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涂料三废处理及研究进展

摘　要：介绍了涂料废水、废气和废渣的来源、主要成分和处理方法。涂料废水处理的最新研究是利用微生物絮凝剂、有机- 无机复合絮凝剂等对油漆絮凝后回收利用。涂料在配制，研磨，包装以及施工、干燥过程中产生的废气，常用200# 汽油或柴油等有机溶剂吸收、催化氧化燃烧、活性吸附和微生物处理，最新研究是光催化与生物技术联用，对涂料废气中苯系物的去除率可达99.2%中国机械网okmao.com。涂料废渣中含有大量有害的有机物、颜料和重金属离子，传统的焚烧和填埋方式对环境有较大的污染，对涂料废渣进行处理后再利用是当前涂料废渣处理的最新研究方向。

关键词：涂料；废水；废气；废渣；处理方法；研究进展

0 引言

随着工业化进程的加快，对涂料的需求逐年增加。近年来，涂料的产量飞速增长。在涂料生产和施工过程中，有机溶剂及低沸点物质大量挥发；水性涂料生产中清洗罐体、搅拌桨、管道、盛装器具时会产生大量废水；树脂生产的过滤工段和旧涂层去除、打磨工段会产生大量废渣。如果不能有效治理，必然对环境产生极大的污染。介绍了涂料废水、废气和废渣的来源、主要成分、处理方法及研究进展［1-5］。

1 涂料三废处理及研究进展

1.1 废水

涂料生产过程中产生的废水主要来源于两个方面。一是树脂生产过程中的反应水；二是研磨工段和成品调制过程中清洗设备、管道、搅拌桨及成品罐等产生的废水［6-8］。

树脂生产过程中的反应水主要含有小分子有机物、有机酸及醇等，pH 在1~3 之间。反应水最简单的处理方法是加入氢氧化钠调节pH 为7，然后直接用于水性涂料的配制或洗刷设备、管道等。如果只生产树脂不做水性涂料，那么反应水的处理方法通常是用氢氧化钠调节至pH 为9，然后加入硫酸亚铁絮凝剂。影响絮凝效果的因素有：pH、水温条件等。其中pH 是主要因素。硫酸亚铁在水解过程中会不断产生氢离子，为保证充分水解，溶液需呈碱性方可去中和产生的氢离子，若碱不足，溶液的pH 将会下降，硫酸亚铁水解不充分，絮凝效果欠佳。温度较低时溶液中分子的布朗运动减弱，污染物胶粒聚集缓慢，不易絮凝；另外硫酸亚铁水解时要吸热，温度偏低不利于絮凝剂水解。温度太高，杂质在水中的溶解度增加，也不利于杂质的分离。故水温一般控制在40 ℃左右。为使絮凝剂迅速、均匀地扩散，通常要在机械搅拌下进行。硫酸亚铁水解后产生的胶体与反应水中的悬浮物接触后形成矾花，即絮凝体。再加入活性炭吸附后过滤，调节pH 为7 后放入活性污泥池中，定期更换活性污泥，利用活性污泥中的微生物清除剩余的有机物，至此反应水处理完毕［9-11］。

清洗设备、容器产生的废水，其处理方法是通过集中回收经超滤或纳滤后继续用作清洗用水。浓度较大的可直接用于配制水性涂料。过滤后的废水也可用前述反应水的处理方法处理后排放。

传统的絮凝剂存在漆渣量大，不能生物降解，有毒性等缺点，涂料废水处理的最新研究进展是利用微生物絮凝剂、有机- 无机复合絮凝剂等对油漆废水絮凝后回收利用。

杨双双［12］首先通过分离筛选，得到一种能较好絮凝高岭土悬浊液的菌株（FL-2）。FL-2 中含有较多的—COO—、—OH、—NH 等基团，极易与漆雾颗粒表面的OH- 和H+ 等生成氢键，产生絮凝效果，并且—COO—能够与漆雾分子链中的金属阳离子结合形成絮凝体。通过试验确定了菌株FL-2 对高岭土悬浊液絮凝率达到最高的培养条件：培养基的碳源为葡萄糖，无机盐是硫酸镁，混合氮源包括尿素、氯化铵和硝酸钠；pH=9 ；培养温度为30 ℃ ；摇床转速为160 r/min。通过芽孢杆菌与菌株FL-2 的复配试验表明：先加入芽孢杆菌2 mL，再加入菌株FL-2 2 mL 时，对高岭土悬浊液的絮凝效果可达到96.19%。

水性涂料废水难降解、有机物含量高、可生化性差。胡进［13］采用混凝气浮- 水解酸化- 生物接触氧化组合工艺对水性涂料废水进行处理，结果表明：用PAM（聚丙烯酰胺）和PAC（聚合氯化铝）作为混凝剂，添加量分别为7 mg/L 和125 mg/L 时，水性涂料废水中SS（悬浮物）和COD（化学需氧量）的去除率分别为90.1% 和64.8%。废水处理后达到2 级排放标准。

对水性涂料生产过程中乳液废水的处理，张中华［14］先用石灰或烧碱将废水的pH 调至8~9，然后加入聚丙烯酰胺、硫酸铝絮凝剂，絮凝后用板框过滤，再经深度氧化，废水经处理后，其COD、SS 和色度可达到2 级排放标准。

周健等［15］利用二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、阳离子淀粉和壳聚糖进行三元接枝共聚，制得三元接枝改性壳聚糖（CTS-DMDAAC-CS），然后用凹凸棒土和三元接枝改性壳聚糖复配，得到改性壳聚糖复合凹凸棒土有机- 无机复合絮凝剂，对油漆废水进行絮凝试验，结果表明：当pH=12~14 ；m（凹凸棒土）∶m（三元接枝共聚物）=10∶1 ；复合絮凝剂用量为0.2 g，沉降时间为20 min 时，对油漆的去除率最佳，达到89.3%，壳聚糖用量减少，成本降低，絮凝速率加快，而且絮凝体更加紧实，易于分离。

1.2 废气

涂料在生产和涂装过程中有大量有机溶剂挥发，在高温的情况下还会产生油膏、油烟，排放出的有机废气不但危害人体健康，而且严重影响空气质量。过去，企业在涂装、研磨等岗位使用引风高空排放法处理废气，该法易操作、成本低。但高空排放并未真正解决污染问题，只是把污染源进行了转移。现在常用的处理方法有以下4 种。

（1） 吸收除气法

用200# 汽油或柴油等有机溶剂吸收废气后用作稀释剂或燃料。此法成本低，操作简单，但因有机溶剂本身易挥发，因此吸收处理后仍有残余的挥发性气体，温度较高时吸收率较低。

（2） 燃烧处理法

涂料废气均为挥发性有机物，易燃，可采用常温或催化氧化燃烧处理，将涂料废气由引风管道引入焚烧炉或锅炉内进行燃烧，把VOC（挥发性有机化合物）转化为H2O 和 CO2。此法处理效率高，但必须保证有机气体高温操作时的安全性。

（3） 活性吸附法

废气集中回收后用活性炭、沸石、硅藻土等吸附后可以使VOC 浓度大大降低，实现达标排放。吸附后还可以通过气提解吸，回收物可再利用。

仉博等［16］把涂料废气处理中吸附饱和的活性炭集中回收，先经过蒸汽吹脱，然后再蒸馏得到再生溶剂。再生溶剂中未检出重金属离子，主要成分为甲苯、二甲苯、正丁醇和乙苯。既减少了污染，又回收利用了资源。

（4） 生物处理法

生物处理法分为植物净化法、直接微生物净化法和间接微生物处理法。

植物净化法是利用绿色植物吸收污染物来净化空气，适用于大环境低浓度的污染。

直接微生物净化法包括生物过滤池、生物吸收池、生物滴滤池、生物洗涤池等，其中生物过滤池技术成熟，处理效果好，应用较多。间接微生物处理法是先用水吸收涂料废气中易溶于水的醇类、醛类等物质，然后再用生物降解。生物处理法是最经济有效的涂料废气处理方法之一，操作安全、简便，效率高，运行费用低。

涂料废气的最新处理技术是催化氧化法。首先用紫外光照射催化剂表面，涂料废气中的有机物分子在催化剂作用下与氧分子反应生成H2O 和CO2 ；同时在高能射线照射下，废气中的有机物分子链断裂，生成的小分子活性物质与高能射线照射下产生的臭氧、氧原子反应生成H2O 和CO2。催化氧化法的废气去除率高达90% 以上，可适应不同温度和浓度的废气净化，维护简单，费用低，无二次污染。

王立新等［17］用6 种有机溶剂混合物模拟涂料生产中排放的有机废气，用10# 白油和生物柴油对其进行吸收试验。结果表明：10# 白油对有机废气中二甲苯和乙酸丁酯的吸收性能最好，对S-100 溶剂油和乙酸乙酯的吸收性能较差。生物柴油对混合废气的吸收性能优于10# 白油。

陈江耀等［18］研究了生物技术与光催化联用工艺处理涂料生产、加工过程中产生的有机废气，结果表明：涂料废气的主要成分是苯系物，浓度为27~55 mg/m3。单独使用生物滴滤床对苯系物的去除率为67.5% ；单独使用光催化技术对现场涂料废气的去除率只有67.6% ；光催化与生物技术联用对苯系物的去除率可达99.2%。

1.3 废渣

涂料废渣中含有大量有害的有机物、颜料、重金属离子等。2008 年涂料废渣被我国列入国家危险废物名录中。早期，涂料废渣的处理方法主要是填埋法。填埋法的关键是密闭和防渗，避免污染地下水。当前主要采用热解焚烧法，先热解再焚烧解决了直接焚烧不易进料，黏结燃烧不充分等问题。Y.C.Song等［19］研究表明，在1 000 ℃的温度条件下，涂料废渣热解1 h，高分子有机物的去除率可达99％以上。

涂料废渣的循环再利用是当前涂料废渣处理的最新研究方向。Bernd Uwe Kettemann 等［20］在高温条件下先将涂料废渣中的添加剂和颜料破坏，使多元醇裂解为二元醇，然后过滤出二元醇用于涂料的生产。

张小宁等［21］发明了一种油漆废渣的用途。将油漆废渣干燥、粉碎制成废漆渣填料，用于制备防腐涂料或防锈涂料。此法处理简单，具有很好的经济效益和社会效益。

游继光等［22］采用水热技术对涂料废渣进行处理，结果表明：涂料废渣减量的最佳反应条件为投碱量0.17 g ；水热温度220 ℃ ；含水率77.5% ；水热时间4 h。最佳条件下，总减量率达79.1% ；干重减量率为52.1%，含水率47.2%，固体产物可用作燃料。

对含水涂料废渣的回收通常要添加强碱性絮凝剂，往往会破坏涂料废渣中的高分子树脂成分。韦光南等［23］发明了一种含水涂料废渣的再生方法。用特定的抽滤速度和特定孔径的滤布对含水涂料废渣进行抽滤，达到回收涂料废渣的目的，再生后的涂料性能与原涂料性能基本一致。

2 结语

涂料三废处理的研究虽取得了一定的进展，但从世界范围看涂料三废对环境的污染依然严峻。三废处理技术尚未得到普及；处理涂料三废的设备比较昂贵；小型私人企业的资金压力较大；部分国家和地区对涂料三废污染的重视不够。积极探索低成本高效率的处理方法；开发及应用环境友好型涂料品种是当前的研究方向［24-28］。

作者：于国玲1，赵万赛2，刘云凡3，常剑英4，朱红涛4，刘泽民4，董克4，王学克4*（1. 南阳农业职业学院，河南南阳 473000 ；2. 宣城市宣州区环境保护局，安徽宣城 242000 ；3. 邓州市环境保护局，河南邓州 474150 ；4. 南阳卧龙漆业有限公司，河南南阳 473000）

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