晶片電容“無塵室”車間大氣污染源分析及治理措施選擇對VOCs減排作用的探討

周秀峰　凌偉峰　周玲

摘 要：晶片電容生產企業(yè)的“球磨-涂工-印刷”是在“無塵室”車間完成的。經過詳細的工藝分析與物料衡算，得出該類車間廢氣在整個電容生產工藝中是重要的大氣污染源。以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，對該企業(yè)現有項目“無塵室”廢氣治理措施進行分析，指明了現有項目難以滿足印刷行業(yè)VOCs排放標準及珠三角有機廢氣控制要求，在冷凝法、膜分離法、吸附法、生物法、燃燒法及低溫等離子體法的對比選擇中選擇了“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”作為改進措施，并核算了采用該種方法后VOCs減排量與廢活性炭更換量。

關鍵詞：環(huán)評 無塵室 VOCs 電子 低溫等離子體方法

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0099-02

目前，由于廣東省經濟高速發(fā)展，印刷、汽車等行業(yè)VOCs排放量大，加上對VOCs排放導致的光化學煙霧污染問題認識不足，對VOCs污染防治重視不夠，以及VOCs排放監(jiān)控難度大，導致珠江三角洲地區(qū)光化學煙霧污染時有發(fā)生，區(qū)域性灰霾天數每年維持在高位水平。為此，廣東省出臺了《關于珠江三角洲地區(qū)嚴格控制工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物（VOCs）排放的意見》，意見指出應實行VOCs總量控制制度，同時開展印刷及涉及表面涂裝電子設備企業(yè)的整治。

晶片電容生產企業(yè)中使用印刷等生產工藝，其“球磨-涂工-印刷”工藝中通常會采用大量的有機溶劑，由于工藝需要，一般廠家都會將其集中在“無塵室”內進行生產，廢氣統一收集，無組織散發(fā)量較少。但由于該車間的有機溶劑除部分進入到廢料中，大部分進入了廢氣中，導致后續(xù)廢氣治理工藝的負荷較大。

該以“珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目”為例，對現有項目“無塵室”車間的產污環(huán)節(jié)和物料平衡進行了詳細的分析，找出“無塵室”在正常工況下的主要大氣污染源，并在總結已有廢氣治理措施存在的問題基礎上提出相關“以新帶老”措施，為相關VOCs類企業(yè)廢氣減排提供參考。

1 “無塵室”裝置的工藝流程

以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，晶片電容“無塵室”典型工藝流程的示意圖見圖1。

1.1 球磨與涂工工藝

通過球磨機將陶瓷粉末及相關添加劑混合形成漿料，并使陶瓷漿料達到一定的粒徑和粘度，球磨轉數35～45 rpm，球磨時間4～25 h。再利用流涎方式將漿料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干溫度30～90 ℃。原料使用比例為（陶瓷粉末：粘接劑：塑化劑：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。

內電極印刷工藝

通過絲網印刷方式將內電極鎳膏印刷至陶瓷薄膜上形成內層薄帶，烘干溫度70～85 ℃。原料使用比例為（鎳：松油醇：陶瓷粉：乙基纖維素=42∶28∶20∶10）。

2 大氣污染源分析及污染源核算

2.1 大氣污染源分析

通過對晶片電容“無塵室”裝置的工藝流程可知，主要的大氣污染物主要為二甲苯、VOCs等。由于這些工藝都集中在封閉車間內，無組織散發(fā)影響極小，故忽略不計。

2.2 VOCs污染源核算（不考慮無組織）

對現有項目“無塵室”實際使用有機溶劑統計資料，根據物料平衡推算源強，另外以廠方提供的監(jiān)測資料來驗證源強數據。具體的物料衡算圖見圖2。

（1）根據VOCs物料衡算情況，生產使用的有機溶劑部分用于清洗漿料過濾及清洗內壁，剩余部分幾乎全部進入廢氣中。（2）廢氣經過噴淋以及活性炭處理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例較大。（3）由于乙醇易溶于水，而噴淋液最終進入到廢水處理設施，對后續(xù)廢水處理影響較大。

3 已有大氣防治措施存在的主要問題

（1）廠方已采用的廢氣治理措施是“水噴淋+活性炭吸附”，根據驗收監(jiān)測報告及廠方的歷年監(jiān)測數據，“無塵室”廢氣處理裝置出口風量高達80000 m3/h（標況），二甲苯與VOCs排放濃度分別小于40 mg/m3與80 mg/m3，排放速率分別約為3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率約為80%左右，兩個指標均滿足地方廢氣排放要求，但不能滿足《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同時難以滿足珠三角相關VOCs總量控制要求。（2）由于二甲苯與乙醇用量較大，且活性炭吸附裝置無再生設備，故廢活性炭更換量較大，更換量甚至達到150 t/年以上。

4 廢氣治理措施改造及改造后VOCs與活性炭用量消減核算

為減少最終VOCs排放量與活性炭更換量，擬通過各類廢氣處理措施比選后選擇最合適的措施對現有治理措施進行改造。

4.1 有機廢氣處理方法對比選擇

參照《大氣污染治理工程技術導則》（HJ2000-2010）及《大氣污染控制工程》（第二版）（參考文獻），本項目將各類有機廢氣處理方法的適用范圍列于表1。

該企業(yè)風量較大，濃度較低，同時企業(yè)已具備活性炭吸附裝置，參照上表各類措施適用范圍，擬選定“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”來作為改造后的廢氣防治措施。參照《低溫等離子體技術處理低濃度甲苯廢氣的工業(yè)應用》（第13屆中國電除塵學術會議論文集）低溫等離子體措施在佛山某化學有限公司的應用，該公司進口甲苯濃度為1～2mg/m3，處理效率可到95%以上。考慮工程的保證性因素，本項目將低溫等離子體的去除效率定為90%。故“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”去除率可保證在95%以上。

4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消減情況

（1）大氣治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，廢氣VOCs與二甲苯外排量大大減少，并能夠達到《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。

（2）由于活性炭采取了高溫脫附催化燃燒設備，活性炭更換量大大減少，由之前150 t/年可減少到50 t/年。

5 結語

（1）晶片電容“無塵室”生產裝置產生的VOCs量較大，單純采用活性炭吸附，廢氣污染物很難滿足環(huán)境要求，同時更換的活性炭用量很大。

（2）對這類VOCs產生量較大的污染源，應優(yōu)先考慮多種治理措施聯用，盡量減少外排量，降低其對外環(huán)境的影響程度。endprint

摘 要：晶片電容生產企業(yè)的“球磨-涂工-印刷”是在“無塵室”車間完成的。經過詳細的工藝分析與物料衡算，得出該類車間廢氣在整個電容生產工藝中是重要的大氣污染源。以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，對該企業(yè)現有項目“無塵室”廢氣治理措施進行分析，指明了現有項目難以滿足印刷行業(yè)VOCs排放標準及珠三角有機廢氣控制要求，在冷凝法、膜分離法、吸附法、生物法、燃燒法及低溫等離子體法的對比選擇中選擇了“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”作為改進措施，并核算了采用該種方法后VOCs減排量與廢活性炭更換量。

關鍵詞：環(huán)評 無塵室 VOCs 電子 低溫等離子體方法

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0099-02

目前，由于廣東省經濟高速發(fā)展，印刷、汽車等行業(yè)VOCs排放量大，加上對VOCs排放導致的光化學煙霧污染問題認識不足，對VOCs污染防治重視不夠，以及VOCs排放監(jiān)控難度大，導致珠江三角洲地區(qū)光化學煙霧污染時有發(fā)生，區(qū)域性灰霾天數每年維持在高位水平。為此，廣東省出臺了《關于珠江三角洲地區(qū)嚴格控制工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物（VOCs）排放的意見》，意見指出應實行VOCs總量控制制度，同時開展印刷及涉及表面涂裝電子設備企業(yè)的整治。

晶片電容生產企業(yè)中使用印刷等生產工藝，其“球磨-涂工-印刷”工藝中通常會采用大量的有機溶劑，由于工藝需要，一般廠家都會將其集中在“無塵室”內進行生產，廢氣統一收集，無組織散發(fā)量較少。但由于該車間的有機溶劑除部分進入到廢料中，大部分進入了廢氣中，導致后續(xù)廢氣治理工藝的負荷較大。

該以“珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目”為例，對現有項目“無塵室”車間的產污環(huán)節(jié)和物料平衡進行了詳細的分析，找出“無塵室”在正常工況下的主要大氣污染源，并在總結已有廢氣治理措施存在的問題基礎上提出相關“以新帶老”措施，為相關VOCs類企業(yè)廢氣減排提供參考。

1 “無塵室”裝置的工藝流程

以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，晶片電容“無塵室”典型工藝流程的示意圖見圖1。

1.1 球磨與涂工工藝

通過球磨機將陶瓷粉末及相關添加劑混合形成漿料，并使陶瓷漿料達到一定的粒徑和粘度，球磨轉數35～45 rpm，球磨時間4～25 h。再利用流涎方式將漿料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干溫度30～90 ℃。原料使用比例為（陶瓷粉末：粘接劑：塑化劑：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。

內電極印刷工藝

通過絲網印刷方式將內電極鎳膏印刷至陶瓷薄膜上形成內層薄帶，烘干溫度70～85 ℃。原料使用比例為（鎳：松油醇：陶瓷粉：乙基纖維素=42∶28∶20∶10）。

2 大氣污染源分析及污染源核算

2.1 大氣污染源分析

通過對晶片電容“無塵室”裝置的工藝流程可知，主要的大氣污染物主要為二甲苯、VOCs等。由于這些工藝都集中在封閉車間內，無組織散發(fā)影響極小，故忽略不計。

2.2 VOCs污染源核算（不考慮無組織）

對現有項目“無塵室”實際使用有機溶劑統計資料，根據物料平衡推算源強，另外以廠方提供的監(jiān)測資料來驗證源強數據。具體的物料衡算圖見圖2。

（1）根據VOCs物料衡算情況，生產使用的有機溶劑部分用于清洗漿料過濾及清洗內壁，剩余部分幾乎全部進入廢氣中。（2）廢氣經過噴淋以及活性炭處理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例較大。（3）由于乙醇易溶于水，而噴淋液最終進入到廢水處理設施，對后續(xù)廢水處理影響較大。

3 已有大氣防治措施存在的主要問題

（1）廠方已采用的廢氣治理措施是“水噴淋+活性炭吸附”，根據驗收監(jiān)測報告及廠方的歷年監(jiān)測數據，“無塵室”廢氣處理裝置出口風量高達80000 m3/h（標況），二甲苯與VOCs排放濃度分別小于40 mg/m3與80 mg/m3，排放速率分別約為3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率約為80%左右，兩個指標均滿足地方廢氣排放要求，但不能滿足《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同時難以滿足珠三角相關VOCs總量控制要求。（2）由于二甲苯與乙醇用量較大，且活性炭吸附裝置無再生設備，故廢活性炭更換量較大，更換量甚至達到150 t/年以上。

4 廢氣治理措施改造及改造后VOCs與活性炭用量消減核算

為減少最終VOCs排放量與活性炭更換量，擬通過各類廢氣處理措施比選后選擇最合適的措施對現有治理措施進行改造。

4.1 有機廢氣處理方法對比選擇

參照《大氣污染治理工程技術導則》（HJ2000-2010）及《大氣污染控制工程》（第二版）（參考文獻），本項目將各類有機廢氣處理方法的適用范圍列于表1。

該企業(yè)風量較大，濃度較低，同時企業(yè)已具備活性炭吸附裝置，參照上表各類措施適用范圍，擬選定“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”來作為改造后的廢氣防治措施。參照《低溫等離子體技術處理低濃度甲苯廢氣的工業(yè)應用》（第13屆中國電除塵學術會議論文集）低溫等離子體措施在佛山某化學有限公司的應用，該公司進口甲苯濃度為1～2mg/m3，處理效率可到95%以上。考慮工程的保證性因素，本項目將低溫等離子體的去除效率定為90%。故“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”去除率可保證在95%以上。

4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消減情況

（1）大氣治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，廢氣VOCs與二甲苯外排量大大減少，并能夠達到《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。

（2）由于活性炭采取了高溫脫附催化燃燒設備，活性炭更換量大大減少，由之前150 t/年可減少到50 t/年。

5 結語

（1）晶片電容“無塵室”生產裝置產生的VOCs量較大，單純采用活性炭吸附，廢氣污染物很難滿足環(huán)境要求，同時更換的活性炭用量很大。

（2）對這類VOCs產生量較大的污染源，應優(yōu)先考慮多種治理措施聯用，盡量減少外排量，降低其對外環(huán)境的影響程度。endprint

摘 要：晶片電容生產企業(yè)的“球磨-涂工-印刷”是在“無塵室”車間完成的。經過詳細的工藝分析與物料衡算，得出該類車間廢氣在整個電容生產工藝中是重要的大氣污染源。以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，對該企業(yè)現有項目“無塵室”廢氣治理措施進行分析，指明了現有項目難以滿足印刷行業(yè)VOCs排放標準及珠三角有機廢氣控制要求，在冷凝法、膜分離法、吸附法、生物法、燃燒法及低溫等離子體法的對比選擇中選擇了“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”作為改進措施，并核算了采用該種方法后VOCs減排量與廢活性炭更換量。

關鍵詞：環(huán)評 無塵室 VOCs 電子 低溫等離子體方法

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0099-02

目前，由于廣東省經濟高速發(fā)展，印刷、汽車等行業(yè)VOCs排放量大，加上對VOCs排放導致的光化學煙霧污染問題認識不足，對VOCs污染防治重視不夠，以及VOCs排放監(jiān)控難度大，導致珠江三角洲地區(qū)光化學煙霧污染時有發(fā)生，區(qū)域性灰霾天數每年維持在高位水平。為此，廣東省出臺了《關于珠江三角洲地區(qū)嚴格控制工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物（VOCs）排放的意見》，意見指出應實行VOCs總量控制制度，同時開展印刷及涉及表面涂裝電子設備企業(yè)的整治。

晶片電容生產企業(yè)中使用印刷等生產工藝，其“球磨-涂工-印刷”工藝中通常會采用大量的有機溶劑，由于工藝需要，一般廠家都會將其集中在“無塵室”內進行生產，廢氣統一收集，無組織散發(fā)量較少。但由于該車間的有機溶劑除部分進入到廢料中，大部分進入了廢氣中，導致后續(xù)廢氣治理工藝的負荷較大。

該以“珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目”為例，對現有項目“無塵室”車間的產污環(huán)節(jié)和物料平衡進行了詳細的分析，找出“無塵室”在正常工況下的主要大氣污染源，并在總結已有廢氣治理措施存在的問題基礎上提出相關“以新帶老”措施，為相關VOCs類企業(yè)廢氣減排提供參考。

1 “無塵室”裝置的工藝流程

以珠三角某電子企業(yè)電容擴建項目為例，晶片電容“無塵室”典型工藝流程的示意圖見圖1。

1.1 球磨與涂工工藝

通過球磨機將陶瓷粉末及相關添加劑混合形成漿料，并使陶瓷漿料達到一定的粒徑和粘度，球磨轉數35～45 rpm，球磨時間4～25 h。再利用流涎方式將漿料刮到PET film上，形成具有一定厚度的陶瓷薄膜，烘干溫度30～90 ℃。原料使用比例為（陶瓷粉末：粘接劑：塑化劑：二甲苯：酒精=45∶3∶1∶15∶10）。

內電極印刷工藝

通過絲網印刷方式將內電極鎳膏印刷至陶瓷薄膜上形成內層薄帶，烘干溫度70～85 ℃。原料使用比例為（鎳：松油醇：陶瓷粉：乙基纖維素=42∶28∶20∶10）。

2 大氣污染源分析及污染源核算

2.1 大氣污染源分析

通過對晶片電容“無塵室”裝置的工藝流程可知，主要的大氣污染物主要為二甲苯、VOCs等。由于這些工藝都集中在封閉車間內，無組織散發(fā)影響極小，故忽略不計。

2.2 VOCs污染源核算（不考慮無組織）

對現有項目“無塵室”實際使用有機溶劑統計資料，根據物料平衡推算源強，另外以廠方提供的監(jiān)測資料來驗證源強數據。具體的物料衡算圖見圖2。

（1）根據VOCs物料衡算情況，生產使用的有機溶劑部分用于清洗漿料過濾及清洗內壁，剩余部分幾乎全部進入廢氣中。（2）廢氣經過噴淋以及活性炭處理后，VOCs的排放量依然很大，其中二甲苯的比例較大。（3）由于乙醇易溶于水，而噴淋液最終進入到廢水處理設施，對后續(xù)廢水處理影響較大。

3 已有大氣防治措施存在的主要問題

（1）廠方已采用的廢氣治理措施是“水噴淋+活性炭吸附”，根據驗收監(jiān)測報告及廠方的歷年監(jiān)測數據，“無塵室”廢氣處理裝置出口風量高達80000 m3/h（標況），二甲苯與VOCs排放濃度分別小于40 mg/m3與80 mg/m3，排放速率分別約為3.5 kg/h和5.8 kg/h，污染物去除率約為80%左右，兩個指標均滿足地方廢氣排放要求，但不能滿足《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求，同時難以滿足珠三角相關VOCs總量控制要求。（2）由于二甲苯與乙醇用量較大，且活性炭吸附裝置無再生設備，故廢活性炭更換量較大，更換量甚至達到150 t/年以上。

4 廢氣治理措施改造及改造后VOCs與活性炭用量消減核算

為減少最終VOCs排放量與活性炭更換量，擬通過各類廢氣處理措施比選后選擇最合適的措施對現有治理措施進行改造。

4.1 有機廢氣處理方法對比選擇

參照《大氣污染治理工程技術導則》（HJ2000-2010）及《大氣污染控制工程》（第二版）（參考文獻），本項目將各類有機廢氣處理方法的適用范圍列于表1。

該企業(yè)風量較大，濃度較低，同時企業(yè)已具備活性炭吸附裝置，參照上表各類措施適用范圍，擬選定“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”來作為改造后的廢氣防治措施。參照《低溫等離子體技術處理低濃度甲苯廢氣的工業(yè)應用》（第13屆中國電除塵學術會議論文集）低溫等離子體措施在佛山某化學有限公司的應用，該公司進口甲苯濃度為1～2mg/m3，處理效率可到95%以上。考慮工程的保證性因素，本項目將低溫等離子體的去除效率定為90%。故“活性炭吸附+高溫脫附催化燃燒工藝+低溫等離子體方法”去除率可保證在95%以上。

4.2 改造后VOCs的排放及活性炭消減情況

（1）大氣治理措施改造后，由于去除率提高到95%以上，廢氣VOCs與二甲苯外排量大大減少，并能夠達到《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物的排放標準》（DB44/815-2010）的二甲苯及VOCs排放要求。

（2）由于活性炭采取了高溫脫附催化燃燒設備，活性炭更換量大大減少，由之前150 t/年可減少到50 t/年。

5 結語

（1）晶片電容“無塵室”生產裝置產生的VOCs量較大，單純采用活性炭吸附，廢氣污染物很難滿足環(huán)境要求，同時更換的活性炭用量很大。

（2）對這類VOCs產生量較大的污染源，應優(yōu)先考慮多種治理措施聯用，盡量減少外排量，降低其對外環(huán)境的影響程度。endprint