汽車工業廢氣污染源源強核算及減排技術探討

（中汽數據有限公司 天津 300300）

0 引言

汽車工業生產工序長，使用原料種類多、數量大，導致了生產過程產生的“三廢”量大，廢物成分復雜，污染危害嚴重。其中廢氣污染物主要包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物、VOCs、油霧等，VOCs 是汽車工業中最主要的大氣污染物之一。因為汽車工業涂裝工序中涂料、清洗劑、密封膠等種類多、工藝復雜，廢氣污染源源強核算存在不確定性。本文以《污染源強核算技術指南 汽車制造》［1］為基礎，結合京津冀地區6 家汽車企業調研統計數據，對汽車工業廢氣污染源源強核算及減排技術進行探究。

1 污染源源強核算方法

1.1 汽車涂裝廢氣源強核算

整車制造過程中，廢氣的產生主要來源于涂料、清洗劑及膠黏劑等溶劑型產品的使用，廢氣中污染物主要為VOCs。VOCs 的排放量通過物料平衡法進行核算，計算公式為

式中：E涂裝為統計期內VOCs 排放量，kg；E產生為統計期內VOCs 產生量，kg；C削減為統計期內VOCs 削減量，kg。

（1）VOCs 產生量

式中：E物料為統計期內使用的原料中VOCs 含量，kg；R回收為統計期內，通過溶劑回收等方式回收的VOCs 質量，kg。

式中：W物料，i為統計期內含有VOCs 的物料i 的使用量，kg，以產品購買發票為憑據；WF物料，i為物料i 含VOCs 的質量百分數，%，以產品物料清單為核定依據。如果給出的溶劑含量以范圍表示，則取其中值作為依據；當沒有渠道得到產品VOCs 指標，可按表1 給出的含量進行計算。表1 是通過對京津冀6 家汽車企業的產品數據進行調研統計得出的經驗值。

式中：W回收a，i為統計期內，未改變產品狀態的物料質量，kg；以環境管理臺賬等憑證為計算依據；WF回收a，i為統計期內，未改變產品狀態的物料中VOCs 含量，%；參考原料的產品物料清單（MS/DS 文件）。

表1 車用工藝物料揮發性有機物含量參考指標

（2）VOCs 削減量

使用行業通用設備對VOCs 處理設備的進出口進行濃度檢測，計算不同環節的VOCs 處理效率，進一步計算VOCs 削減量，公式如下

式中：D去除，i為第i 個處理設施的VOCs 削減量，kg；C進口，i為第i 個處理設施進氣口的VOCs 排放濃度，kg/m3；C出口，i為第i 個處理設施出氣口的VOCs 排放濃度，kg/m3；Qi為處理設備的氣體流速，m3/h；ti為統計期企業生產時間，h。

如有部分廢氣處理系統，無法進行實際測試系統效率，可以按照表2 系數的60%，作為裝置去除效率。表2 是通過對京津冀6 家汽車企業的廢氣處理設施進行調研統計得出的經驗值。

1.2 燃燒天然氣廢氣源強核算

汽車工業的天然氣消耗主要通過鍋爐燃燒為全廠建筑的冬季采暖、生產車間工藝用熱水供能，產生的污染物主要是SO2、NOX及顆粒物。燃燒廢氣的排污系數參照《污染源源強核算技術指南鍋爐》（HJ 991—2018）［2］、《排污許可證申請與核發技術規范 鍋爐》（HJ 953—2018）［3］中的要求，并結合調研情況得到的參考值見表3。

表2 VOCs 處理設施效率η 處理參考值

表3 天然氣燃燒廢氣排放情況參考

1.3 污水處理站廢氣源強核算

汽車工業生產廢水主要包括模具清洗廢水、涂裝車間的預處理及清洗廢水、脫脂廢液和廢水、表調廢水、磷化廢水、電泳廢液和廢水、電泳打磨廢水、總裝車間淋雨檢測線廢水、軟純水制備系統產生的濃水及反沖洗水、各車間循環冷卻水排水等。惡臭類氣味的產生主要源自污水站的廢水處理，根據企業提供的環評報告、第三方檢測報告等資料對惡臭氣體的產生量進行核算，參考情況見表4。

表4 污水站廢氣排放情況參考 單位：mg／（m2·h）

2 汽車制造環節廢氣減排技術

2.1 涂裝廢氣收集與處理技術

汽車涂裝工藝環節，液體涂料“空氣噴涂”施涂方式被廣泛采用。該作業方式，噴漆廢氣中含有大量的“過噴漆霧”，廢氣中的“過噴漆霧”干固后就會形成“顆粒物”排放，同時“過噴漆霧”中溶劑的揮發還會產生大量VOCs。一般情況下，噴涂廢氣的治理，都是先設法除去“過噴漆霧”，然后再進一步去除其中的VOCs。“過噴漆霧”的收集技術通常分為兩類，一類是濕式凈化法，另一類是干式凈化法。國內的自主汽車企業大多采用濕式凈化法，部分合資汽車企業采用干式凈化法。

濕式凈化法是依據相似相溶原理，通過水淋沉降、溶劑吸收或者化學吸收將噴漆廢氣中的漆霧捕集至水溶液池中。水溶液池中加有涂料凝結劑，溶液槽中加入漆霧凝聚劑，漆霧顆粒在凝結劑的作用下失去黏性，在循環水槽中漂浮、沉淀，繼而形成漆渣。除去漆渣的廢氣通過排風機高空排放或收集后通過管道輸送至廢氣處理裝置作進一步處理。按照洗滌方式，濕式漆霧凈化技術分為水簾式、無泵水幕式、文丘里式、水旋式，漆霧收集效率可達到85%以上。文丘里、水旋噴漆室、水幕噴漆室等濕式漆霧處理技術會產生廢水和漆渣的二次污染問題。

相比濕式凈化法，干式凈化法是利用過濾裝置的濾層、表面微孔等將噴漆廢氣中的漆霧微粒阻留下來的凈化方法，在凈化過程中沒有水或其他液體的噴淋或霧化。目前漆霧干式凈化法所用的過濾體主要包含過濾棉、過濾紙、有機合成材料、預噴涂石灰石粉類材料的過濾器等。根據去除效率和調研結果，目前汽車企業采用的干式漆霧分離系統主要包括紙盒漆霧處理系統、石灰石粉漆霧處理系統，漆霧收集效率可達到95%以上。石灰石粉漆霧處理系統會產生含有漆渣的廢石灰粉，紙盒漆霧處理系統會產生含有漆渣的廢紙盒。

針對汽車涂裝工序產生的有機廢氣污染物，其處理方法主要包括熱力燃燒法、催化燃燒法、吸附法。高濃度VOCs 的排放廢氣主要采用熱力燃燒法，燃燒時需要加入一定量的天然氣等作為輔助燃料。熱力燃燒法根據熱交換與廢熱利用形式的不同，主要分為蓄熱式熱力燃燒（Regenerative Thermal Oxidation，RTO）和回收式熱力燃燒（Thermische Nachverbrennung，TNV）。

RTO 系統主要由陶瓷蓄熱床、自動控制閥、焚燒室和控制系統等構成，采用燃氣、燃油等為輔佐燃料。通過陶瓷蓄熱床換熱器回收熱量，用于下一階段廢氣的預熱，廢熱回收效率能夠達到95%以上。汽車企業采用的RTO 燃燒室溫度通常大于700 ℃、停留時間通常大于1.0 s，兩室RTO 的VOCs 去除效率通常可達90%以上，三室及以上RTO 和旋轉式RTO 的VOCs去除效率通常可達95%以上。汽車工業企業采用的典型治理技術路線為“循環風+RTO”和“吸附/脫附濃縮+RTO”。

TNV 在進行廢氣處理的同時可使高溫煙氣通過換熱裝置回收熱量，能有效的降低運行成本，系統由廢氣預熱及焚燒系統、循環風供熱系統、新風換熱系統組成。TNV 系統利用風機將含VOCs 廢氣輸送至廢氣預熱器，燃燒后的高溫煙氣經配套的多級換熱設備加熱生產過程需要的空氣或熱水，充分回收熱能，降低系統的能耗。該技術適用于汽車企業涂裝工序電泳、噴涂、涂膠等烘干過程產生的含VOCs 高溫廢氣的治理，TNV 燃燒室溫度通常大于700 ℃、停留時間通常大于1.0 s，VOCs 去除效率通常可達95%以上。

2.2 污水處理站廢氣處理技術

汽車工業污水站調節池、水解酸化池、沉淀池、曝氣池、污泥濃縮池等產生惡臭氣體，主要以氨氣、硫化氫為主。典型治理技術路線一般采用“好氧處理技術”“水解酸化+好氧+混凝沉淀組合技術”和“中和+混凝沉淀+離子交換組合技術”等，并通過在廢水液面上方加蓋收集部分揮發性氣體處理后排放。水解酸化和好氧處理技術屬于生物處理技術，使結構復雜的不溶性或溶解性高分子有機物，轉化為簡單低分子有機物，適用于全廠混合廢水的處理。混凝沉淀技術適用于沖壓、化學脫脂預處理、轉化膜處理、熱處理、涂裝、檢測試驗等工序的各種廢液、廢水的預處理。離子交換技術適用于含鎳廢水的處理，該技術可使出水中鎳離子濃度低于0.4 mg/L。根據多家汽車企業實際運行情況，污水處理站采用“水解酸化+好氧+混凝沉淀組合技術”處理后，CODCr、氨氮（NH3-N）去除率分別大于60%和65%。

3 結語

廢氣污染源源強核算是一項基礎性的研究工作，同時也是開展汽車工業單位涂裝面積VOCs 排放量核算，進行VOCs總量控制的重要方法，本文對汽車工業廢氣污染物源強估算及治理方法進行了概括性的介紹。在汽車企業的環境管理工作中，通過分析實際項目的生產工藝、原輔材料的理化性質，明確廢氣污染物的產生環節、篩選出主要的廢氣評價因子，核算出貼近實際的廢氣污染源強。同時采取高效、經濟、切實可行的污染治理措施，為汽車工業的環評工作提供可靠的參考依據。