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汽修企业VOCs的污染防治措施和建议

时间:2017-09-13 14:51

来源:《科技创新导报》

作者:杨阳

本文分析和总结了北京市对于汽修行业大气污染治理措施的相关制度及形势,阐述了汽修行业挥发性有机物(VOCs)排放特点,综述了处置VOCs的主要技术,并结合某4S店的实际情况对VOCs排放情况提出了污染防治控制措施和建议。

近十几年来,北京市连续采取大气污染治理措施,空气中主要污染物浓度逐年下降,但大气污染物排放总量仍然超过环境容量,空气质量与国家新标准和公众期盼依然存在较大差距,大气污染复合型特征突出,城市正常运转和市民日常生活产生的污染物所占比重越来越大,大气污染防治形勢十分严峻。为贯彻落实国家《大气污染防治行动计划》,进一步改善空气质量,北京市特制定《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》。

计划中明确要加强挥发性有机物治理。到2017年,北京市工业重点行业挥发性有机物排放量与2012年相比累计减少50%左右。尤其在汽车制造、电子、印刷、家具、建筑等行业,重点抓好挥发性有机物污染控制,推广使用先进涂装工艺技术,优化喷漆工艺与设备,深化涂装有机废气治理,溶剂型涂料涂装工序必须密闭作业,配备有机废气高效收集和回收净化设施,加强其他溶剂使用工艺挥发性有机物的治理。

同时,为贯彻国务院下发的《大气污染防治行动计划》,落实北京市政府发布的《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》,鼓励排污单位开展大气污染防治环保技术改造,加快推进固定源大气污染治理,北京市特制定了《北京市大气污染防治技术改造项目奖励资金管理办法》。

2015年,北京市环保局重点对汽修企业开展了清洁生产审核工作,并对其中的部分企业采取了强制审核,通过清洁生产审核及资金奖励管理办法等措施,鼓励汽修企业开展挥发性有机物防治环保技术改造。

1汽修行业VOCs排放特点

挥发性有机物(VOCs)(全称VolatileOrganicCompounds)通常指沸点50℃~250℃[1]、室温下饱和蒸气压超过13.3Pa的有机化合物,其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环香烃等,VOCs对大气环境质量的影响已引起国内大气化学科学家们的共同重视。

鉴于北京市的汽车拥有量基数大,以4S店为代表的汽车维修行业得到了快速的发展,汽车修理企业数量众多,遍布京城各地。4S店为顾客提供漆面修复服务时,在汽车修理的喷涂漆过程中产生大量的含VOCs排放,主要是甲苯和二甲苯等[2],会对环境造成污染。目前,大多数4S店喷漆烤漆使用油基涂料,其中作为溶剂的挥发性有机物(VOCs)具有光化学活性,当排放到大气中,是形成细粒子(PM2.5)和臭氧的重要前体物质,从而增强温室效应,同时在环境中具有累积性和持久性等特点。研究表明,不同地区的大气中半挥发或不挥发的有机物在PM2.5细粒子中的比重占到20%~40%左右,还有部分的大气细粒子由VOCs转化而来。

2、国内VOCs处置技术

大气污染防治既是重大民生问题,也是经济升级的重要抓手[3]。从处理方式来看,VOCs污染控制技术分为破坏性、非破坏性方法,破坏性的方法是由化学或生化反应,用光、热、微生物和催化剂将VOCs转化成CO2和H2O等无毒无机小分子化合物。非破坏性法是通过物理方法,控制温度、压力或用选择性渗透和选择性吸附剂等来富集和分离挥发性有机物。它们分别应用于不同的场合。

对于高浓度(>5000mg/m3)或比较昂贵的有机废气,宜采用吸收法、冷凝法等加以回收;对于中等浓度(500~5000mg/m3)的有机废气采用直接燃烧、催化燃烧、生物过滤等,对于低浓度(<500mg/m3)的有机废气一般采用吸附法、低温等离子技术、光催化技术等。

2.1适用于高浓度(>5000mg/m3)的有机废气

2.1.1吸收法

用溶液、溶剂或清水吸收工业废气中的挥发性气体,使其与废气分离的方法叫做吸收法。吸收法适合较高浓度的废气回收,去除效率高,投资低,能耗小,安全可靠,但操作条件要求苛刻,吸收剂消耗量大,需不断补充。

2.1.2冷凝法

冷凝法是用来回收VOCs的一种有效方法,其基本原理是利用气态污染物在不同的温度和压力下具有不同饱和蒸气压,通过降低温度和增加压力,使某些有机物凝结出来,使VOCs得以净化和回收。该方法适合沸点较高的有机物,具有回收纯度高、设备工艺简单、输出为液态油可直接利用等优点,但冷凝法要达标需要降到很低的温度,耗电量巨大,不是真正意义上的“节能减排”。

2.2适用于中等浓度(500~5000mg/m3)的有机废气

2.2.1燃烧法

燃烧法分直接燃烧法和催化燃烧法。

(1)直接燃烧:直接燃烧技术将废气作燃料加热到有机溶剂的燃点温度以上(760℃~980℃)燃烧净化,适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气或者燃烧时热值较大的废气,优点是净化效率高,净化彻底,基本没有有机副产物。但缺点是燃烧室温度过高,有较大的安全隐患。

(2)催化燃烧:催化燃烧技术是借助催化剂使VOCs在较低的起燃温度条件下进行无火焰燃烧分解成二氧化碳和水蒸气,用于处理可燃或者在高温下可分解的有机气体,适合于较高浓度没有回收价值的混合有机废气。该技术的优点是降低燃烧温度,提高能量利用率;无焰燃烧产生的热流温度适中,无需冷却空气稀释,提高了热效。但是该技术的气体燃烧反应条件非常苛刻,需高温、高空气和高水蒸气分压;催化剂须具备高活性、高热稳定性,抗中毒。

2.2.2生物过滤

利用微生物的新陈代谢过程对多种有机物和某些无机物进行生物降解,可以有效去除工业废气中的污染物质,此即为处理有机废气的生物法。该法处理效率高,工艺简单,费用低,无二次污染,但对高浓度、生物降解性差及难生物降解的VOCs去除率低。

2.3适用于低浓度(<500mg/m3)的有机废气

2.3.1吸附法

吸附技术是最为经典和常用的气体净化技术,也是目前工业VOCs治理的主流技术之一。活性炭因其具有大比表面积和微孔结构而广泛应用于吸附回收有机气体。活性炭适用于低浓度的各种污染物,活性炭价格不高,能源消耗低,应用起来比较经济,通过脱附冷凝可回收溶剂有机物,应用方便,只与空气相接触就可以发挥作用。但是该法存在的主要问题是由于混合气体中存在大量水蒸气会导致活性炭的使用寿命较短,因此需要经常更换活性炭,造成了回收处理成本的增加。

编辑:张伟

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