汽修环境污染治理探究——以VOCs为例

付丽洋

（南京大学环境规划设计研究院集团股份公司 江苏南京 210093）

引言

从某专业企业版数据查询显示，目前，我国有超过62.5 万家汽车维修相关企业。从行业分布情况来看，5.1%为租赁和商务服务业，29.1%为批发零售业。其中，山东最多，超过了6.8 万家，占全国的10.9%。江苏省位列第二，超过了4.6 万家相关汽车维修企业。南京市汽车维修企业超过2000 家。汽车保养、维修成为汽车销售领域的又一万亿级市场。汽车维修过程中涉及到喷涂工艺，产生和排放出大量挥发性有机污染物，加重大气环境中的臭氧污染物排放量，造成环境污染加剧。根据大气环境污染防治等相关规定，其中，废气治理和危险废物是机动车维修领域“三废”治理的突出问题[1]。

随着生态环保工作力度的加大以及科技的发展，汽车修理领域针对VOCs 污染采取的措施主要有源头防治、过程控制和末端处理等。其中，源头治理主要是在汽车修理过程中选用水性涂料，或者VOCs含量低的清洗剂；过程控制则通过相应的修理空间的布设，减少VOCs 排放；末端控制则是利用吸附、氧化、等离子、光催化等治理方法，减少VOCs 对周围大气环境的影响。

1 VOCs 及汽车维修行业VOCs 现状

VOCs，即挥发性有机污染物，其主要成分为炔烃、烷烃、苯系物、醚类、卤代烃等，是汽车维修喷漆过程当中产生的主要污染物，在汽车维修过程当中，刮灰、打磨、喷烤漆工艺环节会产生多种有毒有害VOCs。

1.1 VOCs危害

2013 年颁布的“大气10 条”，将细颗粒物和可吸入颗粒物纳入大气污染防治的重点污染物范畴。大气环境中VOCs 化学反应，会加剧大气环境中细颗粒物、臭氧等二次污染物浓度，引发大气环境中常见的光化学烟雾及灰霾等环境问题。VOCs 具有较强的化学活性，在紫外线照射下，可吸入颗粒物会生成固态、液态等，随着风、雨等气候变化而漂移扩散、进入水体或土壤环境，加剧生态环境污染程度。此外，VOCs 也会影响人体健康。在汽车维修操作室，短时间里VOCs 浓度值过高，就会导致出现头疼、恶心、乏力等症状，伤及肾脏、肝脏、脑神经系统和血管系统，危害极大。

1.2 主要来源

就汽车维修领域而言，VOCs 主要来自汽车喷涂、烤漆等工序环节，尤其是汽车车体表面底漆，以及中途底涂、面漆等喷漆、烤漆环节，会产生VOCs 污染物。目前，汽车维修领域多选择使用溶剂型油漆，其产生的VOCs 污染物成分主要包括芳香烃、二甲苯、醇、脂、醚、酮等。

1.3 排放特点

汽车维修过程中排放的VOCs，主要包括有组织和无组织排放两大类。前者主要包括喷烤漆环节涂料中VOCs 污染物挥发至喷烤漆房，可统一回收；后者主要包括汽车维修时调漆、清洗喷枪操作不当而导致VOCs 因收集不及时而肆意逃散。从汽车维修企业的现状来看，其VOCs 排放具有量小、间歇和瞬时浓度高等特点[2]。

2 汽车维修企业大气污染治理现状

2.1 治理投入小

我国的汽车保有量较大。据统计，2021 年机动车保有量达到3.95 亿辆，较2020 年增加了0.23 亿辆，有79 个城市的汽车保有量超过了100 万辆；35 个城市超过了200 万辆，北京、成都、重庆超过了500 万辆。其中，南京市的汽车保有量也超过了270 万辆。每年因汽车维修而产生了大量的VOCs，加剧生态环境污染，尤其是空气污染。但由于污染设施维护不完善，一些VOCs 废气设施处于待维修状态，有的处于过载状态。2020 年，南京市有32 家汽车维修企业受到取消信誉等级处罚，其中，一些受罚原因是喷烤漆废气治理设施运行不正常。尤其是一些小型汽车维修企业，由于规模小，经济实力有限，环保设施投入低，废气收集、净化处置设施配备不齐全。

2.2 规范化缺乏

规范性缺乏主要表现在汽车维修企业在喷涂、末端收集等方面缺乏规范化操作，影响了VOCs 废气的治理效果。例如，在汽车维修过程中小范围打磨修补通常在室外操作，汽车喷涂时喷漆门未关闭。此外，还包括VOCs 废气末端收集工艺不规范，主要包括VOCs 收集系统不规范和VOCs 治理系统不规范两个方面。重视喷漆烤漆房的VOCs 废气收集，而调漆室、涂挂原子灰及打磨等环节的VOCs 废气容易被忽视。

2.3 工艺有缺陷

汽车尾气治理工艺类型多样，但由于汽修VOCs废气收集、治理的条件和技术能力有限，即便设备投入也往往因运行不够稳定而未达到预期处理效果，缺乏系统、专业技术支撑。例如，使用较为普遍的活性炭吸附工艺，活性炭吸附饱和后，失去废气吸附能力，需要定期更换活性炭，一些汽修企业未能对饱和活性炭定期更换，导致活性炭材料失效，使VOCs 废气常得不到及时处理，大气环境污染问题依然存在。此外，活性炭着火点低，易聚集于吸附罐体内热量聚集而发生着火[3]。

2.4 点多面分散

汽修行业的一大特点是数量大且分散，尤其是一些小型的汽车维修企业集中于工业园区内，场地要求不高，个体工商户承租店面即可开业，甚至有一些还未待环保审批申请通过。而且，汽修行业经营者重经济轻环保意识的存在，加大了政府监管难度[4]，汽修企业VOCs 废气排放点多面分散的特点，更增加了后期的监管难度。跟踪、管理及监督难以做到全过程闭环式。

比如某地实际有企业维修企业3100 余家，而中小型汽修企业多达50%，纳入VOCs 废气污染源治理清单的汽修企业为1400 余家。

3 汽车维修废气治理措施

3.1 基本要求

从汽车维修作业过程中产生的VOCs 废气来看，主要来源调漆、喷枪清洗、喷烤漆过程中烘干、流平、补漆、喷涂等。

汽车维修作业所产生的VOCs 废气等应经过收集、处理满足标准和要求后，方可排放。其中，调漆、喷枪清洗环节所产生的VOCs 废气应及时收集。调漆或清洗喷枪时应在烤漆房内完成，或者在密闭环境中操作，但操作间中应安装相应的集气系统，做好VOCs 废气的收集和处理。

3.2 执行标准

根据汽车维修行业的实际特点，以及关于大气污染防治的相关规定，就维修过程中产生的VOCs 废气及相关治理标准如表1。

表1 表面涂装排气筒VOCs排放限值

排气筒高度设置：排气筒高度一般不应低于15m。监测孔开设要求：治理设施废气进出口都要求开设监测孔，监测孔的开设应符合《固定源废气监测技术规范》（HJ/T397—2007）。

3.3 治理技术

汽车维修企业VOCs 废气排放点多面广，且处理工艺存在缺陷等诸多不足，需要合理选择相应的工艺技术，用以科学处理汽修企业VOCs 废气。尤其是在不同汽修阶段选用合适的工艺技术，例如，喷涂漆雾的处理可利用干式去除法、湿式去除法，以及冷凝法、吸收法、直接燃烧法等末端治理技术。但单一的处理工艺难免存在其弊端，除了上述提到的吸附技术的不足外，常用到的光催化氧化技术也是应用较为普遍的技术之一，但该技术对催化剂、光源的要求高，相对于专业治理技术薄弱的汽修企业而言，应用难度较大。

近年来，针对汽修企业的VOCs 废气排放特点，以及治理工艺要求，逐渐采用组合工艺技术，取得了良好的处理效果[5]。

3.3.1 湿法除尘+除雾+吸附法

即选用湿法除尘工艺、除雾工艺和吸附法结合，利用三者在VOCs 废气处理中的不同作用，达到预期处理效果。其中，湿法除尘，就是利用水喷淋技术，将汽修过程中抛光环节产生的灰尘进行湿法处理。除雾，通常会选用旋风除雾工艺，为后一阶段的吸附技术处理VOCs 废气提供有利条件，能够避免吸附材料过快失效。湿法除尘+除雾+吸附法复合工艺处理汽修VOCs 废气对相关工艺技术要求主要为：尽可能提高除尘、除雾效果，以延长活性炭等吸附材料使用寿命，增加吸附效率；吸附材料更换不宜过于频繁，以防影响吸附材料的吸附能力；吸附箱（塔）关键参数应符合设计规范标准和要求；及时更换饱和吸附材料，避免产生二次污染；除尘、除雾产生的废渣等安装危废规定和要求做好暂存、处置；产生的废水经处理达标后排放[6]。

3.3.2 干法除尘+吸附法

即选用干法除尘与吸附法联合处理VOCs 废气工艺技术。其中，干法除尘，主要处理的是汽修抛光时，因腻子层抛光而产生的粘性较强的灰尘，利用多级过滤装置设备，最终达到除尘效果。除尘时需要安装过滤网，以及布袋。吸附环节，则选用的是常见的活性炭吸附工艺技术，吸附法工艺较为成熟，用以处理汽修行业VOCs 废气时，工艺技术应满足如下标准、条件。即，高效的除尘效率，减少吸附材料吸附性能影响，延长吸附材料使用寿命；避免频繁更换吸附材料，因此，应选用吸附能力强的吸附材料；吸附箱（塔）相关参数应符合相关规定和要求；吸附材料饱和时应及时予以更换，更换的饱和吸附材料按照危废规定暂存、转移、处置。

3.3.3 干法除尘+UV 光解+活性炭法

即选用除尘、UV 光解和活性炭联合工艺处理VOCs 废气技术。其中，干法除尘，需要选用过滤网+布袋，采用多级过滤装置，以解决腻子抛光时粘性较强的灰尘处理需要。UV 光解，则是进一步缓解活性炭吸附处理负荷，从而延长活性炭处理周期，减少吸附剂更换频率[7]。UV 光解箱体应设置光催化网，保持UV 具有足够的功率。活性炭吸附工艺应满足相应条件：尽可能提高除尘、除雾效果，以延长活性炭等吸附材料使用寿命，增加吸附效率；吸附材料更换不宜过于频繁，以防影响吸附材料的吸附能力；吸附箱（塔）关键参数应符合设计规范标准和要求；及时更换饱和吸附材料，避免产生二次污染；除尘、除雾产生的废渣等安装危废规定和要求做好暂存、处置；产生的废水经处理达标后排放。

3.3.4 分散收集+集中处置法

湿法除尘+除雾+吸附法、干法除尘+吸附法、干法除尘+UV 光解+活性炭法等三种联合处理工艺，均应用到了活性炭材料。活性炭材料吸附饱和后，需要及时更换，增加后期工作负荷，以及废气处理成本。为此，选用 “分散收集+集中处置” 联合处置VOCs 废气工艺技术应运而生。分散收集+集中处置工艺是将汽修企业VOCs 废气吸附收集的VOCs 设施设备，以及相应的饱和吸附材料集中到一个专门的设施系统中进行专门的处理。首先，需要将VOCs废气吸附材料进行脱附再生，经脱附再生处理后，吸附材料返回收集设施，实现废物再利用；无害化处理饱和吸附的VOCs 废气污染物，品质优良的活性炭可实现重复使用，降低处理成本，延长活性炭吸附材料的使用周期。

3.4 参数设置

无论选择何种工艺，相关的关键参数设置是工艺技术取得实效的关键性因素。

具体来说主要包括：

（1）吸附材料。根据不同工艺选型，相应的吸附材料要求分别是：按照填装颗粒活性碳要求，保障除尘+UV 光解+活性炭工艺技术运行。而湿法除尘+除雾+吸附法、干法除尘+吸附法中的吸附材料，可自由选择。总之，这三种工艺技术的吸附材料选用，都应注重吸附材料饱和及吸附材料更换时间的明确，通常以汽修企业喷漆房作业小时计其更换时间。

（2）吸附箱（塔）参数。吸附箱（塔）设置系统中，要求挥发性有机物系统吸附效率＞90%。吸附材料的粒径选型则根据吸附材料与VOCs 废气接触时间设定，但也要考虑粒径过大也会增加风阻，实际中，通常粒径选用≥4mm，对应接触时间≥0.5s。

（3）风量。汽修企业喷漆房是VOCs 废气主要产生场所，其空容量应满足≥280 次/h。

（4）箱（塔）内风速。根据不同吸附材料的类型设定。其中，颗粒状活性炭≤0.6m/s；蜂窝状活性炭≤1.2m/s；活性炭纤维≤0.15m/s。

（5）管道风速。管道风速≤18m/s，依据风量和管道风速计算风管断面面积。

（6）风管材质。以镀锌板为宜，板厚选择以不造成噪声影响为标准。

（7）风机选型。全压大于系统阻力，风量满足设计要求，具防爆功能。

（8）UV 光解装置。UV 装置内要设置光催化网，有干式过滤预处理；UV 功率：≥3kW/万m3风量；废气在UV 光解装置中停留时间：≥1s。

结语

近年来，随着城市机动车保有量的增加，汽车维修行业迎来了发展的高峰期。随着机动车使用寿命的延长，各种故障时常发生，通过后期维修，可有效延长其使用寿命。汽车维修过程中使用到的喷涂工艺会在周围环境中排放出大量挥发性有机污染物。与工业生产企业相比，汽车维修领域产生的有机污染物总体排放量较小、点多面广，需要根据汽修行业VOCs 废气的排放特点，选用合适的工艺技术，尤其是复合型工艺技术，对汽车维修领域“三废”污染防治，尤其是VOCs 废气污染的治理具有积极现实参考价值。