重庆市汽车制造业VOCs排放量及治理设施调查

李翰青，钱珍余，陈召沪，周 玉，冯 婧

(1．重庆市生态环境监测中心，重庆 401147；2.重庆市挥发性有机污染物治理与应用评估工程中心，重庆 401147)

1 引言

重庆市位于我国内陆西南、长江上游地区，是我国中西部地区唯一的直辖市。重庆市是我国重要的先进制造业中心，其中汽车制造业和电子信息产业在我国具有重要地位[1]。

20世纪50年代，重庆市汽车工业发端于重庆长安机器制造厂，经过几十年来的发展，汽车制造业已成为重庆市经济支柱性产业之一，涵盖10多家整车企业和1000多家规模以上配套企业的产业。2017年重庆市汽车整车产量299.82万量，占全国总产量的10.0%，汽车制造业产值为4663亿元，约占当年全市工业产值的22.02%[2]。

挥发性有机物(VolatileOrganic Compounds，VOCs)在我国并没有明确的定义，世界卫生组织将VOCs定义为在常温下，沸点50～260 ℃的各种有机化合物[3]；美国等发达国家则倾向将VOCs定义为可参与大气光化学反应的有机化合物[4，5]。VOCs通常可以分为非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等大类[6]。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物，进而引发霾、光化学烟雾等大气环境问题[7，8]，并且会严重威胁人民群众的身体健康[9]。部分VOCs还具有易燃易爆特性，具有一定的安全风险[10]。汽车制造业的VOCs主要排放来源为汽车生产中的涂装、发泡、注塑等工序，特别是涂装过程中会释放大量VOCs[11]。

为摸清重庆市汽车制造业VOCs排放情况，笔者对重庆市汽车制造业VOCs排放状况进行了详细调查研究，以利于为下一步制定VOCs减排计划、全过程VOCs管控、研发高效能的VOCs控制技术等工作奠定坚实的数据支撑，促进重庆市及全国汽车制造业绿色发展和可持续发展。

2 调查对象

通过资料收集与现场调研，收集整理了重庆市第二次全国污染源普查有关资料，主要包括重庆市汽车制造业企业涉及VOCs排放的主要工艺类型、各环节产排污量，治理设施情况等数据；并对其中涉及VOCs排放的重点企业进行了现场调研，主要调查了企业有关治理设施运行情况。

3 结论

3.1 重庆市汽车制造业VOCs排放量

经过调查统计，重庆市汽车制造企业共计895家，其中大型企业36家、中型企业122家、小型企业414家、微型企业323家。重庆市汽车制造企业年VOCs排放量共计约为8056.6 t，占全市工业源排放量的14.99%，是工业VOCs重要的排放来源之一。重庆市汽车制造业主要集中于中心城区(包括渝中区、大渡口区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、北碚区、渝北区、巴南区)。中心城区汽车制造业VOCs排放量为4918.5 t，占中心城区工业源VOCs排放量的31.51%。

大中型企业数量和小微型企业数量分别约占汽车制造企业总数的18%和82%，而其VOCs排放量占比分别为81%和19%。大中型企业是VOCs排放的主力，不同规模企业VOCs排放量占比详见图1。

图1 不同规模企业VOCs排放量占比

汽车制造业涉及VOCs排放的工序主要有涂装、树脂纤维加工、粘连、铸造、热处理、清洗、检测等工序。其中涂装工序是汽车制造业VOCs排放量最大的工序，占汽车制造业VOCs排放量的92%。汽车制造业各工序VOCs排放量占比详见图2。

图2 汽车制造业各工序VOCs排放量占比

重庆市汽车制造业年涂装工序VOCs排放量为7494.7 t，主要涉及的工艺环节包括电泳底漆，电泳底漆烘干，浸底漆，浸底漆烘干，腻子烘干，喷胶,喷胶后烘干，喷漆，喷漆后烘干，喷塑后烘干，溶剂擦拭等环节。各环节VOCs产生量、排放量及去除率占比如表1所示，涂装工序的VOCs排放主要来源于喷漆、喷漆后烘干以及溶剂擦拭环节，合计占比90.84%。

表1 涂装工序各环节VOCs产排污情况

从涂装工序VOCs排放形式来看，VOCs无组织排放比例较大，占汽车制造业涂装工序VOCs总排放量的47%。汽车制造业涂装工序VOCs不同排放形式的排放量占比详见图3。其中，大中型企业是VOCs无组织排放的主力，占该行业涂装工序无组织排放量的92%，废气总体收集率为79%。不同规模企业涂装工序VOCs不同排放形式的排放量详见图4。

图3 汽车制造业涂装工序VOCs不同排放形式排放量占比

图4 不同规模企业涂装工序VOCs不同排放形式排放量

3.2 重庆市汽车制造业VOCs治理设施现状

重庆市汽车制造业涂装工序VOCs治理设施主要包括以下几种类型：

(1)光催化法，包括光催化和光解。

(2)低温等离子体法。

(3)热力燃烧法，包括直接燃烧法和蓄热式热力燃烧法。

(4)催化燃烧法，包括直接催化燃烧法和蓄热式催化燃烧法。

(5)吸附法。

(6)组合技术处理方法，包括吸附+催化燃烧法和吸附+热力燃烧法。

光催化法、低温等离子体法处理效率最低，均不到10%；吸附法治理设施处理效率也只有4%～18%；热力燃烧法、催化燃烧法和组合技术处理法治理设施处理效率波动较大，最低仅有7%，最高可达85%，治理效率主要受VOCs成分、浓度、风量、设备运行情况、催化剂等情况影响，其中催化燃烧法总体处理效率较高，可达30%～77%。

鉴于目前重庆市汽车行业大中型企业VOCs总体削减率偏低，与管理目标尚存一定的差距，为查找相关原因，笔者对部分企业VOCs治理设施运行情况进行现场调研，发现以下问题。

(1)光催化法、低温等离子体法、吸附法等治理技术VOCs削减率偏低，主要原因是在治理工艺设计，治理设施运行、维护及管理等方面存在缺陷[12,13](表2)。

(2)热力燃烧法、催化燃烧法和组合治理技术等VOCs削减率不稳定的主要原因：治理设施控制参数设置不准确、前端的吸附材料未严格按照使用寿命更换、治理设施与有机废气排放特征匹配性差等[12,13]。

表2 重庆市汽车制造业涂装工序VOCs治理设施

(3)各种工艺存在的共性问题：不同程度存在无组织逸散，设施密封性差，废气收集率低。无组织逸散主要存在于喷漆室、烘干室、治理设施、循环水池间、调漆间、原料储存间等环节。喷漆室、烘干室、治理设施，大部分企业采取了负压抽风的方式进行废气收集，但设施密闭性差导致无组织逸散问题仍较严重；循环水池间、调漆间、原料储存间，密闭设施不完善，大部分企业未将废气接入治理设施，废气收集率较低(表3)。

表3 3种治理设施削减率偏低的原因分析

3.3 重庆市汽车制造业VOCs减排潜力分析

按照两种方案分别核算重庆市大中型汽车企业涂装工序VOCs的减排潜力。

方案一：将现有治理设施的VOCs收集率和处理效率提高到《重庆市主城区及合川区挥发性有机物污染治理工作方案》[14]规定的均高于90%，从而实现VOCs削减率大于81%。

方案二：对标先进省市的VOCs水平，将现有治理设施的VOCs收集率提高到《广东省表面涂装(汽车制造业)挥发性有机废气治理技术指南》[15]最高水平95%，处理效率根据工艺不同达到相应要求，其范围是80%～95%，因此VOCs削减率为76%～90%。

两种方案下可能达到的削减率见表4。

表4 现有治理设施可达到的削减率 %

重庆市现有排放量，按照两种方案，削减潜力分别为3338 t和3957 t，占汽车制造业现有排放量的41%、49%，均能够大幅降低汽车制造业VOCs排放量。

4 对策建议

4.1 首抓重点，分步实施

现阶段重点管控对象是大中型企业，大中型企业是VOCs排放的主力，削减空间大，按重庆治理要求和先进省市水平提高治理设施VOCs削减率，可分别再削减汽车制造业现排放量的41%、49%。下一步是小型企业，逐步推进小型企业安装适宜的VOCs治理设施。最后是微型企业，可根据实际情况安装设施或实行VOCs治理豁免政策。

4.2 聚焦问题，分类整改

(1)针对治理设施削减率低、不稳定：①设计缺陷：前端增设干燥装置以消除水汽对治理设施的影响；涂装工序部分环节无VOCs治理设施，建议企业将其接入现有治理设施。②运行、维护及管理缺陷：建立VOCs排放环节和治理设施的自查方案，制定设施检修计划，定期按照设备厂商提供方法进行检修和维护，填写主要信息和维护记录，建立VOCs管理年度台账；推广治理设施第三方运营模式，聘请专业团队提供设施运营服务。③治理设施与企业有机废气排放特征不匹配：推行“一厂一策”制度，聘请专业技术团队基于企业VOCs排放特征设计安装适宜的废气治理设施系统。

(2)针对无组织逸散：①涂料、稀释剂、清洗剂等原辅材料密闭存储，调配、使用、回收等过程应采用密闭设备或在密闭空间内操作，采用密闭管道或密闭容器输送。②喷漆室、烘干室、调漆间、循环水池间等VOCs无组织排放环节应提高设施密闭性，并配备有效的废气收集系统，提高废气收集率，通过末端治理削减VOCs排放。③推广使用先进的、自动化的生产设备及上漆率较高的涂装工艺(如静电喷涂)，减少空气喷涂技术的使用。④将厂界监控延伸到厂内，综合反映VOCs控制效果。

4.3 细化职责，强化管理

(1)完善企业设施运行管理台账的登记和报备制度，定期检查吸附、光催化材料更换情况、控制参数设置情况等。

(2)定期对VOCs泄露点、治理设施进出口进行跟踪监测，推进重点环节安装VOCs在线监测设施，加大对VOCs超标排放、治理设施未运行或不正常运行等违法行为的处罚力度。

(3)督促完全无治理设施的大中型企业安装适宜的治理设施。

(4)加大无人机、走航车、在线监控等科技监管手段的运用，提高环境执法监管的精准性，以有效减少VOCs排放。