汽车4S店烤漆房废气治理设备的设计与应用*

陈 伟，王文威，喻昆仑，仝 猛

(长安大学工程机械学院，陕西西安 710064)

0 引言

当汽车在4S店维修时，往往需要对汽车进行烤漆作业，因此汽车4S店的烤漆房在进行烤漆作业时会产生大量的具有强烈刺激性气味的有机废气。这些废气中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烃、漆液以及粉尘等有害物质［1］。这些有机废气属于VOCs，是熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称［2］。VOCs一旦未经治理直接排入环境中，极易形成PM2．5和光化学烟雾污染，加重雾霾现象，危害人体健康。2013年5月，环保部下发《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》，要求加大力度对VOCs进行治理，所以对VOCs的治理刻不容缓。目前对VOCs的治理方法主要有:吸收法，吸附法，生物净化法，催化燃烧法，离子净化法和电晕法等［3］。汽车4S店烤漆房现多采用活性炭吸附法或者水洗式处理，活性炭吸附法处理的缺点是吸附效率受吸附剂的性能、废气中有机物的含量及其波动情况影响很大［4］;水洗式处理的缺点是效果不彻底，一些有害物质仍然能排放到环境中污染环境［5］，所以二者处理效果并不十分理想。针对上述问题和目前治理设备存在的弊端，本文探索设计一种新型高效的设备用于汽车烤漆房废气治理。

1 废气治理设备的设计

为了解决汽车4S店烤漆房废气的污染问题，采用吸收法来滤除废气。吸收法是治理废气污染的一种重要方法，吸收法的关键在于选择合适的吸收剂［6－7］。而汽车4S店有大量的废机油未被得到合理利用，如果选择废机油作为吸收剂来净化废气，以废治废［8］，这样既解决了废气污染问题，又解决了如何合理处理废机油的问题。

1．1 治理原理

化学上有种原理叫做相似相溶原理，“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似;“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶［9］。汽车4S店烤漆房废气中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烃、漆液以及粉尘等有害物质，属于有机废气，因为有机废气与废机油化学结构相似，根据相似相溶原理，故其能很好地溶于废机油［9］。

为了验证这个结论进行了废气吸收实验，如图1所示。实验是在一个密封的玻璃容器内进行的，在容器内左侧放入一个盛放有223 g废机油的开口瓶子，在容器内右侧放入一个盛有303 g油漆的开口瓶子。油漆会慢慢挥发，其挥发出的主要成分与烤漆房排出的废气成分基本相同。在容器内，油漆挥发的成分会被废机油吸收。

每隔12 h测一次废机油与油漆的重量，共测了10组数据，第10次测得废机油的重量为234 g，油漆的重量为272 g。在matlab软件中将这10组数据用平滑的曲线连接起来，如图2所示。通过图2可以看出废机油重量在随着时间增加，油漆重量在随着时间减少，这表明废气能溶于废机油。

图1 废机油与油漆实验

图2 废机油与油漆重量随时间变化曲线

1．2 设备结构

以西安奥通汽车销售服务有限公司4S店的烤漆房为实验对象，设计了一套适用于小型烤漆房进行废气治理的设备。如图3、图4所示。

图3 设备立体结构

图4 设备正视图

本套设备主要由废机油、铁筛网、框架、废铁屑、夹扣喷嘴、连接管、镀锌铁皮、油箱、油泵等组成。其具体连接方式为:油箱中盛放约200 mm高的废机油，油泵与框架都放入油箱中，油泵从油箱中抽取废机油经过连接管到达喷油管，最后从喷油管上的夹扣喷嘴流出，这样便构成一个油路通道。在框架内从铁筛网和喷油嘴这段区域填满废铁屑作填料，填料的高度不低于800 mm［8］，这段区域框架四周用镀锌铁皮密封。当油泵从油箱中抽取废机油时，废机油就会沿着前面所述的油路通道上升至喷油嘴，然后通过40个夹扣喷嘴喷射而出，当废机油喷到废铁屑上时就会沿着废铁屑之间的缝隙向周围流淌。由于夹扣喷嘴较多，每个夹扣喷嘴对应一块废铁屑区域，因此几乎所有废铁屑间的缝隙中都会渗流废机油。接着废机油会向下流淌，流经铁筛网，最后流回油箱，进行循环，这样本套设备的废机油循环喷淋系统就构成了。

1．3 具体应用

如图5、图6所示，当使用本套设备时，先将设备放入汽车烤漆房的排气箱中，使框架的上部端口与排气箱上面的排气管相连接，连接部位用多层海绵胶密封，这样本套设备就与烤漆房连接完成。当汽车烤漆房进行喷涂作业时，送风机不断地将新鲜空气通过烤漆房进气管送进汽车烤漆房内的上部空间。随着新鲜空气的不断进入，这些新鲜空气会压迫烤漆房内的废气从其下部排气道进入排气箱中。接着，进入排气箱中的废气就会经过本套设备进入排气管。当废气经过本套设备时，只能经废铁屑缝隙才能进入排气管，这样就会接触到废机油，从而被废机油吸收，最后排出的气体是得到净化后的气体。

图5 烤漆房

图6 设备安装在烤漆房排气箱中

2 应用效果分析

在将本套设备安放到汽车烤漆房排气箱之前，连续3 d测量烤漆房排出废气中主要成分的含量，将本设备安放到汽车烤漆房排气箱之后，再次连续3 d测量烤漆房排出废气中主要成分的含量，结果如表1所列。

表1 使用设备前后废气中主要成分含量对比

由于《涂装工业污染物排放标准》还未制定完成，目前仍参照GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》规定的最高排放浓度:苯＜17 mg/m3，甲苯＜60 mg/m3，二甲苯＜90 mg/m3［10］，表 1 表明经过本套设备净化后排放的废气中的苯、甲苯、二甲苯含量均低于国家GB16297－1996规定的标准。

3 结论

本套设备使用了废机油、废铁屑，既实现了治理废气的功能，又实现了废物的二次利用，变废为宝。而且本套设备还有结构简单，成本低廉，占地面积小，维护方便等优点。最终排放至大气中的废气符合国家标准规定，有效地降低了废气对环境和人体健康的危害，因此本套设备适合对汽车4S店的烤漆房进行推广应用。

在短期内使用，废机油对废气的吸收率变化不大;在长期使用时，废机油对废气吸收率会随着时间逐步下降，当废机油对废气的吸收率下降到一定值时需要对废机油进行更换。多长时间需要对废机油进行更换一次，目前还有待进一步观察研究。

［1］ 甘伟森．一种捕集式漆雾净化装置:中国，200610036876．7［P］．2007．

［2］ 阎 勇．有机废气回收技术［J］．化工进展，1996(5):36－39．

［3］ 许业伟，袁文辉．“三苯系”VOCs治理技术和进展［J］．广东化工，2001(3):2－4．

［4］ 袁慎忠，薛群山，张 燕，等．Ce_Zr复合氧化物在VOCs中的治理应用［J］．中国稀土学报，2005(23):72－75．

［5］ 罗教生．用水－洗油吸收剂处理含苯废气的研究［J］．环境与开发，1999，14(3):19－20．

［6］ Frederic H，Peggy M D，Charbit F，et al．A New Efficient Absorption Liquid to Treat Exhaust Air Loaded with Toluene［J］．Chemical Engineering Journal，2006(115):225－231．

［7］ Heymes F，Demoustier PM，Charbit F，et al．Recovery of Toluene Fromhigh Temperature Boiling Absorbent by Pervaporation［J］．Journal of Membrane Science，2006(284):145－154．

［8］ 陈定胜，岑超平，方 平，等．废机油净化甲苯废气的工艺研究［J］．环境工程，2008，26(2):20－22．

［9］ 吴丽华．废机油处理甲苯废气的可行性［J］．广东化工，2008，35(11):103－104．

［10］ 国家环境保护局．GB16297－1996大气污染物综合排放标准［S］．北京:中国环境科学出版社，1996．