重慶市汽車制造業(yè)VOCs排放量及治理設(shè)施調(diào)查

李翰青，錢珍余，陳召滬，周 玉，馮 婧

(1．重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 401147；2.重慶市揮發(fā)性有機(jī)污染物治理與應(yīng)用評(píng)估工程中心，重慶 401147)

1 引言

重慶市位于我國(guó)內(nèi)陸西南、長(zhǎng)江上游地區(qū)，是我國(guó)中西部地區(qū)唯一的直轄市。重慶市是我國(guó)重要的先進(jìn)制造業(yè)中心，其中汽車制造業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)在我國(guó)具有重要地位[1]。

20世紀(jì)50年代，重慶市汽車工業(yè)發(fā)端于重慶長(zhǎng)安機(jī)器制造廠，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的發(fā)展，汽車制造業(yè)已成為重慶市經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)之一，涵蓋10多家整車企業(yè)和1000多家規(guī)模以上配套企業(yè)的產(chǎn)業(yè)。2017年重慶市汽車整車產(chǎn)量299.82萬(wàn)量，占全國(guó)總產(chǎn)量的10.0%，汽車制造業(yè)產(chǎn)值為4663億元，約占當(dāng)年全市工業(yè)產(chǎn)值的22.02%[2]。

揮發(fā)性有機(jī)物(VolatileOrganic Compounds，VOCs)在我國(guó)并沒(méi)有明確的定義，世界衛(wèi)生組織將VOCs定義為在常溫下，沸點(diǎn)50～260 ℃的各種有機(jī)化合物[3]；美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家則傾向?qū)OCs定義為可參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物[4，5]。VOCs通常可以分為非甲烷碳?xì)浠衔?、含氧有機(jī)化合物、鹵代烴、含氮有機(jī)化合物、含硫有機(jī)化合物等大類[6]。VOCs是形成細(xì)顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前體物，進(jìn)而引發(fā)霾、光化學(xué)煙霧等大氣環(huán)境問(wèn)題[7，8]，并且會(huì)嚴(yán)重威脅人民群眾的身體健康[9]。部分VOCs還具有易燃易爆特性，具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)[10]。汽車制造業(yè)的VOCs主要排放來(lái)源為汽車生產(chǎn)中的涂裝、發(fā)泡、注塑等工序，特別是涂裝過(guò)程中會(huì)釋放大量VOCs[11]。

為摸清重慶市汽車制造業(yè)VOCs排放情況，筆者對(duì)重慶市汽車制造業(yè)VOCs排放狀況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查研究，以利于為下一步制定VOCs減排計(jì)劃、全過(guò)程VOCs管控、研發(fā)高效能的VOCs控制技術(shù)等工作奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)重慶市及全國(guó)汽車制造業(yè)綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。

2 調(diào)查對(duì)象

通過(guò)資料收集與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，收集整理了重慶市第二次全國(guó)污染源普查有關(guān)資料，主要包括重慶市汽車制造業(yè)企業(yè)涉及VOCs排放的主要工藝類型、各環(huán)節(jié)產(chǎn)排污量，治理設(shè)施情況等數(shù)據(jù)；并對(duì)其中涉及VOCs排放的重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，主要調(diào)查了企業(yè)有關(guān)治理設(shè)施運(yùn)行情況。

3 結(jié)論

3.1 重慶市汽車制造業(yè)VOCs排放量

經(jīng)過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，重慶市汽車制造企業(yè)共計(jì)895家，其中大型企業(yè)36家、中型企業(yè)122家、小型企業(yè)414家、微型企業(yè)323家。重慶市汽車制造企業(yè)年VOCs排放量共計(jì)約為8056.6 t，占全市工業(yè)源排放量的14.99%，是工業(yè)VOCs重要的排放來(lái)源之一。重慶市汽車制造業(yè)主要集中于中心城區(qū)(包括渝中區(qū)、大渡口區(qū)、江北區(qū)、沙坪壩區(qū)、九龍坡區(qū)、南岸區(qū)、北碚區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū))。中心城區(qū)汽車制造業(yè)VOCs排放量為4918.5 t，占中心城區(qū)工業(yè)源VOCs排放量的31.51%。

大中型企業(yè)數(shù)量和小微型企業(yè)數(shù)量分別約占汽車制造企業(yè)總數(shù)的18%和82%，而其VOCs排放量占比分別為81%和19%。大中型企業(yè)是VOCs排放的主力，不同規(guī)模企業(yè)VOCs排放量占比詳見(jiàn)圖1。

圖1 不同規(guī)模企業(yè)VOCs排放量占比

汽車制造業(yè)涉及VOCs排放的工序主要有涂裝、樹(shù)脂纖維加工、粘連、鑄造、熱處理、清洗、檢測(cè)等工序。其中涂裝工序是汽車制造業(yè)VOCs排放量最大的工序，占汽車制造業(yè)VOCs排放量的92%。汽車制造業(yè)各工序VOCs排放量占比詳見(jiàn)圖2。

圖2 汽車制造業(yè)各工序VOCs排放量占比

重慶市汽車制造業(yè)年涂裝工序VOCs排放量為7494.7 t，主要涉及的工藝環(huán)節(jié)包括電泳底漆，電泳底漆烘干，浸底漆，浸底漆烘干，膩?zhàn)雍娓?，噴膠,噴膠后烘干，噴漆，噴漆后烘干，噴塑后烘干，溶劑擦拭等環(huán)節(jié)。各環(huán)節(jié)VOCs產(chǎn)生量、排放量及去除率占比如表1所示，涂裝工序的VOCs排放主要來(lái)源于噴漆、噴漆后烘干以及溶劑擦拭環(huán)節(jié)，合計(jì)占比90.84%。

表1 涂裝工序各環(huán)節(jié)VOCs產(chǎn)排污情況

從涂裝工序VOCs排放形式來(lái)看，VOCs無(wú)組織排放比例較大，占汽車制造業(yè)涂裝工序VOCs總排放量的47%。汽車制造業(yè)涂裝工序VOCs不同排放形式的排放量占比詳見(jiàn)圖3。其中，大中型企業(yè)是VOCs無(wú)組織排放的主力，占該行業(yè)涂裝工序無(wú)組織排放量的92%，廢氣總體收集率為79%。不同規(guī)模企業(yè)涂裝工序VOCs不同排放形式的排放量詳見(jiàn)圖4。

圖3 汽車制造業(yè)涂裝工序VOCs不同排放形式排放量占比

圖4 不同規(guī)模企業(yè)涂裝工序VOCs不同排放形式排放量

3.2 重慶市汽車制造業(yè)VOCs治理設(shè)施現(xiàn)狀

重慶市汽車制造業(yè)涂裝工序VOCs治理設(shè)施主要包括以下幾種類型：

(1)光催化法，包括光催化和光解。

(2)低溫等離子體法。

(3)熱力燃燒法，包括直接燃燒法和蓄熱式熱力燃燒法。

(4)催化燃燒法，包括直接催化燃燒法和蓄熱式催化燃燒法。

(5)吸附法。

(6)組合技術(shù)處理方法，包括吸附+催化燃燒法和吸附+熱力燃燒法。

光催化法、低溫等離子體法處理效率最低，均不到10%；吸附法治理設(shè)施處理效率也只有4%～18%；熱力燃燒法、催化燃燒法和組合技術(shù)處理法治理設(shè)施處理效率波動(dòng)較大，最低僅有7%，最高可達(dá)85%，治理效率主要受VOCs成分、濃度、風(fēng)量、設(shè)備運(yùn)行情況、催化劑等情況影響，其中催化燃燒法總體處理效率較高，可達(dá)30%～77%。

鑒于目前重慶市汽車行業(yè)大中型企業(yè)VOCs總體削減率偏低，與管理目標(biāo)尚存一定的差距，為查找相關(guān)原因，筆者對(duì)部分企業(yè)VOCs治理設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。

(1)光催化法、低溫等離子體法、吸附法等治理技術(shù)VOCs削減率偏低，主要原因是在治理工藝設(shè)計(jì)，治理設(shè)施運(yùn)行、維護(hù)及管理等方面存在缺陷[12,13](表2)。

(2)熱力燃燒法、催化燃燒法和組合治理技術(shù)等VOCs削減率不穩(wěn)定的主要原因：治理設(shè)施控制參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確、前端的吸附材料未嚴(yán)格按照使用壽命更換、治理設(shè)施與有機(jī)廢氣排放特征匹配性差等[12,13]。

表2 重慶市汽車制造業(yè)涂裝工序VOCs治理設(shè)施

(3)各種工藝存在的共性問(wèn)題：不同程度存在無(wú)組織逸散，設(shè)施密封性差，廢氣收集率低。無(wú)組織逸散主要存在于噴漆室、烘干室、治理設(shè)施、循環(huán)水池間、調(diào)漆間、原料儲(chǔ)存間等環(huán)節(jié)。噴漆室、烘干室、治理設(shè)施，大部分企業(yè)采取了負(fù)壓抽風(fēng)的方式進(jìn)行廢氣收集，但設(shè)施密閉性差導(dǎo)致無(wú)組織逸散問(wèn)題仍較嚴(yán)重；循環(huán)水池間、調(diào)漆間、原料儲(chǔ)存間，密閉設(shè)施不完善，大部分企業(yè)未將廢氣接入治理設(shè)施，廢氣收集率較低(表3)。

表3 3種治理設(shè)施削減率偏低的原因分析

3.3 重慶市汽車制造業(yè)VOCs減排潛力分析

按照兩種方案分別核算重慶市大中型汽車企業(yè)涂裝工序VOCs的減排潛力。

方案一：將現(xiàn)有治理設(shè)施的VOCs收集率和處理效率提高到《重慶市主城區(qū)及合川區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理工作方案》[14]規(guī)定的均高于90%，從而實(shí)現(xiàn)VOCs削減率大于81%。

方案二：對(duì)標(biāo)先進(jìn)省市的VOCs水平，將現(xiàn)有治理設(shè)施的VOCs收集率提高到《廣東省表面涂裝(汽車制造業(yè))揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)指南》[15]最高水平95%，處理效率根據(jù)工藝不同達(dá)到相應(yīng)要求，其范圍是80%～95%，因此VOCs削減率為76%～90%。

兩種方案下可能達(dá)到的削減率見(jiàn)表4。

表4 現(xiàn)有治理設(shè)施可達(dá)到的削減率 %

重慶市現(xiàn)有排放量，按照兩種方案，削減潛力分別為3338 t和3957 t，占汽車制造業(yè)現(xiàn)有排放量的41%、49%，均能夠大幅降低汽車制造業(yè)VOCs排放量。

4 對(duì)策建議

4.1 首抓重點(diǎn)，分步實(shí)施

現(xiàn)階段重點(diǎn)管控對(duì)象是大中型企業(yè)，大中型企業(yè)是VOCs排放的主力，削減空間大，按重慶治理要求和先進(jìn)省市水平提高治理設(shè)施VOCs削減率，可分別再削減汽車制造業(yè)現(xiàn)排放量的41%、49%。下一步是小型企業(yè)，逐步推進(jìn)小型企業(yè)安裝適宜的VOCs治理設(shè)施。最后是微型企業(yè)，可根據(jù)實(shí)際情況安裝設(shè)施或?qū)嵭蠽OCs治理豁免政策。

4.2 聚焦問(wèn)題，分類整改

(1)針對(duì)治理設(shè)施削減率低、不穩(wěn)定：①設(shè)計(jì)缺陷：前端增設(shè)干燥裝置以消除水汽對(duì)治理設(shè)施的影響；涂裝工序部分環(huán)節(jié)無(wú)VOCs治理設(shè)施，建議企業(yè)將其接入現(xiàn)有治理設(shè)施。②運(yùn)行、維護(hù)及管理缺陷：建立VOCs排放環(huán)節(jié)和治理設(shè)施的自查方案，制定設(shè)施檢修計(jì)劃，定期按照設(shè)備廠商提供方法進(jìn)行檢修和維護(hù)，填寫(xiě)主要信息和維護(hù)記錄，建立VOCs管理年度臺(tái)賬；推廣治理設(shè)施第三方運(yùn)營(yíng)模式，聘請(qǐng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)提供設(shè)施運(yùn)營(yíng)服務(wù)。③治理設(shè)施與企業(yè)有機(jī)廢氣排放特征不匹配：推行“一廠一策”制度，聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)基于企業(yè)VOCs排放特征設(shè)計(jì)安裝適宜的廢氣治理設(shè)施系統(tǒng)。

(2)針對(duì)無(wú)組織逸散：①涂料、稀釋劑、清洗劑等原輔材料密閉存儲(chǔ)，調(diào)配、使用、回收等過(guò)程應(yīng)采用密閉設(shè)備或在密閉空間內(nèi)操作，采用密閉管道或密閉容器輸送。②噴漆室、烘干室、調(diào)漆間、循環(huán)水池間等VOCs無(wú)組織排放環(huán)節(jié)應(yīng)提高設(shè)施密閉性，并配備有效的廢氣收集系統(tǒng)，提高廢氣收集率，通過(guò)末端治理削減VOCs排放。③推廣使用先進(jìn)的、自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備及上漆率較高的涂裝工藝(如靜電噴涂)，減少空氣噴涂技術(shù)的使用。④將廠界監(jiān)控延伸到廠內(nèi)，綜合反映VOCs控制效果。

4.3 細(xì)化職責(zé)，強(qiáng)化管理

(1)完善企業(yè)設(shè)施運(yùn)行管理臺(tái)賬的登記和報(bào)備制度，定期檢查吸附、光催化材料更換情況、控制參數(shù)設(shè)置情況等。

(2)定期對(duì)VOCs泄露點(diǎn)、治理設(shè)施進(jìn)出口進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，推進(jìn)重點(diǎn)環(huán)節(jié)安裝VOCs在線監(jiān)測(cè)設(shè)施，加大對(duì)VOCs超標(biāo)排放、治理設(shè)施未運(yùn)行或不正常運(yùn)行等違法行為的處罰力度。

(3)督促完全無(wú)治理設(shè)施的大中型企業(yè)安裝適宜的治理設(shè)施。

(4)加大無(wú)人機(jī)、走航車、在線監(jiān)控等科技監(jiān)管手段的運(yùn)用，提高環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管的精準(zhǔn)性，以有效減少VOCs排放。