VOCs污染現狀及減排對策—以我國汽車噴涂行業為例

劉嘉

（華北電力大學，北京 102208）

隨著城市化和工業化的迅猛發展，我國能源使用量及碳排放量處于逐年增長的狀態，導致工業發達地區的空氣重污染現象越來越嚴重。其中揮發性有機物（VOCs）參與大氣環境中臭氧和二次氣溶膠的形成，進而引發灰霾、光化學煙霧等大氣環境問題。

截止目前，我國工業V0Cs排放量占總體VOCs排放量的50%以上，主要排放來源是石油化工、石油煉制、農藥、涂料、汽車、包裝印刷等重污染行業，其排放總額占所有工業制造業排放總量的80%以上[1]。

2015～2020年，汽車噴涂涂料的年產量從188.2萬 t/a增長至265萬 t/a，以平均每年凈增8%的比例增長。2021年中國汽車產銷量超過2 800萬輛，汽車制造業的迅猛發展也帶動了汽車噴涂行業產能逐年遞增。因此，了解汽車噴涂行業的VOCs排放和污染現狀，并根據我國的污染現狀，有針對性地制定相應的控制措施和減排計劃是當前環境保護的重要目標和任務。

1 汽車噴涂行業VOCs來源分析

對汽車噴涂行業進行工藝分析，可以發現其中大量排放VOCs的工藝為面涂噴涂工藝、中途噴涂工藝和清洗溶劑使用工藝，排放量占V0Cs總排放量的84%，主要物質來源為電泳漆、中涂漆、面漆及修補漆等，主要排放的VOCs種類包括苯、甲苯、二甲苯、乙酸正丁酯、丁醇和部分可溶性重金屬等[2]。

V0Cs會導致環保、安全及職業健康3個方面的危害。環保危害主要包括VOCs會導致二次有機氣溶膠及大氣環境中的臭氧和甲烷濃度升高，這些具有溫室氣體效應的物質會嚴重破壞大氣環境；安全方面的危害包括很多工業企業排放的V0Cs屬于高危險物質，如果沒有恰當的安全措施加以控制，會導致極其嚴重的安全事故；職業健康危害則表現為V0Cs具有毒性和致癌作用，長時間在這樣的環境中工作，會使人體健康受到嚴重威脅，甚至引發癌癥等無法挽回的健康傷害。

2 汽車噴涂行業V0Cs污染現狀

汽車制造業的迅猛發展也帶動了汽車噴涂行業的產能逐年遞增，使用噴涂工藝進行噴涂生產的小型車間在每個城市平均不少于300家，這些小型噴涂車間的生產時間通常為7～8小時，烘干時產生的廢氣濃度較高，排氣量較小；噴漆時產生的廢氣濃度低，排氣量較大，廢氣中主要產生的污染物為V0Cs。目前各個生產單元均大量使用非環保溶劑型油漆，這些溶劑型油漆具有強烈的揮發性，產生的V0Cs成分主要有甲苯、二甲苯、醇、酯、醚、酮、芳香烴等。

當前，國內汽車噴涂生產線因成本和工藝問題，采用綠色溶劑型涂料的不足30%，普遍使用高污染、高耗能，現已被發達國家淘汰的落后工藝。目前，汽車噴涂行業排放的VOCs僅有30%經過集中回收和末端處理，并在測試合格后達標排放；剩余均通過無組織排放的方式直接進入大氣環境，沒有進行嚴格管控，導致大量VOCs逸散到環境中，造成污染事件。

商務車、客運貨車和轎車等車輛一般在封閉空間內進行噴涂工序，貨車車廂等一般為室外環境作業。此外，現有的小型廠家分布廣泛，使用的噴涂工藝也不統一，僅有少量廠家遵循環保要求，排放的VOCs采用有組織收集方式并達標排放。為滿足廣大群眾日益增長的機動車需求，很多不合規的噴涂廠家在監管缺失的情況下，仍持續不斷地制造產品，這些制造過程帶來了大量污染[3]。

3 汽車噴涂行業VOCs排放形式

VOCs的有組織排放通常表現為污染物通過固定管道，例如排氣筒或煙囪，在至少距離地面15米區域高空排放。無組織排放通常表現為生產過程中的無組織逸散，例如通過揮發性噴漆原料的儲存及裝載、噴涂設備與噴漆管線泄漏、污水廢水收集池內處理和儲存設施的逸散，以及分離、輸送等揮發性有機物工藝過程中的揮發逸散。

21世紀初期之后建設的噴涂生產線，雖然在設計階段就考慮了環保問題，優化并采用了綠色噴涂工藝，如使用水性油漆替代溶劑型油漆，協作機器人噴漆等，但僅占國內所有噴涂生產線的五成左右，隨著汽車噴涂行業VOCs排放量逐年增加，總體情況處于逐年惡化的趨勢。

3.1 有組織排放

我國汽車噴涂工藝通常采用溶劑漆為噴涂原料，工藝流程包括以下工序：噴漆中涂、底色漆及罩光漆補漆、最終成品烘干。通常情況下，原材料和產品物件應按照生產流程的要求進入噴漆室、流平室和烘干室進行噴涂作業。有可靠數據表明噴漆室產生的VOCs占比為60%、流平室產生的VOCs占比為15%、烘干室產生的VOCs占比為25% 。綜上判斷，VOCs排放來源最大的是噴漆室，其中大約有70%的企業采取水旋法或濕式法工藝控制漆霧的產生，但對后續VOCs的處理未持續關注，導致其對后續污染的控制沒有獲得積極效果。截止當前，依然有很多零散的汽車噴涂生產車間直接采用排氣管道或煙囪排放VOCs，并且未采取任何處理措施，導致排放超標。流平室和烘干室產生的VOCs濃度較高，國內生產車間多采用簡單的燃燒法處理，將其轉化為二氧化碳和水蒸汽后達標排放。

3.2 無組織排放

無組織排放是指大氣污染物不經過排氣筒直接排放，及逸散等形式的無規則排放，例如開放式作業通過敞開門窗、縫隙、通風口、和類似開口以及開孔的情況導致廢氣逸散到環境中。許多工業企業70%左右的VOCs排放是類似上述逸散形式的無組織排放，因此重點關注、嚴格管理VOCs無組織排放是控制VOCs污染的重中之重。

由于汽車零部件噴涂VOCs排放源頭的特點是小且散，呈散發性點狀分布，產生的VOCs多為無組織排放，成分繁多且生產狀況復雜，收集治理技術難度較高，而對應的環保要求更高，這對各地區的環保管理是很大的挑戰。國家環保部門在2015年后制定并實施了汽車制造行業的相關環保法律法規，相關管理部門也需要參考上述法律法規的內容，規劃制定具備實操性的對應標準及規范。雖然相關管理部門也在逐步開展整車制造的VOCs污染狀況調查，但是噴涂行業的污染狀況還是處于模糊地帶，許多小型噴涂企業的排放數據無法收集。因此，汽車噴涂行業需要對VOCs的無組織排放進行整改，并落實有組織收集與處理措施，這應是我們現階段的關注重心[4]。

4 汽車噴涂行業VOCs減排對策

《“十三五”生態環境保護規劃》中要求，全面加強有機化工、石油化工、包裝印刷、表面噴涂等高污染重點行業VOCs總量及濃度控制，實施行業V0Cs總量及濃度控制。各地區環保主管部門必須按照相關法律法規進行嚴格管理，并針對汽車制造和零部件行業的VOCs現狀進行調查，依據調查結果制定計劃并落實有效的控制措施。優先控制污染源頭，密切關注過程控制、逐步優化末端治理，從而控制汽車制造行業VOCs的產生與排放，同時也應關注汽車噴涂行業VOCs的污染現狀并采取控制措施[5]。

4.1 優先采用源頭削減管控VOCs廢氣

VOCs的控制技術可分為兩大類，一類是以末端治理為主的控制性措施；一類是預防性措施，包括改進噴涂工藝技術，針對設備增加維保頻次以增強管理效果。源頭削減是控制汽車噴涂行業VOCs排放的首要手段，VOCs污染防治技術應優先采用源頭控制。汽車噴涂行業VOCs的來源主要是揮發性溶劑的使用，因此，應使用低溶劑化學品或無溶劑進行替代，從而減少揮發性有機物的產生源頭。同時揮發性溶劑應存放于專用的存放柜內，存放柜應配備廢氣收集和通風系統，增加設備檢測與維修頻率，置于室內或室外必須設置遮陽擋雨等設備設施。

《“十三五”生態環境保護規劃》提出噴涂行業應優先使用綠色涂料，減少大氣環境污染。因此，相關部門應鼓勵汽車噴涂行業使用無害化涂料和無害化工藝，研發與應用水性涂料，積極推進企業研發、生產綠色產品[5]。

4.2 鼓勵采用焚燒技術處理VOCs廢氣

常規的VOCs控制消除技術主要表現為回收技術和消除技術。回收技術包括吸附法、膜分離法和冷凝法等方法；消除技術主要包括燃燒法、低溫等離子體法和催化氧化法等方法。目前常用的處理噴涂VOCs的方法是：活性炭吸附、飽和后脫附、收集燃燒生成水和二氧化碳進行無害化處理。但從成本角度考慮此方法經濟性不強，實際上大部分工廠使用的是活性炭吸附VOCs，等待吸附濃度飽和，然后將廢活性炭按照有關危險廢物處理的要求進行無害化處理，也有使用RTO蓄熱式焚燒設備直接收集噴涂VOCs并焚燒處理[5]。

安裝RTO蓄熱式焚燒爐設備處理噴漆廢氣前期投入成本較高，但后續運維成本與廢活性炭的廢棄和處置等過程的花費相比存在很大優勢，一般投資回報周期在2～3年內。并且廢活性炭性能品控較差，導致VOCs吸附效率很差，且會產生大量的廢氣污染。綜上所述，采用RTO蓄熱式焚燒設備處理汽車噴涂VOCs比使用活性炭的方法更加經濟和環保[6-7]。

4.3 強化清潔生產審核及政策支持

目前，汽車零部件行業及其附屬的汽車噴涂行業快速發展，但我國尚未將其納入清潔生產名單。清潔生產審核各地區要求不一，無統一的標準和要求。2015～2020年，上海市被納入清潔生產強制審核要求的企業共有1 860家，其中，汽車噴涂生產企業為219家，僅87家驗收成功，審核通過率不足四成。汽車噴涂生產企業造成的污染不容小覷，整體環保控制現狀不容樂觀。國家應將其納入強制清潔生產審核名單內，并優先關注VOCs污染控制措施落實情況。

按照《國務院關于印發“十三五”節能減排綜合工作方案的通知》[8]的要求，對安裝VOCs收集裝置、處理設施并開展持續性的環保合規管理，通過環保“三同時”手續的汽車噴涂制造企業，應給予環保信貸資金支持和稅收優惠。環保基金制度可針對汽車噴涂行業VOCs環保控制措施有效、管理合規的企業，通過財政支持充分落實綠色金融機制[9]。

5 結語

隨著近年來我國經濟及工業的飛速發展，環境污染事件頻發，并呈逐年惡化的趨勢。汽車噴涂行業的無序擴張且無視環保政策和要求，導致各地區VOCs污染現象加劇。由此，普查收集汽車噴涂行業的V0Cs來源現狀信息，控制VOCs達標排放是目前必須優先解決的問題。相關環保部門應以大氣污染防治政策和排放標準為指引，平衡各地區經濟發展與環境保護之間的關系，更好地促進汽車噴涂行業的可持續發展。