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摘要：分析和總結了北京市對于汽修行業大氣污染治理措施的相關制度及形勢，闡述了汽修行業揮發性有機物（VOCs）排放特點，綜述了處置VOCs的主要技術，并結合某4S店的實際情況對VOCs排放情況提出了污染防治控制措施和建議。
近十幾年來，北京市連續采取大氣污染治理措施，空氣中主要污染物濃度逐年下降，但大氣污染物排放總量仍然超過環境容量，空氣質量與國家新標準和公眾期盼依然存在較大差距，大氣污染復合型特征突出，城市正常運轉和市民日常生活產生的污染物所占比重越來越大，大氣污染防治形勢十分嚴峻。為貫徹落實國家《大氣污染防治行動計劃》，進一步改善空氣質量，北京市特制定《北京市2013—2017年清潔空氣行動計劃》。
計劃中明確要加強揮發性有機物治理。到2017年，北京市工業重點行業揮發性有機物排放量與2012年相比累計減少50%左右。尤其在汽車制造、電子、印刷、家具、建筑等行業，重點抓好揮發性有機物污染控制，推廣使用先進涂裝工藝技術，優化噴漆工藝與設備，深化涂裝有機廢氣治理，溶劑型涂料涂裝工序必須密閉作業，配備有機廢氣高效收集和回收凈化設施，加強其他溶劑使用工藝揮發性有機物的治理。
同時，為貫徹國務院下發的《大氣污染防治行動計劃》，落實北京市政府發布的《北京市2013—2017年清潔空氣行動計劃》，鼓勵排污單位開展大氣污染防治環保技術改造，加快推進固定源大氣污染治理，北京市特制定了《北京市大氣污染防治技術改造項目獎勵資金管理辦法》。
2015年，北京市環保局重點對汽修企業開展了清潔生產審核工作，并對其中的部分企業采取了強制審核，通過清潔生產審核及資金獎勵管理辦法等措施，鼓勵汽修企業開展揮發性有機物防治環保技術改造。
1汽修行業VOCs排放特點
揮發性有機物（VOCs）（全稱VolatileOrganicCompounds）通常指沸點50℃～250℃[1]、室溫下飽和蒸氣壓超過13.3Pa的有機化合物，其主要成分為烴類、鹵代烴、氮烴、含氧烴、硫烴及低沸點的多環香烴等，VOCs對大氣環境質量的影響已引起國內大氣化學科學家們的共同重視。
鑒于北京市的汽車擁有量基數大，以4S店為代表的汽車維修行業得到了快速的發展，汽車修理企業數量眾多，遍布京城各地。4S店為顧客提供漆面修復服務時，在汽車修理的噴涂漆過程中產生大量的含VOCs排放，主要是甲苯和二甲苯等[2]，會對環境造成污染。目前，大多數4S店噴漆烤漆使用油基涂料，其中作為溶劑的揮發性有機物（VOCs）具有光化學活性，當排放到大氣中，是形成細粒子（PM2.5）和臭氧的重要前體物質，從而增強溫室效應，同時在環境中具有累積性和持久性等特點。研究表明，不同地區的大氣中半揮發或不揮發的有機物在PM2.5細粒子中的比重占到20%～40%左右，還有部分的大氣細粒子由VOCs轉化而來。
2國內VOCs處置技術
大氣污染防治既是重大民生問題，也是經濟升級的重要抓手[3]。從處理方式來看，VOCs污染控制技術分為破壞性、非破壞性方法，破壞性的方法是由化學或生化反應，用光、熱、微生物和催化劑將VOCs轉化成CO2和H2O等無毒無機小分子化合物。非破壞性法是通過物理方法，控制溫度、壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來富集和分離揮發性有機物。它們分別應用于不同的場合。
對于高濃度（>5000mg/m3）或比較昂貴的有機廢氣，宜采用吸收法、冷凝法等加以回收；對于中等濃度（500～5000mg/m3）的有機廢氣采用直接燃燒、催化燃燒、生物過濾等，對于低濃度（<500mg/m3）的有機廢氣一般采用吸附法、低溫等離子技術、光催化技術等。
2.1適用于高濃度（>5000mg/m3）的有機廢氣
2.1.1吸收法
用溶液、溶劑或清水吸收工業廢氣中的揮發性氣體，使其與廢氣分離的方法叫做吸收法。吸收法適合較高濃度的廢氣回收，去除效率高，投資低，能耗小，安全可靠，但操作條件要求苛刻，吸收劑消耗量大，需不斷補充。
2.1.2冷凝法
冷凝法是用來回收VOCs的一種有效方法，其基本原理是利用氣態污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓，通過降低溫度和增加壓力，使某些有機物凝結出來，使VOCs得以凈化和回收。該方法適合沸點較高的有機物，具有回收純度高、設備工藝簡單、輸出為液態油可直接利用等優點，但冷凝法要達標需要降到很低的溫度，耗電量巨大，不是真正意義上的“節能減排”。
2.2適用于中等濃度（500～5000mg/m3）的有機廢氣
2.2.1燃燒法
燃燒法分直接燃燒法和催化燃燒法。
（1）直接燃燒：直接燃燒技術將廢氣作燃料加熱到有機溶劑的燃點溫度以上（760℃～980℃）燃燒凈化，適用于凈化含可燃有害組分濃度較高的廢氣或者燃燒時熱值較大的廢氣，優點是凈化效率高，凈化徹底，基本沒有有機副產物。但缺點是燃燒室溫度過高，有較大的安全隱患。
（2）催化燃燒：催化燃燒技術是借助催化劑使VOCs在較低的起燃溫度條件下進行無火焰燃燒分解成二氧化碳和水蒸氣，用于處理可燃或者在高溫下可分解的有機氣體，適合于較高濃度沒有回收價值的混合有機廢氣。該技術的優點是降低燃燒溫度，提高能量利用率；無焰燃燒產生的熱流溫度適中，無需冷卻空氣稀釋，提高了熱效。但是該技術的氣體燃燒反應條件非常苛刻，需高溫、高空氣和高水蒸氣分壓；催化劑須具備高活性、高熱穩定性，抗中毒。
2.2.2生物過濾
利用微生物的新陳代謝過程對多種有機物和某些無機物進行生物降解，可以有效去除工業廢氣中的污染物質，此即為處理有機廢氣的生物法。該法處理效率高，工藝簡單，費用低，無二次污染，但對高濃度、生物降解性差及難生物降解的VOCs去除率低。
2.3適用于低濃度（<500mg/m3）的有機廢氣
2.3.1吸附法
吸附技術是最為經典和常用的氣體凈化技術，也是目前工業VOCs治理的主流技術之一。活性炭因其具有大比表面積和微孔結構而廣泛應用于吸附回收有機氣體。活性炭適用于低濃度的各種污染物，活性炭價格不高，能源消耗低，應用起來比較經濟，通過脫附冷凝可回收溶劑有機物，應用方便，只與空氣相接觸就可以發揮作用。但是該法存在的主要問題是由于混合氣體中存在大量水蒸氣會導致活性炭的使用壽命較短，因此需要經常更換活性炭，造成了回收處理成本的增加。
2.3.2低溫等離子技術
低溫等離子技術是一種通過外加電場的作用，使介質放電產生大量的高能電子，高能電子和揮發性有機物的分子經過一系列復雜的等離子物理和化學反應，進而將有機物降解為無毒無害物質的方法。廢氣處理濃度范圍廣泛（1～10000ppm），在100ppm以下處理效果更佳，但該技術的設備投資費用較高。
2.3.3光催化氧化
光催化氧化是目前研究較多的一種高級氧化技術，催化劑受光照射，電子躍遷，生成電子-空穴對，對有機廢氣氧化還原凈化。此技術的優點是反應條件溫和（常溫、常壓），催化劑無毒。缺點是催化劑效率下降易失活，副產物較多，后期的凈化效率較低。
2.4汽修企業VOCs處置措施
2016年，對某4S店開展了清潔生產審核工作，清潔生產的過程就是不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原材料，采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環境的危害。因此，通過綜合手段在源頭、生產過程中全面預防污染物的產生，發現該企業在揮發性有機物處理存在的問題：（1）未使用環保水性漆；（2）調漆間與洗槍區設置在一個房間，但洗槍環節未單獨設置廢氣處理系統，且未在密閉空間進行；（3）通過污染因子平衡可知，該4S店產生的揮發性有機物量遠大于每年活性炭的用量，明顯處理能力不夠，因此需對原噴烤漆房廢氣處理系統進行改造。
針對該企業的以上情況，經過研討提出了以下環保防治措施。
方案1：將面漆（油性漆）更換為環保水性漆。
（1）方案簡介。
由于油性漆中含有大量的苯、甲苯及衍生物，使得車輛作業中產生較多的VOCs排放，嚴重影響作業健康和大氣環境，通過使用環保水性漆替代油性漆，可大量減少VOCs排放。
水性漆和油性漆在施工的時候都需要用稀釋劑進行調和，油性漆的稀釋劑中包含各種有害物質，其揮發時間可能需要5～8年，有的甚至長達10年，而環保水性漆中主要以水和水合溶劑作為漆料的溶劑，因此大大減少了有機溶劑的含量，從而降低了VOCs排放。
（2）改造方案。
將目前使用的面漆由油性漆更換為水性漆，需對原有設備進行適當的改造，并添置必要的專用設備，設備改造包括如下內。
①對調漆間重新規劃、布局，采購水性調漆架、調漆桌一套。
②過濾裝置配備足量過濾棉及活性炭。
③采購帶氣壓表的水性漆專用噴槍。
④采購安裝文丘里（水性漆專用吹風筒），用于局部干燥。
⑤采購安裝油水分離器。
⑥選用環保水性漆。
（3）環境及經濟可行性分析。
采用水性漆替代油性漆產生的環境效益是可以大大減少VOCs的排放，體現在3個方面。
第一，降低了面漆VOCs排放：根據4S提供的面漆（油性漆、水性漆）的成分表，可以看出，采用油性漆VOCs排放量占比56%，采用水性漆VOCs占比10%，有效降低了VOCs的產生及排放。
第二，降低了稀釋劑和固化劑的使用量：使用面漆（油性漆），需要稀釋劑和固化劑調配，而采用面漆（水性漆）以水作溶劑，因此可降低稀釋劑和固化劑的使用量，減少VOCs的排放。
第三，降低了洗槍稀料的使用量：油性漆需要用稀料進行清洗噴槍，而水性漆可用水清洗，大大減少稀料的消耗，并有效減少對作業人員的傷害。
方案2：VOCs廢氣治理改造。
（1）方案簡介。
VOCs廢氣治理分為：調漆及洗槍過程VOCs廢氣、噴烤漆房噴漆廢氣。設計方案如下。
①調漆間：購置一臺洗槍機，加集氣系統，調漆及洗槍過程VOCs廢氣集中匯集至噴烤漆房末端一體化處理設備設施。
②噴烤漆房：根據企業實際情況，兩間噴烤漆房輪流使用，因此設計一套末端處理設施，并在每間噴烤漆房尾氣排放管道加裝一個管道閥，分別進入末端處理設備，不用時關閉，使用時打開，處理設備末端設置一個排放煙囪。
（2）改造方案。
改造設施包括如下幾項。
①預處理系統：以過濾棉除漆霧+精過濾的方式去除漆霧和細粉塵，目的是保護活性炭的使用壽命，為后續活性炭再生創造條件。
兩級過濾后可以保證粉塵凈化效率在99%以上，凈化后進入吸附劑層的廢氣中粉塵濃度在1mg/m3以下，保證吸附設備長時間正常運行。當被捕集物逐漸堵塞過濾棉或濾筒的孔道，減少過濾面積、增加過濾阻力時，過濾材料會達到容塵飽和，更換時間根據系統的濃度不同而不同。
②活性炭吸附系統：活性炭吸附技術具有凈化效率高，適應范圍廣，工藝路線簡單，治理費用相對較低等優點，是目前VOCs治理的主流技術。根據企業實際情況選擇活性炭吸附法處理VOCs。
③更換風機、煙囪。
④建議安裝VOCs在線監測探頭，可隨時監測活性炭吸附率，從而節省運行成本。2016年執行《汽車維修業大氣污染物排放標準》DB11/1228-2015標準，標準要求，“采用非原位再生吸附處理工藝，應按審定的設計文件要求確定吸附劑的使用量及更換周期，且每萬立方米每小時設計風量的吸附劑使用量不應小于1m3，更換周期不應長于1個月”。VOCs在線監測裝置監測活性炭吸附飽和度，達到設定預警值時報警，此時進行活性炭更換，以節省活性炭費用。
3結語
VOCs的污染控制技術包括源頭控制和末端治理兩類。在源頭控制方面，首要措施是調整或替換油性漆為水性漆，從而減少強毒性VOCs的使用，其次是改良工藝，如提高設備的自動化和密封程度來減少VOCs的逸散。在末端治理方面，活性炭吸附技術是目前VOCs治理的主流技術，催化法有廣闊的應用前景，可配合相應的處置技術，形成如低溫等離子體催化、光催化等新的聯合技術。
防治大氣污染、改善空氣質量是全社會的共同責任。要大力弘揚生態文明理念，加快培育首都特色的環境文化，系統開展大氣污染防治的知識普及、公益廣告等活動，動員全社會踐行綠色環保的生產、生活方式，引導全社會樹立關心環保、踐行環保的新風尚，形成保護環境、人人有責，改善環境、人人行動的新局面。
上海乾瀚環保科技有限公司是中國工業廢氣治理領航者，上海市高新技術企業。乾瀚環保致力于工業廢氣凈化處理、有機廢氣處理、飽和濕氣處理、惡臭廢氣體凈化處理、VOC污染物處理、化工企業廢氣處理、醫藥企業廢氣處理等研究與開發。
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