挥发性有机物(VOCs)是生成近地面臭氧(O3)的重要前体物，已成为包括中国在内的不同地区近地面O3生成的主要驱动因素，据研究，大多数危险的VOCs排放均来自人为源。人为源中，工业涂装行业大量使用油墨、稀释剂和油墨清洁剂等溶剂，研究表明，2018年、2019年我国工业涂装行业VOCs排放量占工业源VOCs排放总量的20%以上，且呈现持续增长态势。工业涂装行业在生产过程中所使用的涂料，尤其是溶剂型涂料，是造成VOCs排放的重要污染源之一，尤其是部分成分(如甲苯、对二甲苯、丁烯、丁二烯和丙酮等)为中高等光化学活性VOCs，是近地面大气O3形成的主要污染因子。工业涂装VOCs排放主要来自汽车、设备制造、家具制造等行业，废气产生量大、成分复杂、浓度波动大，治理较为困难，2019年生态环境部印发的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中明确指出工业涂装行业是需要全面加强VOCs综合治理的重点行业之一。因此，开展工业涂装VOCs减排研究，在行业内实施有效的VOCs控制策略是当前重要的研究方向。
研究方法及数据 表1 工业涂装企业排放情况实测样本数量 该研究从源头、过程、末端等方面提出工业涂装VOCs深度减排路径，采用系数法测算企业层面不同减排路径下的减排潜力。 源头替代方面，综合考虑可能采取的途径及不同途径下涂料VOCs含量差异，测算VOCs产生系数。 涂装技术和设备测算方面，主要基于喷件涂料附着率的变化测算VOCs产生系数。 无组织排放减排潜力测算方面，根据改造前后涂装工位和涂装车间门口无组织浓度，测算无组织排放收集率。 末端治理技术减排潜力测算方面，根据不同治理技术污染物去除效果测算不同末端治理设施下的VOCs去除效率。 计算公式如下： 式中：E为排放量，t；A为活动水平，即涂料消费量，t；EF为产生系数，以VOCs及计，kg/t(以涂料质量计)；ƍ为收集率，%；ƞ为治理效率，% 工业涂装行业VOCs排放现状分析 工业涂装过程喷枪与待喷件表面的角度、雾化压力及喷枪距离等因素均会影响涂装效率，传统手工喷涂作业多以空气雾化为主，难以做到精准施工，易导致过量喷涂，无形中增大了VOCs排放量。我国重点工业涂装行业的自动化涂装方式占比较低，如木质家具行业很多中小型企业还是用手工喷涂方式，自动化涂装约占20%；汽车整车制造中，客车自动化涂装占比不足10%，乘用车自动化涂装占比相对较高一些。全自动喷涂设备及涂装技术应用对VOCs减排有较好的促进作用。自动化喷涂方式有助于提高涂料附着率，实现VOCs减排，通过对实测数据分析，与手工喷涂相比，高效涂装技术和设备更有利于VOCs的排放控制，木质家具行业手工混气喷涂、往复式喷箱喷涂、静电喷涂涂料的附着率分别为47.1%、74.8%、67.0%，自动喷涂技术比手工混气喷涂涂料附着率提高19.9%~27.7%；汽车整车制造行业静电喷涂技术涂料附着率总体高于其他喷涂技术，溶剂型涂料喷涂相同面积时，加电悬杯相较于不加电悬杯涂料用量可减少15%。 在废气收集方面，工业涂装行业普遍存在废气收集率低等问题。VOCs的无组织排放控制取决于车间的密闭性和废气收集效率，家具、汽车、机械设备、集装箱等行业易于在车间内施工，控制水平较高；船舶、钢结构等行业多数工序难以在室内完成，无组织控制相对较差。废气收集方式和收集率对无组织排放治理水平有较大的影响，喷涂方式、换风频次、送风速率等均对收集效率有较大的影响。调研结果发现，与敞开式环境相比，密闭喷漆工位无组织排放浓度可下降67%~92%之间。 表2 不同喷漆废气收集情况下 无组织排放情况对比 工业涂装企业存在治理措施覆盖率低、治理设施处理效率较低、低效治理设施占比大等问题。为评估我国工业涂装行业VOCs末端治理现状，科学提出治理路径，该课题组2017年开展的工业涂装行业末端治理调研结果显示，木质家具制造、汽车零部件制造、金属结构制造等行业燃烧、吸附燃烧等高效单体或组合治理技术使用占比不足10%。从治理技术看，木质家具企业多采用活性炭、UV光解等末端治理技术，汽车整车制造烘干工序多采用燃烧技术，使用溶剂型涂料的涂装工序多采用沸石转轮+燃烧治理技术，汽车零部件制造多采用活性炭吸附、UV光解、吸附+燃烧等技术，机械设备、集装箱、船舶等有组织排放工序多采用活性炭吸附或吸附+燃烧技术，钢结构制造大多以无组织排放为主，极少数企业试点采用活性炭吸附或UV光解技术。 通过对实测数据分析发现，燃烧、吸附燃烧等高效单体活组合技术对工业涂装VOCs排放的去除效果好，RTO、TO、沸石转轮+RTO、沸石转轮+RCO等末端治理技术对挥发性有机物的去除效率普遍较高，平均去除率均在90%左右，而低温等离子、活性炭吸附等末端治理技术VOCs的去除效不足50%。
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