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1、目录1 概 述 11.1 喷漆工艺 11.1.1 喷漆原理 11.2 设计目的 31.3 选择工艺 31.4有机物对大气的破坏和人类的危害 42设计依据 62.1废气中所含污染物种类、浓度及温度 62.2 设计规模 62.3 设计范围 62.4 处理后气体排放浓度 62.5 设计参考资料以及法规标准 62.6 控制系统 73工艺设计 83.1 设计原则 83.2 喷漆生产线工艺 83.2.1 工艺介绍 83.2.2 工艺流程 83.3.场地面积： 93.4.附加设备： 94 废气处理方法选择 104.1.有机废气处理方法 104.1.1 燃烧法 104.1.2 吸收法 104.1.3 活性炭吸
2、附法 114.1.4 生物法 114.2 生物土壤气体处理系统工艺结构 134.2.1生物滤床的组成及其净化原理 134.2.2 影响因素145工艺系统说明 185.1 工艺流程185.2 生物滤床基本结构186主要设备设计 196.1 主要设计参数196.2 主要设备196.2.1 床体设计196.2.2 改性土壤填料的选用206.2.3 其它设计问题206.3 系统启动与运行236.3.1 主要设备表236.4 劳动定员247投资估算 258效益估算 268.1 环境效益268.2 经济效益268.3 运行费用269工程的环境、社会、经济效益分析 279.1 工程的环境效益279. 2 程
3、的社会效益279. 3 程的经济效益2710环境保护2810.1 施工过程中对环境影响及对策2810.1.1 扬尘的影响2810.2 项目建成后的环境影响及对策28结论 29参考 文 献30致谢 32附录331概述在汽车、摩托车、自行车、轮船、飞机、家用设备、机械设备、建材及家具等行业 中，需要对其表面进行喷漆或烤漆处理，以达到装饰、美观和防腐等功效。涂料在施工 和固化过程中，需要使用大量有机溶剂，这些挥发性的有机物在使用过程中会释放出来， 并排放到大气中，大多数有机物为毒性危险的空气污染物，不但对人们的身体健康造成 直接危害, 对人们赖以生存的大气也同样造成破坏。1.1 喷漆工艺1.1.1
4、喷漆原理用熔融金属的高速粒子流喷在基体表面，以产生覆层的材料保护技术。金属喷涂主 要用于机械的修复、提高零件的耐磨性、改善零件的摩擦性和增强零件抵抗强化学介质 的腐蚀性能。喷漆过程：工作时静电喷涂的喷枪或喷、喷杯部分接负极，工件接正极并接地，在 高压静电发生器的高电压作用下，喷枪（或喷盘、喷杯）的端部与工件之间就形成一个 静电场。涂料微粒所受到的电场力与静电场的电压主和涂料微粒的带电量成正比，而与 喷枪和工件间的距离成反比，当电压足够高时，喷枪端部附近区域形成空气电离区，空 气激烈地离子化和发热，使喷枪端部锐边或极针周围形成一个暗红色的晕圈，在黑暗中 能明显看见，这时空气产生强烈的电晕放电。涂
5、料中的成膜物即树脂和颜料等大多数是 由高分子有机化合物组成，多成为导电的电介质，溶剂形涂料除成膜物外还有有机溶剂、 助溶剂、固化剂、静电稀释剂、及其他各类添加剂等物质。这类溶剂性物质除了苯、二 甲苯、溶剂汽油等，大多是极性物质，电阻率较低，有一定的导电能力，它们能提高涂 料的带电性能。电介质的分子结构可分为极性分子和非极性分子二种。极性分子组成的 电介质在受外加电场作用时，显示出电性；非极性分子组成的电介质在外加电场作用下， 显示电极性，从而对外来的导性电荷产生亲合力，使电介质在外加电场中其外表面能局 部带电。涂料经喷嘴雾化后喷出，被雾化的涂料微粒通过枪口的极针或喷盘、喷杯的边 缘时因接触而带
6、电，当经过电晕放电所产生的气体电离区时，将再一次增加其表面电荷 密度。这些带负电荷的涂料微粒的静电场作用下，向导极性的工件表面运动，并被沉积 在工件表面上形成均匀的涂膜。1、喷漆工艺（1）表面预处理。主要是脱脂、除锈，其方法与涂液态漆的预处理相同。（2）刮腻子。根据工件缺陷程度涂刮导电腻子，干燥后用砂纸磨平滑，即可进行 下道工序。（3）保护（也称蔽覆）。工件上若某些部位不要求有涂层，在预热前可采用保护胶 等掩盖起来，以避免喷上涂料。（4）预热。一般可不需预热。如果要求涂层较厚，可将工件预热至18020C, 这样可以增加涂层厚度。（ 5）喷涂。在高压静电场下，将喷粉枪接负极，工件接地（正极）构成
7、回路，粉 末借助压缩空气由喷枪喷出即带有负电荷，按异性相吸原理喷涂到工件上。（6）固化。喷涂后的工件，送入180200 C的烘房内加热，使粉末固化。（7）清理。涂层固化后，取下保护物，修平毛刺。（8）检验。检查工件涂层，凡有漏喷、碰伤、针气泡等缺陷的，都应返工重喷。（9）缺陷处理。对被检出的有漏喷、针孔、碰伤、气泡等缺陷的工件，进行返修 或重喷。2、应用 喷涂的金属材料应用最多的是锌、铝和铝锌合金，主要用以保护钢铁的大型结构件。喷涂铝比喷涂锌更适用于在恶劣的工业气氛和海洋大气中工作的构件，同时还具有耐 磨、抗高温氧化和抗含硫化合物气体腐蚀的性能。通常要求气压高，漆粒细，速度快。但气压过高，则会
8、破坏电力的作用。应根据所 用油漆涂料品种、涂装现场和待涂工件等的不同，而选择相适应的漆压和气压。若涂料 中含有较高重质颜料，可采用较高的漆压和气压；反之，则可降低漆压和气压。一般情 况下，输漆压力为0.120.24 MPa,雾化气压为0.150.20 MPa。喷涂的基体受热一般 不超过 200 C ，覆层与基体间的附着力可高达 7 兆帕。喷涂后零件的表面粗糙度可 降到Ra1.25微米，加工后可达到Ra 0.160.04微米。但电弧法喷出的涂层表面较差， 经加工后可达到一般精度工件的水平 。3、常用的喷涂设备常用的喷涂设备有：电弧喷枪。适用于金属线材喷涂。火焰喷枪。适用于金属 线材以及金属陶瓷和
9、难熔氧化物喷涂。等离子弧喷枪。适用于各类粉末的喷涂。 爆涂设备。适用于金属、特别是金属陶瓷和难熔氧化物喷涂。为保证获得经济而优质的 金属喷涂层，除适当选择喷涂方法和喷涂材料外，还必须进行喷前处理（如喷粒处理、 喷结合性涂层等）和喷后处理（如封闭处理、精加工等）。4、喷漆废气成分 喷漆废气和烘干废气的主要成分：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、 丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等。主要是“三苯”、挥发性有机气体（VOCs）等废气的 处理。1.2 设计目的本题目来自于制造企业生产过程普遍存在的污染问题，针对喷漆线自带水帘柜和催 化燃烧废气处理装置的净化效率低下的难题，计划在本题目中对喷漆生产线所产
10、生的喷 漆废气和烘干废气设计一套以生物法为主体的处理工艺，对喷漆线产生的含苯系化合物 有机气体进行净化。1.3 选择工艺上世纪 8090 年代，是使用生物法处理废气技术的快速发展时代,荷兰和德国成为 首批大规模应用生物技术处理废气的国家。近几年，生物技术也越来越广泛地应用于各 种废气处理。据估计在欧洲目前已有超过 7500 座生物净化气体装置在应用,其中有一半 用于污水处理及堆肥工厂产生的臭气，且已形成了一套关于可生化气体的净化原理和工 程应用经验的重要体系,并仍然在不断的改进提高。生物法的实质是利用有孔的、潮湿的介质上聚的活性微生物的生命活动，将废气中 的有害物质转为简单的无机物（如CO2和
11、H2O）或组成自身细胞。一般认为生物法净化有机 废气需经历三个步骤：机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩进入液相）； 溶解于液相中的有机成分在浓度差推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜，进而被其 中的微生物捕捉并吸收；进入微生体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源 营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害化合物（如co2和h2o）。 废气生物处理的基本形式根据性质不同可分为生物洗涤（生物洗涤器内是液态介质）， 生物滤过（采用的是固态介质）。生物滤过又可分为生物滤池和生物滴滤池。两种最常 用的生物处理系统是生物滤池和生物滴滤池。生物滤池的最初形式是通过挖掘沟渠，在沟中放置空气布
12、水系统，再用渗透性土壤填 埋沟渠建成的但是土粒之间的小孔尺寸会带来堵塞问题，只有少量的这样的系统存在着。 现在大多数的生物滤池用木片或肥料填充。废气通过配水系统进入滤池底部，然后穿过 有孔的嵌在砾石中的塑料管排出放置在砾石层上的填料通常为一层，大约为1 m厚，如果 再厚的话，将要使填料受到压挤而变形。采用喷淋系统来保持填料潮湿，当下雨和喷淋 量大的时候，用排放系统来排出多余的水。这种生物滤池在运行之前要求对填料进行筛 滤来控制孔隙尺寸，这样可以保证填料具有较大的孔隙并减少水头损失。用肥料做填料 时，填料上活性环境使多种的微生物立即开始起作用降解的过程中填料提供营养物质。 较低的水头损失和理想的
13、活性环境意味着生物滤池可以做得小一些。生物法净化处理低浓度工业废气技术在国内的推广应用，将会从减轻低浓度工业废 气污染、减少异味废气扰民事件、减少企业排污负荷、城市人居环境保护以及形成相关 环保产业等方面，产生明显的环境效益和社会效益以及一定的经济效益。同时，随着该 技术的产业化推广应用，则有望形成相关环保产业，并带动环保设备、工业微生物、机 械制造、工业过程电子自动控制等相关行业的发展。生物净化技术避免了传统物化处理技术的缺陷，如高能耗（焚烧法），购买和处置费 用较高（化学法，消耗化学试剂或活性碳再生）并且需要专门的安全运行程序管理（如化学 吸收），属于清洁型的治理方法，且具有投资运行费用省
14、、维护管理简单、不产生二次 污染等特点，因此已成为废气治理特别是可生化废气治理的前沿和热点。有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以 石油产品为燃料的交通工具的排放气；固定源的种类极多，主要为石油化工工艺过程和 储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合，如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘 合剂、制药、塑料和橡胶加工等。本文仅讨论涂料行业喷漆车间有机废气的产生排放问 题。喷漆车间在生产过程中排放出大量的涂层烘干废气，废气中含有较高浓度的甲苯。 该废气若不经处理直接排入大气，不仅会污染周围的环境，而且导致了极大的原物料消 耗，同时对企业的形象也会造成一定的影响，为此
15、，必须进行处理。根据现场调查和研 究分析，就涂层废气中的甲苯治理工艺制定可行性方案，以供企业和环保管理部门参考， 为今后工程的正式实施提供准备。1.4有机物对大气的破坏和人类的危害有机废气中的挥发性有机物称为 VOCs （Volatile organic compounds） ， 其中许多为 致癌物；如苯对骨髓的造血机能造成破坏，是一种致癌物；甲苯和二甲苯对中枢神经具 有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。在制鞋业，由于“三苯”中毒而导致工人致死事件 已发生过多起，而涂料工业使用的溶剂中，主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。有 机物对大气的影响，是其光化学反应，1965 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾， 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。近几年各国已逐渐重视 VOC 的危险性。西方发达国家均已颁布法令，对有机物的排放进行控制。 1990 年美国通过 了清洁空气法案修正案，扩大了控制污染物的范围，提高了废气排放标准，将工业 排放的189种排放物列为毒性空气污染物，其中大多数为VOC。我国的中华人民共 和国大气污染物综合排放标准( GB16297 - 1996) ，规定了 33 种大气污染物
