汽修行业大气污染物危害及治理措施探讨

橙志(上海)环保技术有限公司 孙凤婷

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，汽车行业的发展十分迅速，全国人均汽车保有量在迅速增加，使得相关行业如汽修行业的需求量也随之增加，但汽车在日常生活中给人们带来便利的同时也造成了环境污染。汽车维修店遍布大街小巷，绝大部分均存在一定的环保管理体系不完善、环保措施不到位、污染防治技术不达标等问题。汽修行业产生的大气污染物包括漆雾和挥发性有机物（VOCs）。研究表明，VOCs对臭氧和雾霾天气的形成具有重要影响，同时也威胁人类健康。我国不断加强VOCs污染防治工作，文献指出，到2025年，VOCs排放量将比2020年下降10%以上[1]。

近年来，国家对VOCs排放及治理均提出要求，对重点行业如石油化工、工业涂装、包装印刷等提出综合整治方案，要求落实相关标准要求[2]。工业源VOCs的管控已有初步成效，但汽修行业和其他餐饮的生活源排放的VOCs暂未得到有效控制。汽修行业的飞速发展，使得该行业产生的VOCs亟须控制。

鉴于此，各地政府部门均出台对汽修行业VOCs污染治理的管控要求，包括要求使用水性涂料、喷漆房实行密闭作业、完成企业喷漆污染标准化治理改造等环保要求，可见，控制汽修行业VOCs的排放是当前大气污染物治理的重要内容之一[2]。本文从汽修行业大气污染物排放现状、治理现状、治理技术等方面探讨汽修行业大气污染物危害及治理措施，旨在帮助汽修行业实行环保管理等工作，提升汽修行业的污染防治水平，改善区域的环境质量。

（一）汽修行业大气污染物来源及特征

汽修行业包括汽车修理与维护，汽车修理是指为了还原汽车状态良好而进行的作业。汽修行业维修的工艺流程主要为检修，包括表面处理、打腻子、喷烤漆等步骤，如图1所示[1]。汽修行业产生大气污染物的工艺流程主要为焊接、喷烤漆等，产生的污染物主要为粉尘、漆雾和VOCs。其中喷烤漆是产生VOCs最多的工序，典型的喷烤漆过程为：钣金整形、喷漆、流平晾晒、烤漆、漆面处理。除喷烤漆外，产生VOCs的原因主要为含VOCs的原辅料在运输、储存、使用过程中密闭措施不到位，以及喷枪等未按照规定进行清洗等[3]。汽修行业喷烤漆产生的漆雾和VOCs是该行业对周边大气环境产生不良影响的主要原因之一[4]。目前，人们对采用多种措施治理喷烤漆废气所造成的污染问题更加重视。

图1 汽修行业维修工艺的流程示意图

汽修行业VOCs的产生源主要来自涂料、稀释剂、除油剂等，基于现有的研究表明，主要污染因子为苯系物（苯、甲苯、二甲苯等）、酯类（乙酸乙酯、乳酸乙酯等）和酮类（环己酮等）等有机化合物，且因大小体积不同的汽车或零部件，导致喷烤漆过程中使用的原料用量不同，造成喷漆过程废气污染物浓度具有间歇、瞬时浓度有波动等特点，即废气具有不稳定性[3]，汽车在维修进行喷漆处理时，污染物浓度产生量较大，喷漆后进行烘烤时，污染物浓度产生量较大。

（二）汽修行业大气污染物危害

汽修行业喷烤漆废气包括挥发分和非挥发分。非挥发分主要来自油漆涂料中的膜物质和辅助成膜物质，特点为黏性，可随油漆附着在喷漆物表面。挥发分为油漆涂料中的溶剂和稀释剂中的VOCs，其有害成分主要是芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂，如甲苯、二甲苯、苯乙烯、非甲烷总烃等。部分VOCs挥发到空气中，与大气中的氮氧化物在光照下发生光化学反应生成臭氧，这也是大气环境中臭氧污染的主要原因。同时VOCs也是形成雾霾天气的重要原因之一。此外，VOCs还会损害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，具有致癌、致畸性、致突变等特性[5,6]。

汽车维修典型的工艺流程主要有维修部位的表面处理、打腻子、喷烤漆、上蜡打磨等工序，整个维修过程会产生废气、噪声和固体废物等，产生的废气主要来源于喷烤漆使用的油漆（底漆、面漆、罩光清漆）、稀释剂、固化剂中有机溶剂的挥发。喷烤漆产生的废气是汽车维修过程废气的最大排放源（95%）[7]。

（一）维修过程不规范

维修过程不规范包括操作不规范、收集净化处理设施使用不规范等。操作不规范包括部分企业在维修过程中小范围打磨且不在规定区域内操作，小范围喷漆修补时未在喷漆房进行，或喷气时喷漆室门窗未关闭。收集净化处理设施使用不规范包括收集工艺不规范和末端治理设施不规范，同时包括污染治理设施不运行，喷烤漆房的收集净化措施相对完善，但调漆室、打磨等环节未配备收集净化措施或收集净化设施使用不规范[4,5]。

（二）治理工艺有缺陷

汽修行业废气治理工艺多种多样，但因缺乏专业、系统的技术指导，企业往往无法判定项目适合何种治理方法，故导致企业投入治理设施后未达到相应的治理目标。例如，活性炭吸附处理是汽修行业喷烤漆废气最常用的处理手段，但活性炭吸附容量有限，其吸附饱和后无法再对废气进行处理，所以使用活性炭吸附处理喷烤漆废气，需要定期更换活性炭材料，但企业因缺乏专业技术支撑，无法及时确认活性炭材料是否有效，就会导致废气未经处理直接排入大气，造成环境污染。研究表明，活性炭材料因其着火点较低，还会造成着火现象。

（三）数量多而分散

随着人均汽车保有量的提升，汽修行业的数量也越来越多，总体呈现多而分散的特点，甚至部分店面未申请相关的环保手续，由于数量多，分布范围较广，并且作业时间不固定等加大了政府监管的难度，无法对其进行全过程监督监管[4,8]。

文献表明，汽修行业的风险问题主要包括[9]：油漆等无独立仓库储存，含VOCs物料敞开储存，取用前后未加盖密闭储存；
调漆间、喷漆房未设置密闭房间；
喷烤漆废气未设置合适的废气处理设施，未按照要求设置采样平台、采样口等；
未开展自行检测。

（一）喷漆废气漆雾处理技术

喷烤漆废气的主要污染因子为漆雾和VOCs。漆雾是喷烤漆废气的组成部分之一，包括固态物质和液态物质，以气溶胶形态存在的液态物质会堵塞治理设施，影响后续治理效率。因此要先对漆雾进行处理。目前处理漆雾的方法主要有干式处理和湿式处理。

漆雾的干式处理法即利用干式过滤材料过滤废气中的漆雾。例如滤料过滤法和石灰石过滤法，而常用的滤料主要分为玻璃纤维和复合瓦楞纸两种材料，玻璃纤维材料通常被制成漆雾棉、初效棉、中效棉，复合瓦楞纸主要以迷宫纸来使用。利用石灰石处理漆雾时主要依赖石灰石的吸附性能，在使用过程中需要定期更换石灰石。

漆雾的湿式处理法，主要利用漆雾可溶于液态物质的特征，在处理漆雾时，利用液态物质捕捉漆雾。湿式处理法最常用的主要包括水旋式处理法、文丘里处理法、水帘式处理法。其中水旋式处理法具有良好的应用前景，对漆雾有较高的处理效率。但湿式处理法虽然能够对漆雾进行处理，但同时也增加了废气的含湿量，对后续的废气的处理过程非常不利，同时也会产生废水问题调漆、喷枪清洗等工序的，应在密闭空间内及逆行，并经收集装置收集；
末端治理则是利用各种处理技术减少VOCs的排放[8]。其他工序如打腻子、打磨等工序，应在密闭空间内操作，并配置通风及粉尘过滤设施，并收集施工作业产生的VOCs废气，收集后的废气应排至末端治理设备处理后达标排放[9]。

目前国内常用的VOCs治理技术，对于高浓度（＞5000mg/m3）的有机废气，通常采用吸收法进行处理；
对于中等浓度（500-5000 mg/m3）的有机废气采用燃烧（直接燃烧、催化燃烧）、生物过滤等；
对于低浓度（＜500mg/m3）的有机废气采用吸附法、光催化技术等[11-12]。[10]。

（二）喷漆废气VOCs处理技术

汽修行业VOCs污染采取的措施主要从源头削减、过程控制和末端治理三个方面进行控制。源头削减主要为将油性涂料替换为水性涂料，或者选用低VOCs清洗剂；
过程控制是将含VOCs的原辅料的储存、运输、取用等过程进行管理，避免在上述过程发生泄漏，避免无组织排放；
涉及

1.吸收法

吸收法是使用溶液或清水吸收废气中的VOCs，该方法去除效率高、投资少，但需不断补充消耗的吸收剂，且操作条件较为苛刻。

2.燃烧法

燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是将废气作为燃料加热到有机溶剂的燃点温度以上（一般760℃—980℃）燃烧净化，对于含可燃有害组分浓度较高的废气或者燃烧值较大的废气具有适用意义，净化效率较高，无二次有机副产物，但因燃烧室温度较高具有较大的安全隐患。催化燃烧是借助催化剂使VOCs能在较低的温度下进行无火焰燃烧，最终形成二氧化碳和水蒸气，用于处理可燃或者高温下可分解的有机气体，适用于较高浓度且没有回收价值的混合有机废气。该方法提高了能量利用率，但是该方法的催化反应条件苛刻，催化剂需具备活性高、稳定性强、抗中毒等特点。

3.生物过滤

生物过滤是利用附着在反应器内填料上的微生物在新陈代谢过程中将废气中的污染物转化为简单的无机物。该方法工艺原理简单、投资较低、无二次污染，但对高浓度、难生物降解的VOCs去除率低。

4.吸附法

气体净化最常用的技术就是吸附技术，也是目前VOCs处理技术的主流技术之一。活性炭因其具有较大的比表面积和微孔结构而适用于低浓度的各种污染物，活性炭本身价格不高，通过脱附可实现再生。但由于废气中存在水蒸气会缩短活性炭的使用寿命，不可避免地会产生废活性炭，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较多的一种高级氧化技术，催化剂在光的照射下，形成电子·空穴对，对有机废气氧化还原净化。该方法反应条件温和，催化剂无毒，但产生的副产物较多，后期净化效率较低。

6.组合工艺

单一的处理工艺难以避免其弊端，如李晓丹的研究表明，在保证活性炭的更换频次下，活性炭对VOCs的去除效率可达80%以上，但此活性炭吸附技术却不适用于湿度大于60%或者沸点高于120℃的废气。因此近年来各学倾向于利用组合工艺技术来提高了处理效率。乔燕的研究表明“活性炭吸附+移动式脱附焚烧炉技术”更符合中小型汽车维修企业的需求，既能满足废气达标排放的要求，又满足这些企业的经济能力，具有一定的应用价值（王海林等）；
湿式除尘、除雾、吸附法的组合工艺，如“水喷淋+旋风除雾+活性炭吸附”，即利用水喷淋技术对废气中的颗粒物进行预处理，再经过旋风除雾工艺，进入活性炭吸附装置进行处理。该组合可以规避活性炭吸附技术不适用于湿度大于60%的废气，可以延长活性炭的使用寿命，避免频繁的更换活性炭材料，当然水喷淋会产生废水、废渣，需要规定和要求进行处理处置；
干式除尘、吸附法组合工艺，即利用多级过滤装置如过滤网或布袋对废气的颗粒物进行处理，吸附法最常用且成熟的就是活性炭吸附工艺，该组合工艺也可以延长活性炭的使用寿命，避免频繁更换活性炭材料。“干式除尘+光氧催化+吸附法”组合工艺，废气经风机引入过滤棉中，去除颗粒物，剩余气体进入光催化氧化设备，空气中的氧分子在紫外线的作用下产生臭氧利用其强氧化性降解废气分子为无害的小分子。该组合工艺不产生二次污染，环保节能，对漆雾的处理效果好，运行成本低，但该工艺对具有粘黏性、湿度较大的粉尘颗粒废气却不适用。厦门某汽修企业采用该组合工艺对废气进行处理，非甲烷总烃的去除率为76.8%[3]。使用油性漆并且VOCs的初始排放浓度≥2mg/h的企业，宜采用“活性炭吸附+脱附+催化燃烧/燃烧”的组合工艺，吸附浓缩后，低浓度废气经活性炭吸附，待吸附到一定程度后，采用热气流或者改变压力等方法进行脱附，最后将脱附出来的高浓度废气进行焚烧。

近年来，人均汽车保有量的提升使得汽修行业快速发展，汽修行业产生的大气污染物亟需有效的污染防治措施。汽修行业必须综合自身特点，采用合适且有效的处理技术，加强对大气污染物的防治，以避免对周边环境产生不利影响。