汽修行业VOCs废气治理实用技术探讨

　　私家车的蓬勃发展，催生了汽车维修行业的扩张，以上海为例，截至2015年全市的汽车修理企业已经有5000多家，其中一类和二类的汽车维修企业约占总数的三分之一，其他的轮胎店、路边店、快修店、美容装演店等汽车综合小型维修及专项维修业户约占三分之二。数量众多的汽车维修企业给人们生活带来便利，但也引发了许多如挥发性物(VOCs)气体排放、废机油处置等环境污染问题。以上海市环保局和交通委联合印发的《关于开展本市汽车维修行业专项整治工作的通知》为切入点，在专项治理汽车维修行业环境问题的同时探讨汽车维修行业VOCs废气的治理的实用技术。
　　一、汽车维修行业VOCs废气的产生来源
　　汽车维修企业主要是在喷漆和烤漆等汽车维修作业过程中产生VOCs的排放，喷漆和烤漆工艺主要流程为饭金→喷漆→流平晾置→烤漆→漆面处理。其中刮原子灰产生苯乙烯，占组分含量的8%~15%；调漆室废气都是无组织挥发；喷漆与晾置过程中产生的VOCs量占总量的70%~80%左右；烤漆过程中产生的VOCs量占总量的15%~20%。除了喷漆和烤漆环节，其他环节包括含VOCs原辅材料(如油漆、溶剂等)在运输、转移、储存等过程中未及时密闭，清洗使用溶剂型涂料的喷枪等大多数都是无组织排放，目前市场上绝大部分的汽车维修企业均未配备废气治理装置，使VOCs废气直接排入大气，对大气环境造成严重的污染，同时大量的废气对未采取防护措施且意识淡薄的从业者带来健康危害，也成为周边居民信访投诉的重要因素。
　　二、汽车维修行业VOCs废气的排放特征分析
　　汽车维修企业的VOCs废气成分较为复杂，主要含苯类、脂类、醇类、酮类等化合物，废气的风量较大，一般在15000~25000m³/h之间，喷漆会容易产生漆雾，也会造成处理装置的堵塞。此外油漆用量存在较大的波动，特别是在喷整车漆的时候，油漆用量   大，直接造成喷漆废气中污染物浓度波动值较大，易造成间歇性排放，废气排放不稳定。
　　对选取的12家汽车修理养护企业的废气进行监测，结果显示：汽车维修企业的VOCs废气中苯的排放浓度范围为0.14~49.8mg/m³，其排放速率为0.0014~0.93kg/h；甲苯的排放浓度范围为0.11~116mg/m³，其排放速率为0.00075~0.77kg/h；二甲苯的排放浓度范围为0.6657.7mg/m³，其排放速率为0.0014~0.38kg/h，同时还检测出较的乙酸丁酯以及乙苯、苯乙烯、环己酮等。
　　根据《大气污染物综合排放标准》(DB31/933-2015)的排放限值：苯、甲苯、二甲苯的高允许排放浓度分别为1、10、20mg/m³，苯、甲苯、二甲苯的高允许排放速率分别为0.1、0.2、0.8kg/h，这些汽车维修企业中有相当一部分废气排放浓度和排放速率都有超标，而且有些超标倍数相当高。这些VOCs废气进入大气后，不但能使人体细胞产生畸变、癌变，而且和空气中的NO₂在阳光作用下二次反应，形成光化学污染。因此探索实用的VOCs废气治理技术已成为环保工作中函待解决的问题。
　　三、汽车维修行业VOCs废气现有处理技术
　　根据文献记载，目前应用于汽车维修涂装VOCs的处理技术有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化法、低温等离子体法、生物法等。
　　吸附法是活性炭净化器利用多孔固体(吸附剂)将气体混合物的一种或多种组分积聚或凝聚在吸附剂表面，达到分离目的。吸收法是利用相似相容原理，用物理和化学性质相近的物质来吸收含苯系物废气。冷凝法的原理是利用废气成分中凝结温度的不同，通过降温或加压将较易冷凝的成分分离出来，使废气中的有用成分回收，并得以净化。氧化法分蓄热式热力氧化技术(RTO)、催化氧化和光催化氧化技术。热氧化炉是在高温下同时供给足够的氧气，将VOCs气体   分解成二氧化碳和水等无机物；催化氧化是利用催化剂，在较低温度下将VOCs氧化分解；光催化降解VOCs有两种形式：一种是   波长的光直接照射使VOCs分解，另一种是催化剂存在下，光氧催化氧化设备通过光照VOCs使之分解。低温等离子体法是通过放电的方式，在大量的   电子和超氧粒子、轻基自由基粒子等活性粒子，将苯废气中的苯系物等废气转化为CO₂、H₂O等或低害物质。生物法是根据系统的运转情况和微生物的存在形式可分为生物过滤塔系统、生物洗涤塔系统和生物滴滤塔系统，适用于中、低浓度废气处理，但气体   具备水溶性和生物可降解性。
　　UV光解催化氧化装置处理污染物是近30年发展起来的新的研究，光催化降解现在还基本上停留在理论研究阶段，实际应用很少。因此无论是在光催化机理的研究方面，还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究，主要表现在如下几个方面：
　　(1)通过对TiO₂表面的修饰，提高催化剂的催化活性和选择性；
　　(2)选择合适的载体，研究催化剂固定技术；制备负载型催化剂，使其既能保护甚至提高TiO₂的光催化活性，又能提供较强的结合度，以便回收重复使用；研究载体与光催化剂之间的相互作用，探讨固载过程中各个影响因素对光催化过程的影响以及解决负载化所带来的传质受限的问题等。
　　(3)提高对可见光或太阳光的利用率；TiO₂的光吸收与太阳光和荧光灯的光波的重叠部分很小，可知在通常的生活空间中能用于反应的光通量非常少。TiO₂表面虽然在微弱的紫外光下也能进行氧化分解反应，但从太阳光、荧光灯的光利用效率来看效率太低。从20世纪70年代前期开始大力开展可见光响应型光催化剂的研究。这些研究可以分为4大类：(1)带隙较小的半导体光催化剂的；(2)二氧化钛的染料敏化；(3)对二氧化钛进行掺杂；(4)二氧化钛的氧缺陷的形成。其中有关具有小带隙的光催化剂的探索迄今为止做了大量工作，而其它方面有待继续研究。
　　(4)设计实用的反应器；光解催化氧化设备是使半导体光催化由理论变为现实的   技术手段，新型处理设备和仪器的设计应尽量致力于提高光的利用效率，研制新型装置将成为光催化应用研究的一个重要分支。
　　(5)目前对许多物降解的机理尚不清楚，仍需进一步研究。虽然TiO₂光催化氧化技术发展不是很完善，还没有达到工业化的程度，但是由于反应条件温和，操作条件容易控制，氧化，无二次污染，加之TiO₂化学稳定性高、   等优点，它依旧是一项有希望的污染物降解技术。在未来的工作中，还要努力寻求及高选择性的光催化剂，加强采用自然光源和连续处理的研究，探索较佳操作条件，为半导体光催化在生产和生活中的实际应用奠定基础。
　　随着环保监管要求的不断提高，汽车维修行业VOCs废气的治理也到了刻不容缓的时候，汽车维修行业的环境管理除了需要制定完善的法律规范加以制约之外，   需要研究经济上合理、技术上可行的实用技术，合适的末端治理技术的选择既要符合环保要求，也要符合汽车维修企业的客观实际才能得以推广应用。