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(qū)環(huán)境監(jiān)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(qū)環(huán)境監(jiān)測站重慶401331）

目前隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們出行的主要交通工具。汽車的使用與維護保養(yǎng)也被提上日程，越來越多的汽車維修4S店出現(xiàn)，而4S店表面涂裝工藝產(chǎn)生的大氣污染排放物致使環(huán)境污染，針對這一問題的出現(xiàn)，本文根據(jù)表面涂裝工藝特征，按照環(huán)保相關(guān)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(chǎn)生的大氣污染排放物，主要有害成分為揮發(fā)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(fā)性成分，還包括熱分解生成物和反應(yīng)物，廢氣中含有一定濃度的漆霧。由于未經(jīng)有效治理直接排放，嚴重影響大氣質(zhì)量，影響動植物生長和人類的健康，并常因惡臭擾民導(dǎo)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(diào)漆房：在調(diào)漆過程中揮發(fā)產(chǎn)生VOCS，屬無組織排放。刮原子灰、干燥以及打磨區(qū)域：揮發(fā)產(chǎn)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(fā)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(xù)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(xù)處理的障礙，所以，廢氣處理前必須預(yù)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(fā)，為防止晾置室內(nèi)有機溶劑聚集發(fā)生爆炸事故，晾置室應(yīng)連續(xù)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(jù)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(yīng)產(chǎn)生的有機小分子等揮發(fā)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(huán)保要求

根據(jù)重慶市地方標準《汽車維修業(yè)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(fā)性有機廢氣的生產(chǎn)工序，包括調(diào)漆、生產(chǎn)設(shè)施清洗、漆渣收集等環(huán)節(jié)，都要在保證安全的前提下，采用密閉化的生產(chǎn)系統(tǒng)或置于防治泄漏的微負壓密閉空間或設(shè)備中實施，并配備有機廢氣收集系統(tǒng)，安裝高效回收凈化設(shè)施，嚴格控制跑冒滴漏，減少無組織排放廢氣污染，實現(xiàn)廠界無臭味、揮發(fā)性有機物達標排放。

4 汽車維修4S店VOCS治理現(xiàn)狀及存在問題

1.涂裝工藝的規(guī)范化。2.調(diào)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(shù)也難以保證噴漆烤漆房廢氣能夠穩(wěn)定地達標排放。

5 現(xiàn)有VOCS凈化技術(shù)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(shù)普遍存在突出問題，主要表現(xiàn)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(dǎo)致選用技術(shù)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(shù)手段，導(dǎo)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(shù)方法。

5.1 吸附技術(shù)

目前我國普遍實施的吸附技術(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)，是世界范圍內(nèi)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(yè)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(zhì)，同時由于活性炭的孔徑范圍寬，即使對一些極性吸附質(zhì)和一些特大分子的有機物質(zhì)。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選。

根據(jù)多年經(jīng)驗：適合以活性炭吸附凈化的揮發(fā)性有機物，其分子量主要介于50-200g/mol之間，對應(yīng)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(fā)生蓄熱反應(yīng)的化合物：如醋酸、甲醛、環(huán)己酮、丁酮；（2）與再生蒸汽會反應(yīng)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(yīng)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(shù)

高溫燃燒技術(shù)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(shù)

低溫等離子技術(shù)、光解催化氧化作為一種高級氧化技術(shù)，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(chǎn)物，最終氧化成無毒無害的CO2、H2O等小分子物質(zhì)。該技術(shù)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(xué)方法再生循環(huán)使用。但是光解催化氧化技術(shù)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(shè)備存在的普遍問題是：催化反應(yīng)速度慢、效率低，與廢氣排放速度快，兩者“共反應(yīng)時間”不足，導(dǎo)致實際去除效率約在60%左右。低溫等離子體技術(shù)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(shè)備適應(yīng)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(jié)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(shù)，在設(shè)計過程中應(yīng)當充分考慮到爆炸問題，尤其是在噴涂過程中產(chǎn)生乙酸乙酯等易揮發(fā)低燃點物質(zhì)。同時需要慎重對待汽車維修噴漆過程產(chǎn)生大量漆渣，漆渣如果不進行預(yù)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(fā)明專利（公告號CN103785254A），公開“一種汽車涂裝廢氣的處理方法”，該發(fā)明采用噴淋與光電協(xié)同低溫等離子體催化技術(shù)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(chǎn)生聚合反應(yīng)導(dǎo)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(huán)己酮類），在一定的溫度條件下生成易燃易爆物質(zhì)。第四：廢氣排放速度過快與低溫等離子體氧化反應(yīng)速度慢之間的矛盾，導(dǎo)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(dǎo)致排放不達標。

此外，采用光電協(xié)同低溫等離子體技術(shù)，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(zhì)的單位處置，為此，將產(chǎn)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(yīng)溫度和濃度差，最終導(dǎo)致有機物凈化效率低和惡臭氣味凈化效果差。

結(jié)語

總而言之，汽車維修4S店有機廢氣凈化處理對改善環(huán)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(shù)改造，選用正確的技術(shù)方向，來達到有效凈化環(huán)境的目的。