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        電子行業廢氣處理設備方案

        發布時間:2017-10-28

        通過了解電子工業排放揮發性有機物(VOCs)所帶來的主要環境問題和污染防治技術進展情況,認為VOCs污染減排是有技術支持的,經過對行業排放標準缺失和治污效果等問題的思考,建議制定電子工業VOCs排放標準或防治技術規范,將電子行業納入國家VOCs排污收費試點范圍,結合行業產污關鍵環節進行污染治理。

        1、行業概況


        中國是世界上第一大電子產品消費國,也是世界電子產品制造大國。進入21世紀以來,我國在通訊、高性能計算機、數字電視等領域取得一系列重大技術突破,電子及通訊設備制造業的產業規模、產業結構、技術水平均得到大幅提升,成為全球最大的制造基地,目前主要產品如手機、程控交換機、微型計算機、顯示器、彩電、激光視盤機等產量在國際上均拔得頭籌。2014年中國規模以上通信設備、計算機及其他電子設備制造業行業總資產為58168.5億元,同比增長14.58%[1]。


        2、產生的污染物


        近年來,我們參加了部分電子工業VOCs調查,對企業的涂裝工序VOCs產生點、廢氣集中處理設施進出口排放點、企業內外環境現狀質量等進行現場VOCs監測。


        2.1排放物質指標較多


        在涂裝或者噴涂車間排氣筒出口、尾氣VOCs處理設施進出口、涂裝車間裝置區域、調漆房、廠界上風、廠界下風等點位采集樣品,經過監測數據分析,發現電子工業排放污染物包括甲苯、二甲苯、三甲苯、乙酸丁酯、甲基異丁酮、異丙醇和環己烷等多種化學物質。


        按以下公式計算標準狀態下某種揮發性有機物的濃度[2]。



        通過調查和監測,并對不同產品涂裝過程中各工序所產生VOCs的物種類型進行鑒別可知,涂裝過程產生的VOCs物種數量較多,有的達8~10種,其中芳香烴所占比例最大,不同環節VOCs物種類型不完全相同。部分作業點雖設有集氣裝置(如調漆室、噴房過道等),但卻沒有保證其正常運行;集氣設施運行不當,導致車間內無組織廢氣排放量大,部分作業地點濃度高達100mg/m3以上。舉例:某噴涂車間污染物排放情況,從監測結果來看,涂裝車間裝置區域VOCs物種類型含有包括烷類、芳香類、酮類、酯類和醇類。監測結果見表1。電子行業涉及眾多不同的產品生產工藝,參照國家《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996),僅對排放的部分污染物苯、甲苯、二甲苯等規定了排放限值,缺少電子行業特征污染物項目異丙醇、醛酮類、乙酸酯類等作為行業特殊控制的VOCs指標。



        2.2涂裝和烘干等工序過程為VOCs產污環節


        隨著現代電子工業的飛速發展,新的污染物也隨之產生[3,4],電子工業企業生產過程中包含油墨、油漆原輔材料,涂料、有機溶劑的使用造成了VOCs揮發,有危險廢物的產生,電子產品在使用中常常會有部分的零組件會處于高溫,在此加溫狀態上容易逸散出苯類等揮發性有機物質(VOCs)的異味。電子工業表面涂裝工藝和烘干等過程成為VOCs排放重要環節,文獻調研顯示,電子工業企業VOCs排放來源主要分為兩部分:一是電路板加工和產品外殼生產,其主要排放的物質為:苯系物、醛酮類、酯類、鹵代烴等;二是除苯系溶劑外,異丙醇、乙酸酯類、醛酮類也是我省電子工業行業生產過程中使用較為普遍的有機溶劑。把握行業產污(VOCs)節點為關鍵環節[5],明確主攻方向,減少盲目,對癥下藥,提出VOCs產污工序的治理措施,有效控制電子元件生產過程中所產生的污染,事半功倍。


        3、行業發展帶來的主要環境問題


        電子工業等并非傳統意義上的重點控制行業,其大氣污染物主要來自涂料、有機溶劑使用過程中排放的VOCs。由于沒有行業污染物排放標準,污染防治工作相對滯后,特征污染物無法做到有效控制,存在環境安全隱患。


        3.1對大氣環境的影響


        揮發性有機物組分十分復雜,分為包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴的非甲烷碳氫化合物,包括醛、酮、醇、醚等的含氧有機化合物,鹵代烴,含氮化合物,含硫化合物等多種物質。雖然大氣中揮發性有機物濃度較低,但其在大氣中的化學反應,會顯著改變大氣物理和化學性質,從而對空氣質量產生不利影響。首先,大氣中的揮發性有機物控制大氣中臭氧的形成,進而形成光化學煙霧,帶來極大危害。其次,VOCs在一定條件下會轉化生成二次有機氣溶膠,是細顆粒物PM2.5中的重要組分。因此,要降低顆粒物污染,去除光化學煙霧,提高城市空氣質量,VOCs的控制勢在必行[6]。


        3.2VOCs物種具有毒性和致癌性,危及人類健康


        有毒空氣污染物是我國工業高速發展的副產物,組成范圍不斷擴大,危害日益嚴重,已成為我國新時期關系民生的環境問題。在美國EPA優先控制的187種污染物中有33種屬于揮發性有機物,其中來自電子等行業的苯、三氯甲烷、四氯乙烯等已被WHO確定為對動物具有致癌和致畸性[7,8]。含有多種VOCs物種及其光化學產物對人體健康有直接危害,常見的如苯、甲苯、甲醛、乙醛等。這些有異味和惡臭、有毒有害揮發性有機物通過呼吸道、皮膚等進入人體,導致各種急慢性健康問題,包括粘膜刺激、炎癥、心肺疾病、癌癥等。


        4、治污技術狀況


        近幾年電子工業不斷開發出清潔生產工藝,電子行業生產的裝備水平與污染治理水平在許多方面已有較大發展,在電子企業的調研和監測中發現,企業已經用到了水簾柜、水噴淋、活性炭吸附、蓄熱式熱力焚燒技術(RTO)、低溫等離子除臭器等污染控制技術,或者這些技術的組合使用。部分電子企業生產排污環節及污染防治措施見表2。



        當前我國VOCs凈化處理技術、設施方面的經驗也都逐步成熟,電子工業VOCs污染治理成功的工程實例很多,企業通過努力可達到相應排放要求。如在某一電子公司,1號排氣筒VOCs進口濃度25.46mg/m3,經過活性炭吸附等技術處理后,其排氣筒VOCs出口濃度16.97mg/m3;在另一企業PCB制作工藝廢氣的處理方式,原來是直接排放,雖然濃度較低,但是未有凈化處理,經過增加活性炭凈化裝置,減少揮發,估計每年減少3.7噸VOCs排放。因此,VOCs減排是有技術支撐的。近幾年發展起來的低溫等離子體技術[9],可在常溫常壓下操作,工藝流程簡單,運行管理方便;對VOCs的適應性強、去除率高,有很好的除臭效果。調查發現企業用于有機廢氣的處理設施費用占企業產值比例0.02%~13.27%,運行費用更少,運行占企業產值0.002%~2.457%。


        5、思考


        5.1行業排放標準缺失問題


        基于VOCs對人體健康和生態環境的重要影響,越來越多的研究者、機構關注其排放清單、減排技術和排放控制管理。北京市《大氣污染物綜合排放標準》(DB11/501-2007)中規定半導體及電子產品制造VOCs的限值現有企業為50mg/m3,新建企業為20mg/m3;天津市《工業企業揮發性有機化合物排放控制標準》(DB12/524-2014)規定電子工業VOCs最高允許排放濃度為80mg/m3;上海市《半導體行業污染物排放標準》(DB31/374-2006)規定VOCs最高允許排放濃度為100mg/m3。美國標準限值[10]對新、老(現)源一致,標準要求對工藝中排風口排放的有機HAP削減其總量的98%,或將其排放濃度控制在20ppmv以下,相當于50mg/m3。世界銀行《污染預防和削減手冊》中規定[11]電子制造業VOCs最高允許排放濃度為20mg/m3。有關國家或者地方標準,見圖1所示。電子行業目前參照國家《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996),僅對排放的部分等污染物苯、甲苯、二甲苯等規定了排放限值,國內地方行業標準只有1~3個指標,不能面對行業排放污染物較多的實際問題;缺少行業特征污染物項目如苯系物、異丙醇、醛酮類、乙酸酯類等作為VOCs控制指標,也不能反映行業的生產特殊性。目前我國沒有電子行業VOCs的標準限值標準,無法實現或者滿足VOCs監控工作的需求。


        5.2治污效果


        當前我國VOCs凈化處理技術、設施方面的經驗也都逐步成熟,廢氣處理可改善現有企業周邊的環境空氣質量,降低電子企業污染物的排放尤其是揮發性有機污染物的排放,保護企業工人、周邊居民的身體健康。



        電子企業治污效果如何?現實往往不盡人意。調查發現,許多治污設施的設計處理能力、工藝等符合企業現有的污染治理要求,但超標排污現象依然存在。企業對環保工作重視程度不夠、污染治理設施建設滯后引起超負荷運行、操作管理人員專業文化素質偏低引起操作不當以及處理設施被擅自改變、拆除或者閑置;集氣設施運行不當,導致車間內無組織廢氣排放量大,部分作業地點濃度比較高。一些企業認為只要通過環保驗收就可以高枕無憂了,而疏于維護管理導致不能發揮正常治污效果。有的企業廢氣吸附處理裝置內活性炭長期未更換,已飽和,起不到吸附作用。既達不到預期治理效果,也造成污染治理設施資源浪費[12]。



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