汽修行業(yè)大氣污染物危害及治理措施探討

橙志(上海)環(huán)保技術(shù)有限公司 孫鳳婷

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車行業(yè)的發(fā)展十分迅速，全國人均汽車保有量在迅速增加，使得相關(guān)行業(yè)如汽修行業(yè)的需求量也隨之增加，但汽車在日常生活中給人們帶來便利的同時也造成了環(huán)境污染。汽車維修店遍布大街小巷，絕大部分均存在一定的環(huán)保管理體系不完善、環(huán)保措施不到位、污染防治技術(shù)不達(dá)標(biāo)等問題。汽修行業(yè)產(chǎn)生的大氣污染物包括漆霧和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）。研究表明，VOCs對臭氧和霧霾天氣的形成具有重要影響，同時也威脅人類健康。我國不斷加強(qiáng)VOCs污染防治工作，文獻(xiàn)指出，到2025年，VOCs排放量將比2020年下降10%以上[1]。

近年來，國家對VOCs排放及治理均提出要求，對重點行業(yè)如石油化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷等提出綜合整治方案，要求落實相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。工業(yè)源VOCs的管控已有初步成效，但汽修行業(yè)和其他餐飲的生活源排放的VOCs暫未得到有效控制。汽修行業(yè)的飛速發(fā)展，使得該行業(yè)產(chǎn)生的VOCs亟須控制。

鑒于此，各地政府部門均出臺對汽修行業(yè)VOCs污染治理的管控要求，包括要求使用水性涂料、噴漆房實行密閉作業(yè)、完成企業(yè)噴漆污染標(biāo)準(zhǔn)化治理改造等環(huán)保要求，可見，控制汽修行業(yè)VOCs的排放是當(dāng)前大氣污染物治理的重要內(nèi)容之一[2]。本文從汽修行業(yè)大氣污染物排放現(xiàn)狀、治理現(xiàn)狀、治理技術(shù)等方面探討汽修行業(yè)大氣污染物危害及治理措施，旨在幫助汽修行業(yè)實行環(huán)保管理等工作，提升汽修行業(yè)的污染防治水平，改善區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量。

一、汽修行業(yè)大氣污染物排放現(xiàn)狀

（一）汽修行業(yè)大氣污染物來源及特征

汽修行業(yè)包括汽車修理與維護(hù)，汽車修理是指為了還原汽車狀態(tài)良好而進(jìn)行的作業(yè)。汽修行業(yè)維修的工藝流程主要為檢修，包括表面處理、打膩子、噴烤漆等步驟，如圖1所示[1]。汽修行業(yè)產(chǎn)生大氣污染物的工藝流程主要為焊接、噴烤漆等，產(chǎn)生的污染物主要為粉塵、漆霧和VOCs。其中噴烤漆是產(chǎn)生VOCs最多的工序，典型的噴烤漆過程為：鈑金整形、噴漆、流平晾曬、烤漆、漆面處理。除噴烤漆外，產(chǎn)生VOCs的原因主要為含VOCs的原輔料在運輸、儲存、使用過程中密閉措施不到位，以及噴槍等未按照規(guī)定進(jìn)行清洗等[3]。汽修行業(yè)噴烤漆產(chǎn)生的漆霧和VOCs是該行業(yè)對周邊大氣環(huán)境產(chǎn)生不良影響的主要原因之一[4]。目前，人們對采用多種措施治理噴烤漆廢氣所造成的污染問題更加重視。

圖1 汽修行業(yè)維修工藝的流程示意圖

汽修行業(yè)VOCs的產(chǎn)生源主要來自涂料、稀釋劑、除油劑等，基于現(xiàn)有的研究表明，主要污染因子為苯系物（苯、甲苯、二甲苯等）、酯類（乙酸乙酯、乳酸乙酯等）和酮類（環(huán)己酮等）等有機(jī)化合物，且因大小體積不同的汽車或零部件，導(dǎo)致噴烤漆過程中使用的原料用量不同，造成噴漆過程廢氣污染物濃度具有間歇、瞬時濃度有波動等特點，即廢氣具有不穩(wěn)定性[3]，汽車在維修進(jìn)行噴漆處理時，污染物濃度產(chǎn)生量較大，噴漆后進(jìn)行烘烤時，污染物濃度產(chǎn)生量較大。

（二）汽修行業(yè)大氣污染物危害

汽修行業(yè)噴烤漆廢氣包括揮發(fā)分和非揮發(fā)分。非揮發(fā)分主要來自油漆涂料中的膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì)，特點為黏性，可隨油漆附著在噴漆物表面。揮發(fā)分為油漆涂料中的溶劑和稀釋劑中的VOCs，其有害成分主要是芳香烴、醇醚類和酯類有機(jī)溶劑，如甲苯、二甲苯、苯乙烯、非甲烷總烴等。部分VOCs揮發(fā)到空氣中，與大氣中的氮氧化物在光照下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧，這也是大氣環(huán)境中臭氧污染的主要原因。同時VOCs也是形成霧霾天氣的重要原因之一。此外，VOCs還會損害人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，具有致癌、致畸性、致突變等特性[5,6]。

二、汽修行業(yè)大氣污染物治理現(xiàn)狀

汽車維修典型的工藝流程主要有維修部位的表面處理、打膩子、噴烤漆、上蠟打磨等工序，整個維修過程會產(chǎn)生廢氣、噪聲和固體廢物等，產(chǎn)生的廢氣主要來源于噴烤漆使用的油漆（底漆、面漆、罩光清漆）、稀釋劑、固化劑中有機(jī)溶劑的揮發(fā)。噴烤漆產(chǎn)生的廢氣是汽車維修過程廢氣的最大排放源（95%）[7]。

（一）維修過程不規(guī)范

維修過程不規(guī)范包括操作不規(guī)范、收集凈化處理設(shè)施使用不規(guī)范等。操作不規(guī)范包括部分企業(yè)在維修過程中小范圍打磨且不在規(guī)定區(qū)域內(nèi)操作，小范圍噴漆修補時未在噴漆房進(jìn)行，或噴氣時噴漆室門窗未關(guān)閉。收集凈化處理設(shè)施使用不規(guī)范包括收集工藝不規(guī)范和末端治理設(shè)施不規(guī)范，同時包括污染治理設(shè)施不運行，噴烤漆房的收集凈化措施相對完善，但調(diào)漆室、打磨等環(huán)節(jié)未配備收集凈化措施或收集凈化設(shè)施使用不規(guī)范[4,5]。

（二）治理工藝有缺陷

汽修行業(yè)廢氣治理工藝多種多樣，但因缺乏專業(yè)、系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)，企業(yè)往往無法判定項目適合何種治理方法，故導(dǎo)致企業(yè)投入治理設(shè)施后未達(dá)到相應(yīng)的治理目標(biāo)。例如，活性炭吸附處理是汽修行業(yè)噴烤漆廢氣最常用的處理手段，但活性炭吸附容量有限，其吸附飽和后無法再對廢氣進(jìn)行處理，所以使用活性炭吸附處理噴烤漆廢氣，需要定期更換活性炭材料，但企業(yè)因缺乏專業(yè)技術(shù)支撐，無法及時確認(rèn)活性炭材料是否有效，就會導(dǎo)致廢氣未經(jīng)處理直接排入大氣，造成環(huán)境污染。研究表明，活性炭材料因其著火點較低，還會造成著火現(xiàn)象。

（三）數(shù)量多而分散

隨著人均汽車保有量的提升，汽修行業(yè)的數(shù)量也越來越多，總體呈現(xiàn)多而分散的特點，甚至部分店面未申請相關(guān)的環(huán)保手續(xù)，由于數(shù)量多，分布范圍較廣，并且作業(yè)時間不固定等加大了政府監(jiān)管的難度，無法對其進(jìn)行全過程監(jiān)督監(jiān)管[4,8]。

文獻(xiàn)表明，汽修行業(yè)的風(fēng)險問題主要包括[9]：油漆等無獨立倉庫儲存，含VOCs物料敞開儲存，取用前后未加蓋密閉儲存；調(diào)漆間、噴漆房未設(shè)置密閉房間；噴烤漆廢氣未設(shè)置合適的廢氣處理設(shè)施，未按照要求設(shè)置采樣平臺、采樣口等；未開展自行檢測。

三、汽修行業(yè)大氣污染物治理技術(shù)

（一）噴漆廢氣漆霧處理技術(shù)

噴烤漆廢氣的主要污染因子為漆霧和VOCs。漆霧是噴烤漆廢氣的組成部分之一，包括固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)，以氣溶膠形態(tài)存在的液態(tài)物質(zhì)會堵塞治理設(shè)施，影響后續(xù)治理效率。因此要先對漆霧進(jìn)行處理。目前處理漆霧的方法主要有干式處理和濕式處理。

漆霧的干式處理法即利用干式過濾材料過濾廢氣中的漆霧。例如濾料過濾法和石灰石過濾法，而常用的濾料主要分為玻璃纖維和復(fù)合瓦楞紙兩種材料，玻璃纖維材料通常被制成漆霧棉、初效棉、中效棉，復(fù)合瓦楞紙主要以迷宮紙來使用。利用石灰石處理漆霧時主要依賴石灰石的吸附性能，在使用過程中需要定期更換石灰石。

漆霧的濕式處理法，主要利用漆霧可溶于液態(tài)物質(zhì)的特征，在處理漆霧時，利用液態(tài)物質(zhì)捕捉漆霧。濕式處理法最常用的主要包括水旋式處理法、文丘里處理法、水簾式處理法。其中水旋式處理法具有良好的應(yīng)用前景，對漆霧有較高的處理效率。但濕式處理法雖然能夠?qū)ζ犰F進(jìn)行處理，但同時也增加了廢氣的含濕量，對后續(xù)的廢氣的處理過程非常不利，同時也會產(chǎn)生廢水問題調(diào)漆、噴槍清洗等工序的，應(yīng)在密閉空間內(nèi)及逆行，并經(jīng)收集裝置收集；末端治理則是利用各種處理技術(shù)減少VOCs的排放[8]。其他工序如打膩子、打磨等工序，應(yīng)在密閉空間內(nèi)操作，并配置通風(fēng)及粉塵過濾設(shè)施，并收集施工作業(yè)產(chǎn)生的VOCs廢氣，收集后的廢氣應(yīng)排至末端治理設(shè)備處理后達(dá)標(biāo)排放[9]。

目前國內(nèi)常用的VOCs治理技術(shù)，對于高濃度（＞5000mg/m3）的有機(jī)廢氣，通常采用吸收法進(jìn)行處理；對于中等濃度（500-5000 mg/m3）的有機(jī)廢氣采用燃燒（直接燃燒、催化燃燒）、生物過濾等；對于低濃度（＜500mg/m3）的有機(jī)廢氣采用吸附法、光催化技術(shù)等[11-12]。[10]。

（二）噴漆廢氣VOCs處理技術(shù)

汽修行業(yè)VOCs污染采取的措施主要從源頭削減、過程控制和末端治理三個方面進(jìn)行控制。源頭削減主要為將油性涂料替換為水性涂料，或者選用低VOCs清洗劑；過程控制是將含VOCs的原輔料的儲存、運輸、取用等過程進(jìn)行管理，避免在上述過程發(fā)生泄漏，避免無組織排放；涉及

1.吸收法

吸收法是使用溶液或清水吸收廢氣中的VOCs，該方法去除效率高、投資少，但需不斷補充消耗的吸收劑，且操作條件較為苛刻。

2.燃燒法

燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是將廢氣作為燃料加熱到有機(jī)溶劑的燃點溫度以上（一般760℃—980℃）燃燒凈化，對于含可燃有害組分濃度較高的廢氣或者燃燒值較大的廢氣具有適用意義，凈化效率較高，無二次有機(jī)副產(chǎn)物，但因燃燒室溫度較高具有較大的安全隱患。催化燃燒是借助催化劑使VOCs能在較低的溫度下進(jìn)行無火焰燃燒，最終形成二氧化碳和水蒸氣，用于處理可燃或者高溫下可分解的有機(jī)氣體，適用于較高濃度且沒有回收價值的混合有機(jī)廢氣。該方法提高了能量利用率，但是該方法的催化反應(yīng)條件苛刻，催化劑需具備活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗中毒等特點。

3.生物過濾

生物過濾是利用附著在反應(yīng)器內(nèi)填料上的微生物在新陳代謝過程中將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物。該方法工藝原理簡單、投資較低、無二次污染，但對高濃度、難生物降解的VOCs去除率低。

4.吸附法

氣體凈化最常用的技術(shù)就是吸附技術(shù)，也是目前VOCs處理技術(shù)的主流技術(shù)之一?；钚蕴恳蚱渚哂休^大的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)而適用于低濃度的各種污染物，活性炭本身價格不高，通過脫附可實現(xiàn)再生。但由于廢氣中存在水蒸氣會縮短活性炭的使用壽命，不可避免地會產(chǎn)生廢活性炭，造成回收成本的增加。

5.光催化氧化

光催化氧化是目前研究的較多的一種高級氧化技術(shù)，催化劑在光的照射下，形成電子·空穴對，對有機(jī)廢氣氧化還原凈化。該方法反應(yīng)條件溫和，催化劑無毒，但產(chǎn)生的副產(chǎn)物較多，后期凈化效率較低。

6.組合工藝

單一的處理工藝難以避免其弊端，如李曉丹的研究表明，在保證活性炭的更換頻次下，活性炭對VOCs的去除效率可達(dá)80%以上，但此活性炭吸附技術(shù)卻不適用于濕度大于60%或者沸點高于120℃的廢氣。因此近年來各學(xué)傾向于利用組合工藝技術(shù)來提高了處理效率。喬燕的研究表明“活性炭吸附+移動式脫附焚燒爐技術(shù)”更符合中小型汽車維修企業(yè)的需求，既能滿足廢氣達(dá)標(biāo)排放的要求，又滿足這些企業(yè)的經(jīng)濟(jì)能力，具有一定的應(yīng)用價值（王海林等）；濕式除塵、除霧、吸附法的組合工藝，如“水噴淋+旋風(fēng)除霧+活性炭吸附”，即利用水噴淋技術(shù)對廢氣中的顆粒物進(jìn)行預(yù)處理，再經(jīng)過旋風(fēng)除霧工藝，進(jìn)入活性炭吸附裝置進(jìn)行處理。該組合可以規(guī)避活性炭吸附技術(shù)不適用于濕度大于60%的廢氣，可以延長活性炭的使用壽命，避免頻繁的更換活性炭材料，當(dāng)然水噴淋會產(chǎn)生廢水、廢渣，需要規(guī)定和要求進(jìn)行處理處置；干式除塵、吸附法組合工藝，即利用多級過濾裝置如過濾網(wǎng)或布袋對廢氣的顆粒物進(jìn)行處理，吸附法最常用且成熟的就是活性炭吸附工藝，該組合工藝也可以延長活性炭的使用壽命，避免頻繁更換活性炭材料。“干式除塵+光氧催化+吸附法”組合工藝，廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)引入過濾棉中，去除顆粒物，剩余氣體進(jìn)入光催化氧化設(shè)備，空氣中的氧分子在紫外線的作用下產(chǎn)生臭氧利用其強(qiáng)氧化性降解廢氣分子為無害的小分子。該組合工藝不產(chǎn)生二次污染，環(huán)保節(jié)能，對漆霧的處理效果好，運行成本低，但該工藝對具有粘黏性、濕度較大的粉塵顆粒廢氣卻不適用。廈門某汽修企業(yè)采用該組合工藝對廢氣進(jìn)行處理，非甲烷總烴的去除率為76.8%[3]。使用油性漆并且VOCs的初始排放濃度≥2mg/h的企業(yè)，宜采用“活性炭吸附+脫附+催化燃燒/燃燒”的組合工藝，吸附濃縮后，低濃度廢氣經(jīng)活性炭吸附，待吸附到一定程度后，采用熱氣流或者改變壓力等方法進(jìn)行脫附，最后將脫附出來的高濃度廢氣進(jìn)行焚燒。

四、結(jié)束語

近年來，人均汽車保有量的提升使得汽修行業(yè)快速發(fā)展，汽修行業(yè)產(chǎn)生的大氣污染物亟需有效的污染防治措施。汽修行業(yè)必須綜合自身特點，采用合適且有效的處理技術(shù)，加強(qiáng)對大氣污染物的防治，以避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。