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，其中苯、甲苯、乙苯和二甲苯是对人类毒性最大的挥发性有机物之一，主要来自化工行业以及溶剂使用等，鉴于其对环境和人类健康的不利影响，必须减少VOCs人为源排放。
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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。
国内外对工业涂装行业的研究主要集中在工业涂装VOCs排放及影响因素、减排技术评价及不同措施的VOCs减排效果及潜力、VOCs排放组分以及对健康的影响等。而针对中国工业涂装行业挥发性有机物无组织排放量大、末端处理成本高、水性等低VOCs涂料能更有效地促进污染减排的状况，尚缺少全过程减排效率评价或个性化措施的评估以及减排潜力测算。该研究选取重点工业涂装行业，开展VOCs治理技术评估，识别VOCs治理的薄弱环节，开展VOCs深度减排策略和减排潜力研究，提出不同工业涂装行业全过程控制技术路线建议，旨在为工业涂装行业VOCs全过程控制提供参考和支持。
1研究方法和数据
1.1研究对象
当前工业涂装行业主要废气污染物控制方法包括工艺改进和末端治理技术，为评价工业涂装行业各环节技术对废气污染物排放的影响，该研究选取家具、汽车整车、汽车零部件、集装箱、机械制造、船舶、钢结构等行业，针对其源头替代、涂装工艺、技术和（涂装线及废气治理设备厂家：樊13141458653）设备、无组织排放收集以及末端治理等方面，开展调查实测研究。
1.2样品采集及分析
源头替代方面，该研究收集重点行业不同工序、不同类型涂料样本，测算涂料达标率在40%~92%之间，与其他研究调查结果相近。该研究假设各行业不同涂料中VOCs含量为《低挥发性有机物含量涂料产品技术要求》(GB/T38597—2020)中主要产品类型最高限量值，通过不同类型产品替换，测算源头替代减排潜力。
涂装技术和设备方面，根据2017年北京市家具制造、国内某汽车生产企业使用不同涂装技术设备前后的漆膜干质量、涂料固含量、涂料使用量等测算VOCs减排效果，遵循《涂料固体含量测法》(GB/T—2007)等标准方法。
无组织控制技术方面，对北京市5家、河北省1家、河南省1家木质家具制造企业，采用基于氢火焰离子化检测器（FID）法的便携式VOCs分析仪，按照《环境空气和废气总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》(HJ1012—2018)要求开展无组织排放浓度实测分析。选取自然通风车间、密闭喷漆房、水帘柜排风等典型的无组织排放收集方式，对改造前涂装工位和改造后涂装车间门口无组织浓度进行对比研究。
末端治理技术评估方面，采用与无组织评估相同的仪器和方法进行实测分析。选取低温等离子体、活性炭吸附、UV光解(光催化氧化还原)+活性炭、催化燃烧、吸附+催化燃烧、沸石转轮+RTO/RCO、RTO等治理设施前后端排放水平进行了实测，获取共计70个进出口非甲烷总烃浓度样本(见表1)，在此基础上开展不同治理技术污染物去除效果评估。
2结果与讨论
2.1工业涂装行业VOCs排放现状分析
2.1.1低VOCs含量涂料替代现状
涂料类型的使用直接影响喷涂过程VOCs的产生水平，传统溶剂型涂料溶剂成分为65%~80%，VOCs产生量较大，溶剂型涂料废气的VOCs浓度高于水性、粉末涂料废气。经调研及行业专家评估发现，我国工业涂装行业源头替代以粉末涂料、水性涂料为主。其中，集装箱和汽车整车制造水性涂料替代比例较高，分别为90%和60%~70%，其他行业水性涂料、粉末涂料占比较低，仍然以溶剂型涂料为主。我国重点工业涂装行业水性涂料使用占比仍然较低，与发达国家相比仍有较大差距。如我国木质家具、乘用车(中涂和底漆)水性涂料使用占比分别约为12%、50%，与其他研究结果相近。通过对实测数据分析，发现溶剂型涂料替代为水性涂料后，涂料平均VOCs含量会降低40%~75%，相应的VOCs产生量也有所降低。
2.1.2自动化涂装方式现状
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%。
2.1.3无组织排放及减排比例
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(见表2)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。
2.2.2汽车整车制造行业
汽车整车制造行业涂装环节风量大，VOCs浓度波动大、产生量高，烘干环节VOCs浓度相对较低、产生量少。采用水性涂料、高固分涂料等环保型涂料可大幅降低涂装过程中VOCs的排放量。该研究以乘用车整车、货车驾驶舱涂装为例，设定基准情景下企业为溶剂型涂料、采取传统3C2B涂装体系、外板采用静电喷涂、内板采用手工混气喷涂方式、密闭喷漆房、涂装废气未安装治理设施、烘干废气采用燃烧技术。减排情景根据可行的VOCs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为7类(见表4)，测算不同情景下的VOCs减排潜力。结果显示，与基准情景相比，汽车整车制造企业采取不同的减排路径VOCs减排潜力在54%~86%之间，无组织收集和末端治理是其重点减排环节，该环节减排量占总减排量的80.3%左右。
2.2.4集装箱制造行业
对于集装箱制造行业，设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、外板采用自动喷涂、内板采用手工喷涂方式、密闭喷漆房、末端治理设施采用活性炭吸脱附/转轮吸脱附+RCO/RTO技术。减排情景根据集装箱制造行业可行的VOCs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为3类(见表6)，测算不同情景下的VOCs减排潜力。结果显示，相对于基准情景，集装箱制造企业采取不同减排路径下VOCs减排潜力在15%~31%之间，无组织收集和末端治理是其最主要的减排环节，该环节减排量占总减排量的61.5%。
2.2.6船舶制造行业
由于船舶制造行业多数产品体积较大，除防腐底漆和分段涂装工序外，其他工序仍存在涂装废气无组织排放的情况。设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、无气/混气喷涂技术、分段涂装密闭喷漆房、活性炭吸附治理技术，合拢及其他涂装无组织排放。减排情景根据船舶制造行业可行VOCs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为3类(见表8)，测算不同情景下的VOCs减排潜力。结果显示，相对于基准情景，船舶制造行业采取不同减排路径下VOCs减排潜力在35%~68%之间，源头替代及工艺改进是其主要减排环节，该环节减排量占总减排量的75.5%。
2.2.8不确定性分析
该研究采用实测法和情景分析法测算工业涂装行业不同措施的VOCs排放量，其涂料中的VOCs含量、无组织排放浓度、末端排放浓度等来自测试及最新的研究成果。VOCs减排潜力主要来自各行业涂料用量、VOCs含量、涂装技术、废气收集方式及治理水平，从单个企业来看可信度较高，但由于现场测试有组织、无组织排放浓度时，与企业当时生产状况密切相关，不同工况下核算的VOCs减排潜力结果可能有较大的不确定性。为避免此类不确定性带来的误差，该研究选取企业正常生产工况下多次测量的方法。
3结论
工业涂装行业在末端治理技术选择上，应着重高效治理设施，并做好设施的运行及维护。RTO、TO、沸石转轮+RTO、沸石转轮+RCO等末端治理技术对VOCs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、UV+活性炭、催化燃烧等末端治理技术对VOCs的去除率不足50%。末端治理设施的运行维护对其VOCs治理效率有较大影响。