4S店VOCs廢氣治理方式探討

陳世杰

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400016）

4S店VOCs廢氣治理方式探討

陳世杰

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400016）

調(diào)查收集汽車(chē)4S店VOCs廢氣治理情況，汽車(chē)4S店噴漆房廢氣量及VOCs濃度大小的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合目前市場(chǎng)上VOCs的相關(guān)治理技術(shù)，從技術(shù)穩(wěn)定性、投資建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本以及操作難易程度上進(jìn)行對(duì)比分析，比選出技術(shù)穩(wěn)定、建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)成本低、操作簡(jiǎn)單的技術(shù)進(jìn)行推廣，從而使汽車(chē)4S店VOCs廢氣治理達(dá)標(biāo)、規(guī)范。

4s店；VOCs；治理

1 VOCs的定義及危害

揮發(fā)性有機(jī)物（簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs）是指在正常狀態(tài)下（20℃, 101.3kPa）蒸汽壓在0.1mmHg（13.3Pa）以上，沸點(diǎn)在260℃（500° F）以下的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。這類(lèi)物質(zhì)因其分子量小、沸點(diǎn)低、易揮發(fā)，一般以氣態(tài)的形式存在，主要包括脂肪族、芳香族碳?xì)浠衔铩Ⅺu代烴、醛、酮、醇等。同時(shí)，這類(lèi)物質(zhì)也是大氣臭氧和二次有機(jī)氣溶膠污染的關(guān)鍵前提物。

VOCs的主要危害有：室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度過(guò)高時(shí)很容易引起急性中毒，輕者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀；重者會(huì)出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險(xiǎn)。

2 4S店噴漆房的主流形式

4S店噴漆房主要分為：橫流式烤漆房、側(cè)面下沖式烤漆房、全下沖式烤漆房。

橫流式烤漆房：氣流從房的一端流向另一端。此種機(jī)型成本低，易安裝。缺點(diǎn)是霧狀物沿著車(chē)身側(cè)面移動(dòng)，且霧氣不能從操作者的面部周?chē)?，工作環(huán)境不盡人意。室內(nèi)烤漆溫度不平衡。影響質(zhì)量。

側(cè)面下沖式烤漆房：空氣通過(guò)天棚的過(guò)濾裝置進(jìn)入烤漆房，由房的側(cè)面墻根排出。這是中檔價(jià)格的烤漆房。由于霧狀物遠(yuǎn)離車(chē)身，且能從操作者的周?chē)レF氣，因而噴漆效果和工作環(huán)境均較理想。

全下沖式烤漆房 體現(xiàn)了當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)?？諝鈴奶炫镞M(jìn)入，通過(guò)地坑或地下室排放到外面。

目前4S店主要采取側(cè)面下沖式烤漆房和全下沖式烤漆房?jī)煞N形式。

3 店噴烤漆房風(fēng)量及VOCs的濃度估算

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)4S店噴烤漆房的內(nèi)部空間在70m3～75m3，換氣次數(shù)在220次/h～320次/h之間，則噴烤漆房廢氣量在15000m3～25000m3之間，本次計(jì)算按照20000m3計(jì)算。4S店油漆/色漆量使用量一般在2～5kg/d。

油漆用量存在較大的波動(dòng)，特別是在噴整車(chē)漆的時(shí)候，油漆用量更大，這也直接造成噴漆廢氣中污染物濃度波動(dòng)值較大。在實(shí)際噴漆過(guò)程中，由于噴漆工操作原因，油漆用量可能更大，需要噴漆車(chē)輛較多時(shí)，噴漆+烤漆時(shí)間也可能被壓縮。

根據(jù)用漆量、漆成分以及噴漆特性，VOCs平均含量為20%，油漆使用量一般在0.2～3.2L/次，烘干工段二甲苯產(chǎn)生量為20.0～436.8mg/m3，TVOC產(chǎn)生量為39.9～873.6mg/m3。

由此可見(jiàn)，污染物濃度波動(dòng)范圍大，且屬于間歇性排放。

4 現(xiàn)有治理技術(shù)

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前汽車(chē)4S店噴烤漆廢氣基本都采用的活性炭吸附法?；钚蕴课饺萘坑邢?，需要在運(yùn)行管理中嚴(yán)格按照要求或者使用頻率進(jìn)行更換、解吸附，以保證活性炭對(duì)廢氣的處理效果，但因管理和監(jiān)管的實(shí)際困難，采用活性炭吸附法處理廢氣的店大多沒(méi)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行活性炭的更換或者解吸附，因此后期處理效果并不理想。

5 其他處理技術(shù)

末端治理技術(shù)分兩兩大塊：回收利用技術(shù)、銷(xiāo)毀技術(shù)以及這兩種技術(shù)的組合工藝形式?；厥绽眉夹g(shù)包含：冷凝法、吸收（洗滌）法、吸附法、膜分離法；銷(xiāo)毀技術(shù)包含：燃燒法、催化燃燒法、生物降解法、光催化降解法、等離子體技術(shù)。其中膜分離技術(shù)、光催化降解法以及等離子體技術(shù)為近幾年興起的新技術(shù)。

光催化降解法：光催化降解VOCs有兩種形式:一種是一定波長(zhǎng)的光直接照射使VOCs分解；另一種是催化劑存在下，光照VOCs使之分解。田中啟一和三口伸一郎等利用紫外光分解VOCs作了研究，有機(jī)氯化物和氟氯烴在波長(zhǎng)185nm的紫外光照射下，兩種物質(zhì)都能在極短的時(shí)間內(nèi)分解，鹵代物的分解速度大于氟氯烴；三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分解成氧氣、氯氣、氟氣等。光分解可產(chǎn)生中間產(chǎn)物，可通過(guò)氫氧化鈉溶液處理或延長(zhǎng)滯留時(shí)間等手段最終去除。光催化劑的基本原理就是在一定波長(zhǎng)照射下，光催化劑使H2O生成(-H)，然后-OH將(VO)氧化成二氧化碳、水。由于其相中具有較高的分子擴(kuò)散和質(zhì)量傳遞速率及較易進(jìn)行的鏈反應(yīng)，光催化劑對(duì)氣相化學(xué)污染物的活性比水溶液中高得多。

低溫等離子體催化技術(shù)：采用等離子體技術(shù)分解VOCs污染物時(shí)，等離子體中的高能電子起決定性的作用。數(shù)萬(wàn)度的高能電子與氣體分子（原子）發(fā)生非彈性碰撞，將能量轉(zhuǎn)換成基態(tài)分子（原子）的內(nèi)能，發(fā)生激發(fā)、離解、電離等一系列過(guò)程使氣體處于活化狀態(tài)。電子能量較低（＜10eV）時(shí)，產(chǎn)生活性自由基，活化后的污染物分子經(jīng)過(guò)等離子體定向鏈化學(xué)反應(yīng)后被脫除。當(dāng)電子平均能量超過(guò)污染物分子化學(xué)鍵結(jié)合能時(shí)，分子鍵斷裂，污染物分解。

用等離子體聯(lián)合催化劑處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物，降解率比較高，一般都能達(dá)到90%以上。

6 不同治理技術(shù)的相關(guān)參數(shù)

6.1 催化氧化法，廢氣量1000 m3/h～100000 m3/h，濃度范圍2000 mg/m3～8000mg/m3，適宜溫度范圍≥0℃，適合處理噴涂、化工等行業(yè)中高濃度有機(jī)廢氣的治理，廢氣中無(wú)催化劑中毒物質(zhì)，單位處理能力投資8～10萬(wàn)元/1000m3，處理單位氣體運(yùn)行費(fèi)用0.4～1元/1000m3。

6.2 吸附-蒸汽脫附-回收，廢氣量10000 m3/h～150000 m3/h，濃度范圍1000 mg/m3～662500mg/m3，適宜溫度范圍0℃～45℃，適合處理印刷、化工等行業(yè)，中等濃度，廢氣成分較為單一廢氣。單位處理能力投資0.5～4.2萬(wàn)元/1000m3，處理單位氣體運(yùn)行費(fèi)用4～8元/1000m3。

6.3 低溫等離子法：廢氣量1000 m3/h～60000 m3/h，濃度范圍＜2000mg/m3，適宜溫度范圍＜80℃，適合處理大風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣的治理，對(duì)油漆霧廢氣處理更適用。單位處理能力投資1.5～3萬(wàn)元/1000m3，處理單位氣體運(yùn)行費(fèi)用0.8～1.4元/1000m3。

6.4 光催化降解法：廢氣量1000 m3/h～60000 m3/h，濃度范圍＜1000mg/m3，適宜溫度范圍＜80℃，適合處理大風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣的治理，對(duì)油漆霧廢氣處理更適用。單位處理能力投資1～2萬(wàn)元/1000m3，處理單位氣體運(yùn)行費(fèi)用0.8～1.4元/1000m3。

7 投資成本

4s店廢氣量一般在15000 m3/h～25000m3/h，本次投資計(jì)算按照處理能力20000m3/h核算。

7.1 吸附-蒸汽脫附-回收法投資10～84萬(wàn)元。

7.2 低溫等離子法投資30～60萬(wàn)元。

7.3 光催化降解法20～40萬(wàn)元。

選擇不同的設(shè)備廠家投資價(jià)格有一定波動(dòng)，關(guān)鍵的電控設(shè)備采用進(jìn)口的相對(duì)價(jià)格較高、穩(wěn)定性更好。

8 運(yùn)行成本

根據(jù)各處理技術(shù)與工藝的特點(diǎn)，適合4S店噴烤漆階段廢氣治理的主要技術(shù)有等離子體法、光催化降解技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)。運(yùn)行過(guò)程中主要消耗為風(fēng)機(jī)和設(shè)備的電耗、原材料消耗、其它易損耗件及人工費(fèi)用等?；钚蕴棵?jī)芍芨鼡Q一次，UV燈管使用壽命按照8000h計(jì)。

8.1 等離子體法：10.5～16.5元/1×104m3

8.2 光催化：11.5～17.5元/1×104m3

8.3 吸附：21.5～23.5元/1×104m3

9 治理技術(shù)推薦

總的來(lái)說(shuō)，4s店噴漆廢氣中VOCs濃度較低，但變化較大，等離子法雖然一次性投入較高，但對(duì)VOCs的濃度適應(yīng)范圍廣，處理效果穩(wěn)定，運(yùn)行成本較低，適合處理4s店VOCs廢氣。