汽车维修4S店有机废气净化处理分析研究

朱万容

（重庆市沙坪坝区环境监测站重庆401331）

汽车维修4S店有机废气净化处理分析研究

朱万容

（重庆市沙坪坝区环境监测站重庆401331）

目前随着我国经济的发展，汽车已经成为人们出行的主要交通工具。汽车的使用与维护保养也被提上日程，越来越多的汽车维修4S店出现，而4S店表面涂装工艺产生的大气污染排放物致使环境污染，针对这一问题的出现，本文根据表面涂装工艺特征，按照环保相关要求对4S店有机废气净化处理进行分析研究。

汽车维修；废气净化；净化处理

1 前言

汽车维修4S店表面涂装工艺产生的大气污染排放物，主要有害成分为挥发性有机化合物，包括：芳香烃、醚酯类有机溶剂、部分增塑剂和树脂单体挥发性成分，还包括热分解生成物和反应物，废气中含有一定浓度的漆雾。由于未经有效治理直接排放，严重影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康，并常因恶臭扰民导致投诉。

2 汽车维修4S店表面涂装工艺特征

相对于汽车整车制造涂装工艺，4S维修喷漆烤漆有其自身独特的工艺过程：钣金整形后—刮原子灰及打磨--喷漆—流平晾置—烤漆。

3 汽车维修4S店VOCS组分与浓度特征

调漆房：在调漆过程中挥发产生VOCS，属无组织排放。刮原子灰、干燥以及打磨区域：挥发产生颗粒物与VOCS（主要污染物为苯乙烯），属无组织排放。

4S店喷漆烤漆房废气排放浓度在100mg/m3-2000 mg/m3之间。喷漆废气的主要组成为喷漆挥发的有机溶剂，其主要成分为芳香烃、醇醚类、酯类有机溶剂，由于在喷漆过程中保持持续换风，所以喷漆废气总浓度较低，通常在100mg/m3以下。另外，喷漆废气中含有的漆雾较多，废气后续处理的障碍，所以，废气处理前必须预处理；喷涂之后烘干之前，要进行流平晾置，湿漆膜在晾置过程中有机溶剂挥发，为防止晾置室内有机溶剂聚集发生爆炸事故，晾置室应连续换风，换风速度一般控制在0.2m/s左右，排风废气的成分与喷漆室废气的成分相近，但不含漆雾，有机废气的总浓度比喷漆废气偏大，根据排风量大小不同，一般是喷漆废气浓度的2倍左右；溶剂型面漆烘干废气的主要组成为面漆溶剂，成分与喷漆废气相近，另含有少量增塑剂、树脂单体或固化反应产生的有机小分子等挥发成分，溶剂型面漆烘干废气中总有机物浓度一般在2000°mg/m3左右。

3 环保要求

根据重庆市地方标准《汽车维修业大气污染物排放标准》排放要求和《恶臭污染物排放标准》的限值，尤其是落实两个“闻不到”要求，必须有效治理主要污染因子甲苯、二甲苯、非甲烷总烃类、颗粒物及恶臭气味。凡是排放挥发性有机废气的生产工序，包括调漆、生产设施清洗、漆渣收集等环节，都要在保证安全的前提下，采用密闭化的生产系统或置于防治泄漏的微负压密闭空间或设备中实施，并配备有机废气收集系统，安装高效回收净化设施，严格控制跑冒滴漏，减少无组织排放废气污染，实现厂界无臭味、挥发性有机物达标排放。

4 汽车维修4S店VOCS治理现状及存在问题

1.涂装工艺的规范化。2.调漆房、刮原子灰及其打磨过程中无组织排放的颗粒物与VOCS，尤其是苯乙烯的吸附与净化。3.针对喷漆烤漆房VOCS温度变化大（28℃至80℃）、浓度变化大（喷漆废气在100mg/m3；烤漆废气在2000mg/m3）的特点，即使是不考虑投资成本，采用最先进的处理技术也难以保证喷漆烤漆房废气能够稳定地达标排放。

5 现有VOCS净化技术在4S店废气治理中的适用性分析

当前，汽车维修4S店VOCS治理技术普遍存在突出问题，主要表现为以下几点：第一，由于对4S店涂装工艺特性、VOCS组分特征及温度及浓度特征缺乏准确认识，导致选用技术的方向性错误，不仅达不到有效净化的目的，甚至还有可能带来安全事故；第二，对VOCS净化的“3T”条件控制缺少必要且严格的技术手段，导致净化效率低，不能满足达标排放要求；第三，缺乏控制“二次污染”的辅助技术方法。

5.1 吸附技术

目前我国普遍实施的吸附技术为活性炭和分子筛。由于4S店有机废气中含有一定比例的苯乙烯，而分子筛无法对其进行有效吸附，因此，分子筛在应用于4S店废气吸附过程中也存在一定缺陷，多采用活性炭

活性炭：具有较高的比表面、丰富的微孔结构，是世界范围内公认的最为有效的吸附剂，活性炭吸附是处理有机溶剂最为有效的工业手段。它能吸附绝大部分有机气体，如苯类，醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质，同时由于活性炭的孔径范围宽，即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质。因此，在吸附操作中，活性炭是一种首选。

根据多年经验：适合以活性炭吸附净化的挥发性有机物，其分子量主要介于50-200g/mol之间，对应沸点约介于20℃-140℃之间。但是有部分种类的化合物不适合用活性炭吸附处理，其种类如下：

（1）与活性炭本身会发生蓄热反应的化合物：如醋酸、甲醛、环己酮、丁酮；（2）与再生蒸汽会反应的化合物如：乙酸甲酯、氯化乙烷；（3）在活性炭上进行聚合反应的化合物如：苯乙烯；（4）实际再生步骤中难以去除的化合物如：可塑剂、树脂等高沸点或高分子量的化合物；（5）活性炭具有很强的吸水能力，当有机废气湿度较高对有机物的净化能力迅速下降。

5.2 高温氧化（焚烧）技术

高温燃烧技术以RTO（热力燃烧）、RCO（催化燃烧）为代表，适用于大风量、中高温、中高浓度的有机废气治理。虽然具有较高的净化效率，但一次性投资成本以及运行成本过高，不适用于4S店小风量低浓度有机废气治理。

5.3 低温氧化技术

低温等离子技术、光解催化氧化作为一种高级氧化技术，可在常温常压下利用催化剂的光特性，使有机废气迅速光解，逐步氧化成一些低分子中级产物，最终氧化成无毒无害的CO2、H2O等小分子物质。该技术能耗低、易操作，无二次污染，且，对净化恶臭气体有独特效果，同时，使用后的催化剂可用物理或化学方法再生循环使用。但是光解催化氧化技术对光源、催化剂等具有较高的要求。光源和催化剂影响臭氧的生成，而臭氧的浓度直接影响有机物的去除效率，臭氧浓度越高，有机物降解越彻底。当前，光解催化设备存在的普遍问题是：催化反应速度慢、效率低，与废气排放速度快，两者“共反应时间”不足，导致实际去除效率约在60%左右。低温等离子体技术对大风量、低浓度的污染物有较高的处理效率，该方法效率高，成本低，设备适应性强，但具有相对较高的能耗，且其电极释放能量利用率很低。而光催化氧化能耗低，与低温等离子相结合，能够弥补部分缺点。但低温等离子体采用的是高压放电技术，在设计过程中应当充分考虑到爆炸问题，尤其是在喷涂过程中产生乙酸乙酯等易挥发低燃点物质。同时需要慎重对待汽车维修喷漆过程产生大量漆渣，漆渣如果不进行预处理，一方面会降低净化工艺的效率，另一方面会提高爆炸风险。

针对中小风量中低浓度有机废气，大都采用喷淋、活性炭吸附、等离子体催化的组合方式，但，存在根本性缺陷。例如：中国发明专利（公告号CN103785254A），公开“一种汽车涂装废气的处理方法”，该发明采用喷淋与光电协同低温等离子体催化技术处理汽车喷涂废气。

第一：该方法采用喷淋的处理方式形成的漆渣废水会造成二次污染；第二：采用活性炭吸附苯乙烯时会产生聚合反应导致活性炭很快饱和；第三、当涂料尤其是稀释剂中存在极其活跃的有机溶剂（如：丙酮、环己酮类），在一定的温度条件下生成易燃易爆物质。第四：废气排放速度过快与低温等离子体氧化反应速度慢之间的矛盾，导致废气逗留时间短，不能保证维持净化效果所需要的必要时间，导致排放不达标。

此外，采用光电协同低温等离子体技术，对前级过滤装置滤除漆渣和水雾提出很高的要求，长期使用中必然存在安全隐患。

又比如，公告号CN204485504U的中国实用新型专利中公开“喷涂废气治理装置”采用无纺布过滤、滤芯过滤、活性炭过滤的组合方式。该种方法处理漆雾有较好的效果，但过滤材料的更换频率高。同时，活性炭吸附饱和后需要交由具有危险废弃物处理资质的单位处置，为此，将产生较高的运行成本。其次，喷漆废气浓度和温度与烤漆废气温度和浓度差异很大，该方法将无法适应温度和浓度差，最终导致有机物净化效率低和恶臭气味净化效果差。

结语

总而言之，汽车维修4S店有机废气净化处理对改善环境污染有着重要意义，通过对4S店涂装工艺特性、VOCS组分特征及温度及浓度特征准确认识，找到合适的技术改造，选用正确的技术方向，来达到有效净化环境的目的。