晶片电容“无尘室”车间大气污染源分析及治理措施选择对VOCs减排作用的探讨
2014-11-10周秀峰凌伟峰周玲
周秀峰 凌伟峰 周玲
摘 要：晶片电容生产企业的“球磨-涂工-印刷”是在“无尘室”车间完成的。经过详细的工艺分析与物料衡算，得出该类车间废气在整个电容生产工艺中是重要的大气污染源。以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，对该企业现有项目“无尘室”废气治理措施进行分析，指明了现有项目难以满足印刷行业VOCs排放标准及珠三角有机废气控制要求，在冷凝法、膜分离法、吸附法、生物法、燃烧法及低温等离子体法的对比选择中选择了“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”作为改进措施，并核算了采用该种方法后VOCs减排量与废活性炭更换量。
关键词：环评 无尘室 VOCs 电子 低温等离子体方法
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0099-02
目前，由于广东省经济高速发展，印刷、汽车等行业VOCs排放量大，加上对VOCs排放导致的光化学烟雾污染问题认识不足，对VOCs污染防治重视不够，以及VOCs排放监控难度大，导致珠江三角洲地区光化学烟雾污染时有发生，区域性灰霾天数每年维持在高位水平。为此，广东省出台了《关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见》，意见指出应实行VOCs总量控制制度，同时开展印刷及涉及表面涂装电子设备企业的整治。
晶片电容生产企业中使用印刷等生产工艺，其“球磨-涂工-印刷”工艺中通常会采用大量的有机溶剂，由于工艺需要，一般厂家都会将其集中在“无尘室”内进行生产，废气统一收集，无组织散发量较少。但由于该车间的有机溶剂除部分进入到废料中，大部分进入了废气中，导致后续废气治理工艺的负荷较大。
该以“珠三角某电子企业电容扩建项目”为例，对现有项目“无尘室”车间的产污环节和物料平衡进行了详细的分析，找出“无尘室”在正常工况下的主要大气污染源，并在总结已有废气治理措施存在的问题基础上提出相关“以新带老”措施，为相关VOCs类企业废气减排提供参考。
1 “无尘室”装置的工艺流程
以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，晶片电容“无尘室”典型工艺流程的示意图见图1。
1.1 球磨与涂工工艺
通过球磨机将陶瓷粉末及相关添加剂混合形成浆料，并使陶瓷浆料达到一定的粒径和粘度，球磨转数35～45 rpm，球磨时间4～25 h。再利用流涎方式将浆料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干温度30～90 ℃。原料使用比例为（陶瓷粉末：粘接剂：塑化剂：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。
内电极印刷工艺
通过丝网印刷方式将内电极镍膏印刷至陶瓷薄膜上形成内层薄带，烘干温度70～85 ℃。原料使用比例为（镍：松油醇：陶瓷粉：乙基纤维素=42∶28∶20∶10）。
2 大气污染源分析及污染源核算
2.1 大气污染源分析
通过对晶片电容“无尘室”装置的工艺流程可知，主要的大气污染物主要为二甲苯、VOCs等。由于这些工艺都集中在封闭车间内，无组织散发影响极小，故忽略不计。
2.2 VOCs污染源核算（不考虑无组织）
对现有项目“无尘室”实际使用有机溶剂统计资料，根据物料平衡推算源强，另外以厂方提供的监测资料来验证源强数据。具体的物料衡算图见图2。
（1）根据VOCs物料衡算情况，生产使用的有机溶剂部分用于清洗浆料过滤及清洗内壁，剩余部分几乎全部进入废气中。（2）废气经过喷淋以及活性炭处理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例较大。（3）由于乙醇易溶于水，而喷淋液最终进入到废水处理设施，对后续废水处理影响较大。
3 已有大气防治措施存在的主要问题
（1）厂方已采用的废气治理措施是“水喷淋+活性炭吸附”，根据验收监测报告及厂方的历年监测数据，“无尘室”废气处理装置出口风量高达80000 m3/h（标况），二甲苯与VOCs排放浓度分别小于40 mg/m3与80 mg/m3，排放速率分别约为3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率约为80%左右，两个指标均满足地方废气排放要求，但不能满足《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同时难以满足珠三角相关VOCs总量控制要求。（2）由于二甲苯与乙醇用量较大，且活性炭吸附装置无再生设备，故废活性炭更换量较大，更换量甚至达到150 t/年以上。
4 废气治理措施改造及改造后VOCs与活性炭用量消减核算
为减少最终VOCs排放量与活性炭更换量，拟通过各类废气处理措施比选后选择最合适的措施对现有治理措施进行改造。
4.1 有机废气处理方法对比选择
参照《大气污染治理工程技术导则》（HJ2000-2010）及《大气污染控制工程》（第二版）（参考文献），本项目将各类有机废气处理方法的适用范围列于表1。
该企业风量较大，浓度较低，同时企业已具备活性炭吸附装置，参照上表各类措施适用范围，拟选定“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”来作为改造后的废气防治措施。参照《低温等离子体技术处理低浓度甲苯废气的工业应用》（第13届中国电除尘学术会议论文集）低温等离子体措施在佛山某化学有限公司的应用，该公司进口甲苯浓度为1～2mg/m3，处理效率可到95%以上。考虑工程的保证性因素，本项目将低温等离子体的去除效率定为90%。故“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”去除率可保证在95%以上。
4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消减情况
（1）大气治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，废气VOCs与二甲苯外排量大大减少，并能够达到《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。
（2）由于活性炭采取了高温脱附催化燃烧设备，活性炭更换量大大减少，由之前150 t/年可减少到50 t/年。
5 结语
（1）晶片电容“无尘室”生产装置产生的VOCs量较大，单纯采用活性炭吸附，废气污染物很难满足环境要求，同时更换的活性炭用量很大。
（2）对这类VOCs产生量较大的污染源，应优先考虑多种治理措施联用，尽量减少外排量，降低其对外环境的影响程度。endprint
摘 要：晶片电容生产企业的“球磨-涂工-印刷”是在“无尘室”车间完成的。经过详细的工艺分析与物料衡算，得出该类车间废气在整个电容生产工艺中是重要的大气污染源。以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，对该企业现有项目“无尘室”废气治理措施进行分析，指明了现有项目难以满足印刷行业VOCs排放标准及珠三角有机废气控制要求，在冷凝法、膜分离法、吸附法、生物法、燃烧法及低温等离子体法的对比选择中选择了“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”作为改进措施，并核算了采用该种方法后VOCs减排量与废活性炭更换量。
关键词：环评 无尘室 VOCs 电子 低温等离子体方法
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0099-02
目前，由于广东省经济高速发展，印刷、汽车等行业VOCs排放量大，加上对VOCs排放导致的光化学烟雾污染问题认识不足，对VOCs污染防治重视不够，以及VOCs排放监控难度大，导致珠江三角洲地区光化学烟雾污染时有发生，区域性灰霾天数每年维持在高位水平。为此，广东省出台了《关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见》，意见指出应实行VOCs总量控制制度，同时开展印刷及涉及表面涂装电子设备企业的整治。
晶片电容生产企业中使用印刷等生产工艺，其“球磨-涂工-印刷”工艺中通常会采用大量的有机溶剂，由于工艺需要，一般厂家都会将其集中在“无尘室”内进行生产，废气统一收集，无组织散发量较少。但由于该车间的有机溶剂除部分进入到废料中，大部分进入了废气中，导致后续废气治理工艺的负荷较大。
该以“珠三角某电子企业电容扩建项目”为例，对现有项目“无尘室”车间的产污环节和物料平衡进行了详细的分析，找出“无尘室”在正常工况下的主要大气污染源，并在总结已有废气治理措施存在的问题基础上提出相关“以新带老”措施，为相关VOCs类企业废气减排提供参考。
1 “无尘室”装置的工艺流程
以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，晶片电容“无尘室”典型工艺流程的示意图见图1。
1.1 球磨与涂工工艺
通过球磨机将陶瓷粉末及相关添加剂混合形成浆料，并使陶瓷浆料达到一定的粒径和粘度，球磨转数35～45 rpm，球磨时间4～25 h。再利用流涎方式将浆料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干温度30～90 ℃。原料使用比例为（陶瓷粉末：粘接剂：塑化剂：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。
内电极印刷工艺
通过丝网印刷方式将内电极镍膏印刷至陶瓷薄膜上形成内层薄带，烘干温度70～85 ℃。原料使用比例为（镍：松油醇：陶瓷粉：乙基纤维素=42∶28∶20∶10）。
2 大气污染源分析及污染源核算
2.1 大气污染源分析
通过对晶片电容“无尘室”装置的工艺流程可知，主要的大气污染物主要为二甲苯、VOCs等。由于这些工艺都集中在封闭车间内，无组织散发影响极小，故忽略不计。
2.2 VOCs污染源核算（不考虑无组织）
对现有项目“无尘室”实际使用有机溶剂统计资料，根据物料平衡推算源强，另外以厂方提供的监测资料来验证源强数据。具体的物料衡算图见图2。
（1）根据VOCs物料衡算情况，生产使用的有机溶剂部分用于清洗浆料过滤及清洗内壁，剩余部分几乎全部进入废气中。（2）废气经过喷淋以及活性炭处理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例较大。（3）由于乙醇易溶于水，而喷淋液最终进入到废水处理设施，对后续废水处理影响较大。
3 已有大气防治措施存在的主要问题
（1）厂方已采用的废气治理措施是“水喷淋+活性炭吸附”，根据验收监测报告及厂方的历年监测数据，“无尘室”废气处理装置出口风量高达80000 m3/h（标况），二甲苯与VOCs排放浓度分别小于40 mg/m3与80 mg/m3，排放速率分别约为3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率约为80%左右，两个指标均满足地方废气排放要求，但不能满足《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同时难以满足珠三角相关VOCs总量控制要求。（2）由于二甲苯与乙醇用量较大，且活性炭吸附装置无再生设备，故废活性炭更换量较大，更换量甚至达到150 t/年以上。
4 废气治理措施改造及改造后VOCs与活性炭用量消减核算
为减少最终VOCs排放量与活性炭更换量，拟通过各类废气处理措施比选后选择最合适的措施对现有治理措施进行改造。
4.1 有机废气处理方法对比选择
参照《大气污染治理工程技术导则》（HJ2000-2010）及《大气污染控制工程》（第二版）（参考文献），本项目将各类有机废气处理方法的适用范围列于表1。
该企业风量较大，浓度较低，同时企业已具备活性炭吸附装置，参照上表各类措施适用范围，拟选定“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”来作为改造后的废气防治措施。参照《低温等离子体技术处理低浓度甲苯废气的工业应用》（第13届中国电除尘学术会议论文集）低温等离子体措施在佛山某化学有限公司的应用，该公司进口甲苯浓度为1～2mg/m3，处理效率可到95%以上。考虑工程的保证性因素，本项目将低温等离子体的去除效率定为90%。故“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”去除率可保证在95%以上。
4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消减情况
（1）大气治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，废气VOCs与二甲苯外排量大大减少，并能够达到《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。
（2）由于活性炭采取了高温脱附催化燃烧设备，活性炭更换量大大减少，由之前150 t/年可减少到50 t/年。
5 结语
（1）晶片电容“无尘室”生产装置产生的VOCs量较大，单纯采用活性炭吸附，废气污染物很难满足环境要求，同时更换的活性炭用量很大。
（2）对这类VOCs产生量较大的污染源，应优先考虑多种治理措施联用，尽量减少外排量，降低其对外环境的影响程度。endprint
摘 要：晶片电容生产企业的“球磨-涂工-印刷”是在“无尘室”车间完成的。经过详细的工艺分析与物料衡算，得出该类车间废气在整个电容生产工艺中是重要的大气污染源。以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，对该企业现有项目“无尘室”废气治理措施进行分析，指明了现有项目难以满足印刷行业VOCs排放标准及珠三角有机废气控制要求，在冷凝法、膜分离法、吸附法、生物法、燃烧法及低温等离子体法的对比选择中选择了“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”作为改进措施，并核算了采用该种方法后VOCs减排量与废活性炭更换量。
关键词：环评 无尘室 VOCs 电子 低温等离子体方法
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0099-02
目前，由于广东省经济高速发展，印刷、汽车等行业VOCs排放量大，加上对VOCs排放导致的光化学烟雾污染问题认识不足，对VOCs污染防治重视不够，以及VOCs排放监控难度大，导致珠江三角洲地区光化学烟雾污染时有发生，区域性灰霾天数每年维持在高位水平。为此，广东省出台了《关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见》，意见指出应实行VOCs总量控制制度，同时开展印刷及涉及表面涂装电子设备企业的整治。
晶片电容生产企业中使用印刷等生产工艺，其“球磨-涂工-印刷”工艺中通常会采用大量的有机溶剂，由于工艺需要，一般厂家都会将其集中在“无尘室”内进行生产，废气统一收集，无组织散发量较少。但由于该车间的有机溶剂除部分进入到废料中，大部分进入了废气中，导致后续废气治理工艺的负荷较大。
该以“珠三角某电子企业电容扩建项目”为例，对现有项目“无尘室”车间的产污环节和物料平衡进行了详细的分析，找出“无尘室”在正常工况下的主要大气污染源，并在总结已有废气治理措施存在的问题基础上提出相关“以新带老”措施，为相关VOCs类企业废气减排提供参考。
1 “无尘室”装置的工艺流程
以珠三角某电子企业电容扩建项目为例，晶片电容“无尘室”典型工艺流程的示意图见图1。
1.1 球磨与涂工工艺
通过球磨机将陶瓷粉末及相关添加剂混合形成浆料，并使陶瓷浆料达到一定的粒径和粘度，球磨转数35～45 rpm，球磨时间4～25 h。再利用流涎方式将浆料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干温度30～90 ℃。原料使用比例为（陶瓷粉末：粘接剂：塑化剂：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。
内电极印刷工艺
通过丝网印刷方式将内电极镍膏印刷至陶瓷薄膜上形成内层薄带，烘干温度70～85 ℃。原料使用比例为（镍：松油醇：陶瓷粉：乙基纤维素=42∶28∶20∶10）。
2 大气污染源分析及污染源核算
2.1 大气污染源分析
通过对晶片电容“无尘室”装置的工艺流程可知，主要的大气污染物主要为二甲苯、VOCs等。由于这些工艺都集中在封闭车间内，无组织散发影响极小，故忽略不计。
2.2 VOCs污染源核算（不考虑无组织）
对现有项目“无尘室”实际使用有机溶剂统计资料，根据物料平衡推算源强，另外以厂方提供的监测资料来验证源强数据。具体的物料衡算图见图2。
（1）根据VOCs物料衡算情况，生产使用的有机溶剂部分用于清洗浆料过滤及清洗内壁，剩余部分几乎全部进入废气中。（2）废气经过喷淋以及活性炭处理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例较大。（3）由于乙醇易溶于水，而喷淋液最终进入到废水处理设施，对后续废水处理影响较大。
3 已有大气防治措施存在的主要问题
（1）厂方已采用的废气治理措施是“水喷淋+活性炭吸附”，根据验收监测报告及厂方的历年监测数据，“无尘室”废气处理装置出口风量高达80000 m3/h（标况），二甲苯与VOCs排放浓度分别小于40 mg/m3与80 mg/m3，排放速率分别约为3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率约为80%左右，两个指标均满足地方废气排放要求，但不能满足《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同时难以满足珠三角相关VOCs总量控制要求。（2）由于二甲苯与乙醇用量较大，且活性炭吸附装置无再生设备，故废活性炭更换量较大，更换量甚至达到150 t/年以上。
4 废气治理措施改造及改造后VOCs与活性炭用量消减核算
为减少最终VOCs排放量与活性炭更换量，拟通过各类废气处理措施比选后选择最合适的措施对现有治理措施进行改造。
4.1 有机废气处理方法对比选择
参照《大气污染治理工程技术导则》（HJ2000-2010）及《大气污染控制工程》（第二版）（参考文献），本项目将各类有机废气处理方法的适用范围列于表1。
该企业风量较大，浓度较低，同时企业已具备活性炭吸附装置，参照上表各类措施适用范围，拟选定“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”来作为改造后的废气防治措施。参照《低温等离子体技术处理低浓度甲苯废气的工业应用》（第13届中国电除尘学术会议论文集）低温等离子体措施在佛山某化学有限公司的应用，该公司进口甲苯浓度为1～2mg/m3，处理效率可到95%以上。考虑工程的保证性因素，本项目将低温等离子体的去除效率定为90%。故“活性炭吸附+高温脱附催化燃烧工艺+低温等离子体方法”去除率可保证在95%以上。
4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消减情况
（1）大气治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，废气VOCs与二甲苯外排量大大减少，并能够达到《印刷行业挥发性有机化合物的排放标准》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。
（2）由于活性炭采取了高温脱附催化燃烧设备，活性炭更换量大大减少，由之前150 t/年可减少到50 t/年。
5 结语
（1）晶片电容“无尘室”生产装置产生的VOCs量较大，单纯采用活性炭吸附，废气污染物很难满足环境要求，同时更换的活性炭用量很大。
（2）对这类VOCs产生量较大的污染源，应优先考虑多种治理措施联用，尽量减少外排量，降低其对外环境的影响程度。endprint
