汽修環境污染治理探究
——以VOCs為例

付麗洋

（南京大學環境規劃設計研究院集團股份公司 江蘇南京 210093）

引言

從某專業企業版數據查詢顯示，目前，我國有超過62.5 萬家汽車維修相關企業。從行業分布情況來看，5.1%為租賃和商務服務業，29.1%為批發零售業。其中，山東最多，超過了6.8 萬家，占全國的10.9%。江蘇省位列第二，超過了4.6 萬家相關汽車維修企業。南京市汽車維修企業超過2000 家。汽車保養、維修成為汽車銷售領域的又一萬億級市場。汽車維修過程中涉及到噴涂工藝，產生和排放出大量揮發性有機污染物，加重大氣環境中的臭氧污染物排放量，造成環境污染加劇。根據大氣環境污染防治等相關規定，其中，廢氣治理和危險廢物是機動車維修領域“三廢”治理的突出問題[1]。

隨著生態環保工作力度的加大以及科技的發展，汽車修理領域針對VOCs 污染采取的措施主要有源頭防治、過程控制和末端處理等。其中，源頭治理主要是在汽車修理過程中選用水性涂料，或者VOCs含量低的清洗劑；過程控制則通過相應的修理空間的布設，減少VOCs 排放；末端控制則是利用吸附、氧化、等離子、光催化等治理方法，減少VOCs 對周圍大氣環境的影響。

1 VOCs 及汽車維修行業VOCs 現狀

VOCs，即揮發性有機污染物，其主要成分為炔烴、烷烴、苯系物、醚類、鹵代烴等，是汽車維修噴漆過程當中產生的主要污染物，在汽車維修過程當中，刮灰、打磨、噴烤漆工藝環節會產生多種有毒有害VOCs。

1.1 VOCs危害

2013 年頒布的“大氣10 條”，將細顆粒物和可吸入顆粒物納入大氣污染防治的重點污染物范疇。大氣環境中VOCs 化學反應，會加劇大氣環境中細顆粒物、臭氧等二次污染物濃度，引發大氣環境中常見的光化學煙霧及灰霾等環境問題。VOCs 具有較強的化學活性，在紫外線照射下，可吸入顆粒物會生成固態、液態等，隨著風、雨等氣候變化而漂移擴散、進入水體或土壤環境，加劇生態環境污染程度。此外，VOCs 也會影響人體健康。在汽車維修操作室，短時間里VOCs 濃度值過高，就會導致出現頭疼、惡心、乏力等癥狀，傷及腎臟、肝臟、腦神經系統和血管系統，危害極大。

1.2 主要來源

就汽車維修領域而言，VOCs 主要來自汽車噴涂、烤漆等工序環節，尤其是汽車車體表面底漆，以及中途底涂、面漆等噴漆、烤漆環節，會產生VOCs 污染物。目前，汽車維修領域多選擇使用溶劑型油漆，其產生的VOCs 污染物成分主要包括芳香烴、二甲苯、醇、脂、醚、酮等。

1.3 排放特點

汽車維修過程中排放的VOCs，主要包括有組織和無組織排放兩大類。前者主要包括噴烤漆環節涂料中VOCs 污染物揮發至噴烤漆房，可統一回收；后者主要包括汽車維修時調漆、清洗噴槍操作不當而導致VOCs 因收集不及時而肆意逃散。從汽車維修企業的現狀來看，其VOCs 排放具有量小、間歇和瞬時濃度高等特點[2]。

2 汽車維修企業大氣污染治理現狀

2.1 治理投入小

我國的汽車保有量較大。據統計，2021 年機動車保有量達到3.95 億輛，較2020 年增加了0.23 億輛，有79 個城市的汽車保有量超過了100 萬輛；35 個城市超過了200 萬輛，北京、成都、重慶超過了500 萬輛。其中，南京市的汽車保有量也超過了270 萬輛。每年因汽車維修而產生了大量的VOCs，加劇生態環境污染，尤其是空氣污染。但由于污染設施維護不完善，一些VOCs 廢氣設施處于待維修狀態，有的處于過載狀態。2020 年，南京市有32 家汽車維修企業受到取消信譽等級處罰，其中，一些受罰原因是噴烤漆廢氣治理設施運行不正常。尤其是一些小型汽車維修企業，由于規模小，經濟實力有限，環保設施投入低，廢氣收集、凈化處置設施配備不齊全。

2.2 規范化缺乏

規范性缺乏主要表現在汽車維修企業在噴涂、末端收集等方面缺乏規范化操作，影響了VOCs 廢氣的治理效果。例如，在汽車維修過程中小范圍打磨修補通常在室外操作，汽車噴涂時噴漆門未關閉。此外，還包括VOCs 廢氣末端收集工藝不規范，主要包括VOCs 收集系統不規范和VOCs 治理系統不規范兩個方面。重視噴漆烤漆房的VOCs 廢氣收集，而調漆室、涂掛原子灰及打磨等環節的VOCs 廢氣容易被忽視。

2.3 工藝有缺陷

汽車尾氣治理工藝類型多樣，但由于汽修VOCs廢氣收集、治理的條件和技術能力有限，即便設備投入也往往因運行不夠穩定而未達到預期處理效果，缺乏系統、專業技術支撐。例如，使用較為普遍的活性炭吸附工藝，活性炭吸附飽和后，失去廢氣吸附能力，需要定期更換活性炭，一些汽修企業未能對飽和活性炭定期更換，導致活性炭材料失效，使VOCs 廢氣常得不到及時處理，大氣環境污染問題依然存在。此外，活性炭著火點低，易聚集于吸附罐體內熱量聚集而發生著火[3]。

2.4 點多面分散

汽修行業的一大特點是數量大且分散，尤其是一些小型的汽車維修企業集中于工業園區內，場地要求不高，個體工商戶承租店面即可開業，甚至有一些還未待環保審批申請通過。而且，汽修行業經營者重經濟輕環保意識的存在，加大了政府監管難度[4]，汽修企業VOCs 廢氣排放點多面分散的特點，更增加了后期的監管難度。跟蹤、管理及監督難以做到全過程閉環式。

比如某地實際有企業維修企業3100 余家，而中小型汽修企業多達50%，納入VOCs 廢氣污染源治理清單的汽修企業為1400 余家。

3 汽車維修廢氣治理措施

3.1 基本要求

從汽車維修作業過程中產生的VOCs 廢氣來看，主要來源調漆、噴槍清洗、噴烤漆過程中烘干、流平、補漆、噴涂等。

汽車維修作業所產生的VOCs 廢氣等應經過收集、處理滿足標準和要求后，方可排放。其中，調漆、噴槍清洗環節所產生的VOCs 廢氣應及時收集。調漆或清洗噴槍時應在烤漆房內完成，或者在密閉環境中操作，但操作間中應安裝相應的集氣系統，做好VOCs 廢氣的收集和處理。

3.2 執行標準

根據汽車維修行業的實際特點，以及關于大氣污染防治的相關規定，就維修過程中產生的VOCs 廢氣及相關治理標準如表1。

表1 表面涂裝排氣筒VOCs排放限值

排氣筒高度設置：排氣筒高度一般不應低于15m。監測孔開設要求：治理設施廢氣進出口都要求開設監測孔，監測孔的開設應符合《固定源廢氣監測技術規范》（HJ/T397—2007）。

3.3 治理技術

汽車維修企業VOCs 廢氣排放點多面廣，且處理工藝存在缺陷等諸多不足，需要合理選擇相應的工藝技術，用以科學處理汽修企業VOCs 廢氣。尤其是在不同汽修階段選用合適的工藝技術，例如，噴涂漆霧的處理可利用干式去除法、濕式去除法，以及冷凝法、吸收法、直接燃燒法等末端治理技術。但單一的處理工藝難免存在其弊端，除了上述提到的吸附技術的不足外，常用到的光催化氧化技術也是應用較為普遍的技術之一，但該技術對催化劑、光源的要求高，相對于專業治理技術薄弱的汽修企業而言，應用難度較大。

近年來，針對汽修企業的VOCs 廢氣排放特點，以及治理工藝要求，逐漸采用組合工藝技術，取得了良好的處理效果[5]。

3.3.1 濕法除塵+除霧+吸附法

即選用濕法除塵工藝、除霧工藝和吸附法結合，利用三者在VOCs 廢氣處理中的不同作用，達到預期處理效果。其中，濕法除塵，就是利用水噴淋技術，將汽修過程中拋光環節產生的灰塵進行濕法處理。除霧，通常會選用旋風除霧工藝，為后一階段的吸附技術處理VOCs 廢氣提供有利條件，能夠避免吸附材料過快失效。濕法除塵+除霧+吸附法復合工藝處理汽修VOCs 廢氣對相關工藝技術要求主要為：盡可能提高除塵、除霧效果，以延長活性炭等吸附材料使用壽命，增加吸附效率；吸附材料更換不宜過于頻繁，以防影響吸附材料的吸附能力；吸附箱（塔）關鍵參數應符合設計規范標準和要求；及時更換飽和吸附材料，避免產生二次污染；除塵、除霧產生的廢渣等安裝危廢規定和要求做好暫存、處置；產生的廢水經處理達標后排放[6]。

3.3.2 干法除塵+吸附法

即選用干法除塵與吸附法聯合處理VOCs 廢氣工藝技術。其中，干法除塵，主要處理的是汽修拋光時，因膩子層拋光而產生的粘性較強的灰塵，利用多級過濾裝置設備，最終達到除塵效果。除塵時需要安裝過濾網，以及布袋。吸附環節，則選用的是常見的活性炭吸附工藝技術，吸附法工藝較為成熟，用以處理汽修行業VOCs 廢氣時，工藝技術應滿足如下標準、條件。即，高效的除塵效率，減少吸附材料吸附性能影響，延長吸附材料使用壽命；避免頻繁更換吸附材料，因此，應選用吸附能力強的吸附材料；吸附箱（塔）相關參數應符合相關規定和要求；吸附材料飽和時應及時予以更換，更換的飽和吸附材料按照危廢規定暫存、轉移、處置。

3.3.3 干法除塵+UV 光解+活性炭法

即選用除塵、UV 光解和活性炭聯合工藝處理VOCs 廢氣技術。其中，干法除塵，需要選用過濾網+布袋，采用多級過濾裝置，以解決膩子拋光時粘性較強的灰塵處理需要。UV 光解，則是進一步緩解活性炭吸附處理負荷，從而延長活性炭處理周期，減少吸附劑更換頻率[7]。UV 光解箱體應設置光催化網，保持UV 具有足夠的功率。活性炭吸附工藝應滿足相應條件：盡可能提高除塵、除霧效果，以延長活性炭等吸附材料使用壽命，增加吸附效率；吸附材料更換不宜過于頻繁，以防影響吸附材料的吸附能力；吸附箱（塔）關鍵參數應符合設計規范標準和要求；及時更換飽和吸附材料，避免產生二次污染；除塵、除霧產生的廢渣等安裝危廢規定和要求做好暫存、處置；產生的廢水經處理達標后排放。

3.3.4 分散收集+集中處置法

濕法除塵+除霧+吸附法、干法除塵+吸附法、干法除塵+UV 光解+活性炭法等三種聯合處理工藝，均應用到了活性炭材料。活性炭材料吸附飽和后，需要及時更換，增加后期工作負荷，以及廢氣處理成本。為此，選用 “分散收集+集中處置” 聯合處置VOCs 廢氣工藝技術應運而生。分散收集+集中處置工藝是將汽修企業VOCs 廢氣吸附收集的VOCs 設施設備，以及相應的飽和吸附材料集中到一個專門的設施系統中進行專門的處理。首先，需要將VOCs廢氣吸附材料進行脫附再生，經脫附再生處理后，吸附材料返回收集設施，實現廢物再利用；無害化處理飽和吸附的VOCs 廢氣污染物，品質優良的活性炭可實現重復使用，降低處理成本，延長活性炭吸附材料的使用周期。

3.4 參數設置

無論選擇何種工藝，相關的關鍵參數設置是工藝技術取得實效的關鍵性因素。

具體來說主要包括：

（1）吸附材料。根據不同工藝選型，相應的吸附材料要求分別是：按照填裝顆粒活性碳要求，保障除塵+UV 光解+活性炭工藝技術運行。而濕法除塵+除霧+吸附法、干法除塵+吸附法中的吸附材料，可自由選擇。總之，這三種工藝技術的吸附材料選用，都應注重吸附材料飽和及吸附材料更換時間的明確，通常以汽修企業噴漆房作業小時計其更換時間。

（2）吸附箱（塔）參數。吸附箱（塔）設置系統中，要求揮發性有機物系統吸附效率＞90%。吸附材料的粒徑選型則根據吸附材料與VOCs 廢氣接觸時間設定，但也要考慮粒徑過大也會增加風阻，實際中，通常粒徑選用≥4mm，對應接觸時間≥0.5s。

（3）風量。汽修企業噴漆房是VOCs 廢氣主要產生場所，其空容量應滿足≥280 次/h。

（4）箱（塔）內風速。根據不同吸附材料的類型設定。其中，顆粒狀活性炭≤0.6m/s；蜂窩狀活性炭≤1.2m/s；活性炭纖維≤0.15m/s。

（5）管道風速。管道風速≤18m/s，依據風量和管道風速計算風管斷面面積。

（6）風管材質。以鍍鋅板為宜，板厚選擇以不造成噪聲影響為標準。

（7）風機選型。全壓大于系統阻力，風量滿足設計要求，具防爆功能。

（8）UV 光解裝置。UV 裝置內要設置光催化網，有干式過濾預處理；UV 功率：≥3kW/萬m3風量；廢氣在UV 光解裝置中停留時間：≥1s。

結語

近年來，隨著城市機動車保有量的增加，汽車維修行業迎來了發展的高峰期。隨著機動車使用壽命的延長，各種故障時常發生，通過后期維修，可有效延長其使用壽命。汽車維修過程中使用到的噴涂工藝會在周圍環境中排放出大量揮發性有機污染物。與工業生產企業相比，汽車維修領域產生的有機污染物總體排放量較小、點多面廣，需要根據汽修行業VOCs 廢氣的排放特點，選用合適的工藝技術，尤其是復合型工藝技術，對汽車維修領域“三廢”污染防治，尤其是VOCs 廢氣污染的治理具有積極現實參考價值。