汽車維修4S店有機廢氣凈化處理分析研究

朱萬容

（重慶市沙坪壩區環境監測站重慶401331）

汽車維修4S店有機廢氣凈化處理分析研究

朱萬容

（重慶市沙坪壩區環境監測站重慶401331）

目前隨著我國經濟的發展，汽車已經成為人們出行的主要交通工具。汽車的使用與維護保養也被提上日程，越來越多的汽車維修4S店出現，而4S店表面涂裝工藝產生的大氣污染排放物致使環境污染，針對這一問題的出現，本文根據表面涂裝工藝特征，按照環保相關要求對4S店有機廢氣凈化處理進行分析研究。

汽車維修；廢氣凈化；凈化處理

1 前言

汽車維修4S店表面涂裝工藝產生的大氣污染排放物，主要有害成分為揮發性有機化合物，包括：芳香烴、醚酯類有機溶劑、部分增塑劑和樹脂單體揮發性成分，還包括熱分解生成物和反應物，廢氣中含有一定濃度的漆霧。由于未經有效治理直接排放，嚴重影響大氣質量，影響動植物生長和人類的健康，并常因惡臭擾民導致投訴。

2 汽車維修4S店表面涂裝工藝特征

相對于汽車整車制造涂裝工藝，4S維修噴漆烤漆有其自身獨特的工藝過程：鈑金整形后—刮原子灰及打磨--噴漆—流平晾置—烤漆。

3 汽車維修4S店VOCS組分與濃度特征

調漆房：在調漆過程中揮發產生VOCS，屬無組織排放。刮原子灰、干燥以及打磨區域：揮發產生顆粒物與VOCS（主要污染物為苯乙烯），屬無組織排放。

4S店噴漆烤漆房廢氣排放濃度在100mg/m3-2000 mg/m3之間。噴漆廢氣的主要組成為噴漆揮發的有機溶劑，其主要成分為芳香烴、醇醚類、酯類有機溶劑，由于在噴漆過程中保持持續換風，所以噴漆廢氣總濃度較低，通常在100mg/m3以下。另外，噴漆廢氣中含有的漆霧較多，廢氣后續處理的障礙，所以，廢氣處理前必須預處理；噴涂之后烘干之前，要進行流平晾置，濕漆膜在晾置過程中有機溶劑揮發，為防止晾置室內有機溶劑聚集發生爆炸事故，晾置室應連續換風，換風速度一般控制在0.2m/s左右，排風廢氣的成分與噴漆室廢氣的成分相近，但不含漆霧，有機廢氣的總濃度比噴漆廢氣偏大，根據排風量大小不同，一般是噴漆廢氣濃度的2倍左右；溶劑型面漆烘干廢氣的主要組成為面漆溶劑，成分與噴漆廢氣相近，另含有少量增塑劑、樹脂單體或固化反應產生的有機小分子等揮發成分，溶劑型面漆烘干廢氣中總有機物濃度一般在2000°mg/m3左右。

3 環保要求

根據重慶市地方標準《汽車維修業大氣污染物排放標準》排放要求和《惡臭污染物排放標準》的限值，尤其是落實兩個“聞不到”要求，必須有效治理主要污染因子甲苯、二甲苯、非甲烷總烴類、顆粒物及惡臭氣味。凡是排放揮發性有機廢氣的生產工序，包括調漆、生產設施清洗、漆渣收集等環節，都要在保證安全的前提下，采用密閉化的生產系統或置于防治泄漏的微負壓密閉空間或設備中實施，并配備有機廢氣收集系統，安裝高效回收凈化設施，嚴格控制跑冒滴漏，減少無組織排放廢氣污染，實現廠界無臭味、揮發性有機物達標排放。

4 汽車維修4S店VOCS治理現狀及存在問題

1.涂裝工藝的規范化。2.調漆房、刮原子灰及其打磨過程中無組織排放的顆粒物與VOCS，尤其是苯乙烯的吸附與凈化。3.針對噴漆烤漆房VOCS溫度變化大（28℃至80℃）、濃度變化大（噴漆廢氣在100mg/m3；烤漆廢氣在2000mg/m3）的特點，即使是不考慮投資成本，采用最先進的處理技術也難以保證噴漆烤漆房廢氣能夠穩定地達標排放。

5 現有VOCS凈化技術在4S店廢氣治理中的適用性分析

當前，汽車維修4S店VOCS治理技術普遍存在突出問題，主要表現為以下幾點：第一，由于對4S店涂裝工藝特性、VOCS組分特征及溫度及濃度特征缺乏準確認識，導致選用技術的方向性錯誤，不僅達不到有效凈化的目的，甚至還有可能帶來安全事故；第二，對VOCS凈化的“3T”條件控制缺少必要且嚴格的技術手段，導致凈化效率低，不能滿足達標排放要求；第三，缺乏控制“二次污染”的輔助技術方法。

5.1 吸附技術

目前我國普遍實施的吸附技術為活性炭和分子篩。由于4S店有機廢氣中含有一定比例的苯乙烯，而分子篩無法對其進行有效吸附，因此，分子篩在應用于4S店廢氣吸附過程中也存在一定缺陷，多采用活性炭

活性炭：具有較高的比表面、豐富的微孔結構，是世界范圍內公認的最為有效的吸附劑，活性炭吸附是處理有機溶劑最為有效的工業手段。它能吸附絕大部分有機氣體，如苯類，醛酮類、醇類、烴類等以及惡臭物質，同時由于活性炭的孔徑范圍寬，即使對一些極性吸附質和一些特大分子的有機物質。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選。

根據多年經驗：適合以活性炭吸附凈化的揮發性有機物，其分子量主要介于50-200g/mol之間，對應沸點約介于20℃-140℃之間。但是有部分種類的化合物不適合用活性炭吸附處理，其種類如下：

（1）與活性炭本身會發生蓄熱反應的化合物：如醋酸、甲醛、環己酮、丁酮；（2）與再生蒸汽會反應的化合物如：乙酸甲酯、氯化乙烷；（3）在活性炭上進行聚合反應的化合物如：苯乙烯；（4）實際再生步驟中難以去除的化合物如：可塑劑、樹脂等高沸點或高分子量的化合物；（5）活性炭具有很強的吸水能力，當有機廢氣濕度較高對有機物的凈化能力迅速下降。

5.2 高溫氧化（焚燒）技術

高溫燃燒技術以RTO（熱力燃燒）、RCO（催化燃燒）為代表，適用于大風量、中高溫、中高濃度的有機廢氣治理。雖然具有較高的凈化效率，但一次性投資成本以及運行成本過高，不適用于4S店小風量低濃度有機廢氣治理。

5.3 低溫氧化技術

低溫等離子技術、光解催化氧化作為一種高級氧化技術，可在常溫常壓下利用催化劑的光特性，使有機廢氣迅速光解，逐步氧化成一些低分子中級產物，最終氧化成無毒無害的CO2、H2O等小分子物質。該技術能耗低、易操作，無二次污染，且，對凈化惡臭氣體有獨特效果，同時，使用后的催化劑可用物理或化學方法再生循環使用。但是光解催化氧化技術對光源、催化劑等具有較高的要求。光源和催化劑影響臭氧的生成，而臭氧的濃度直接影響有機物的去除效率，臭氧濃度越高，有機物降解越徹底。當前，光解催化設備存在的普遍問題是：催化反應速度慢、效率低，與廢氣排放速度快，兩者“共反應時間”不足，導致實際去除效率約在60%左右。低溫等離子體技術對大風量、低濃度的污染物有較高的處理效率，該方法效率高，成本低，設備適應性強，但具有相對較高的能耗，且其電極釋放能量利用率很低。而光催化氧化能耗低，與低溫等離子相結合，能夠彌補部分缺點。但低溫等離子體采用的是高壓放電技術，在設計過程中應當充分考慮到爆炸問題，尤其是在噴涂過程中產生乙酸乙酯等易揮發低燃點物質。同時需要慎重對待汽車維修噴漆過程產生大量漆渣，漆渣如果不進行預處理，一方面會降低凈化工藝的效率，另一方面會提高爆炸風險。

針對中小風量中低濃度有機廢氣，大都采用噴淋、活性炭吸附、等離子體催化的組合方式，但，存在根本性缺陷。例如：中國發明專利（公告號CN103785254A），公開“一種汽車涂裝廢氣的處理方法”，該發明采用噴淋與光電協同低溫等離子體催化技術處理汽車噴涂廢氣。

第一：該方法采用噴淋的處理方式形成的漆渣廢水會造成二次污染；第二：采用活性炭吸附苯乙烯時會產生聚合反應導致活性炭很快飽和；第三、當涂料尤其是稀釋劑中存在極其活躍的有機溶劑（如：丙酮、環己酮類），在一定的溫度條件下生成易燃易爆物質。第四：廢氣排放速度過快與低溫等離子體氧化反應速度慢之間的矛盾，導致廢氣逗留時間短，不能保證維持凈化效果所需要的必要時間，導致排放不達標。

此外，采用光電協同低溫等離子體技術，對前級過濾裝置濾除漆渣和水霧提出很高的要求，長期使用中必然存在安全隱患。

又比如，公告號CN204485504U的中國實用新型專利中公開“噴涂廢氣治理裝置”采用無紡布過濾、濾芯過濾、活性炭過濾的組合方式。該種方法處理漆霧有較好的效果，但過濾材料的更換頻率高。同時，活性炭吸附飽和后需要交由具有危險廢棄物處理資質的單位處置，為此，將產生較高的運行成本。其次，噴漆廢氣濃度和溫度與烤漆廢氣溫度和濃度差異很大，該方法將無法適應溫度和濃度差，最終導致有機物凈化效率低和惡臭氣味凈化效果差。

結語

總而言之，汽車維修4S店有機廢氣凈化處理對改善環境污染有著重要意義，通過對4S店涂裝工藝特性、VOCS組分特征及溫度及濃度特征準確認識，找到合適的技術改造，選用正確的技術方向，來達到有效凈化環境的目的。