieapparatuur
(1): Directe adsorptie van organisch gas door actieve kool, waardoor een zuiveringsgraad van 95% wordt bereikt. Eenvoudige apparatuur, lage investering, gemakkelijke bediening, maar de actieve kool moet regelmatig worden vervangen, lage concentraties verontreinigende stoffen, geen terugwinning. (2) Adsorptiemethode: organisch gas wordt geadsorbeerd in de actieve kool, de actieve kool wordt gedesorbeerd met verzadigde lucht en geregenereerd.
5.Ageactiveerde koolstofadsorptie + lage-temperatuurplasma-apparatuur
Na adsorptie met actieve kool, en vervolgens verwerking van afvalgas met lagedemperatuurplasma-apparatuur, wordt de gasontlading volgens de norm behandeld. De ionenmethode maakt gebruik van plasma (ionenplasma) om organische afvalgassen af te breken, geuren te verwijderen, bacteriën en virussen te doden en de lucht te zuiveren. Deze geavanceerde technologie wordt door experts in binnen- en buitenland beschouwd als een van de vier belangrijkste milieutechnologieën van de 21e eeuw. De kern van de technologie is de ontlading van een groot aantal actieve zuurstofionen (plasma) door middel van een hoogspanningspuls. Dit plasma activeert het gas en produceert diverse actieve vrije radicalen, zoals OH, HO2, O, enz. Hierdoor worden benzeen, tolueen, xyleen, ammoniak en alkanen, organische afvalgassen, afgebroken, geoxideerd en onderworpen aan complexe fysische en chemische reacties. De bijproducten zijn niet-giftig en voorkomen secundaire vervuiling. De technologie kenmerkt zich door een extreem laag energieverbruik, een kleine ruimtebehoefte, eenvoudige bediening en onderhoud, en is bijzonder geschikt voor de behandeling van diverse gascomponenten.
BSamenvatting van het verhaal:
Er zijn tegenwoordig veel verschillende behandelingsmethoden op de markt. Om te voldoen aan de nationale en lokale normen, kiezen we doorgaans voor een combinatie van verschillende behandelingsmethoden om de afvalgassen te zuiveren. De gekozen methode sluit daarbij aan bij het specifieke behandelingsproces.
Plaatsingstijd: 28-12-2022
