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1、汽车涂装工艺对环境的污染及其治理措施1 我国汽车制造业面临的环境问题早在20 世纪70 年代，人们就逐渐开始认识到传统的工业发展模式给人类的生存所带来的危机，开始寻找适合人类社会的可持续发展模式。在传统工业中汽车制造业是重要组成部分，而就汽车制造业本身来讲，它也是一个庞大的制造系统工程，在原材料利用、产品制造和报废处理等诸多环节中都伴随着大量的资源消耗，对环境造成了严重的负面影响。因此，我国的汽车制造企业理应在汽车制造过程中充分考虑资源和环境的因素，为我国经济社会的可持续发展做出应有的贡献。自20 世纪90 年代以来，我国的汽车生产量和销售量一直呈现持续地高增长态势。到2009 年我国汽车产销
2、双双超过1 200 万辆，中国已成为世界第一汽车生产国。虽然，我国汽车生产和销售势头均良好，但实际上我国汽车制造过程中废气、废液、粉尘等污染处理技术较国际先进水平相比存在着一定的差距，全国各地相继出现由于汽车制造过程产生的废气、废液和粉尘未得到及时合理地处理，导致环境污染、人身伤害等事件频发。由此可见，汽车制造过程中产生的环境污染已不容忽视，急需对其进行系统的治理和规划。汽车制造业的工艺流程中，汽车涂装工艺在整车、零配件生产等工艺中均要使用，所以在汽车制造过程中，涂装工艺是工艺流程最长、技术复杂程度最高的环节之一，也是目前公认的汽车制造过程中产生三废排放最多的环节之一，是汽车行业排污系数研究中
3、的重点。本文着重讨论汽车制造业中产生污染最为严重的涂装工艺环节，分析汽车喷涂工艺过程中废水、废气和固体废弃物产生的环节及其污染成分，并在此分析基础上提出可能的治理措施。希望通过本文的分析能够为汽车制造业的可持续发展计划的制定和执行提供相关的信息，为汽车制造业的行业准入提供环节角度的决策参考信息，也为保证涂装作业人员的健康安全和自然环境的保护提供有益的理论支持。2 汽车涂装工艺环节的污染产生汽车制造业生产过程中产生的环境污染，主要来源于生产工艺流程中大量使用的化学品材料。在汽车制造整个环节中，汽车喷涂工艺包括前处理、电泳、油漆喷涂等工序，这些工序中均要使用大量的化学品材料，这也就导致了污染的产生
4、。喷涂工艺中产生的污染从污染治理技术的角度出发，根据物理化学状态可以分为废气、废水、固体废弃物三大类，各类污染依据所使用的材料和工序不同又具有不同的特点。2.1 汽车涂装工艺中废水的产生对于涂装废水来说，主要产生在涂装的前处理和电泳涂装生产过程中。汽车喷涂工艺环节中产生的废水中往往含有酸、碱、有机溶剂、金属盐类、有机树脂、颜料、化学填料等有害化学物质。主要又可以分为以下4 类:( 1)脱脂废水: 来源于前处理碱洗去油工艺，因为待涂件在涂装前要将其表面油污等杂质清洗干净。常用的清洗液是含表面活性剂的碱性脱脂剂。该工序会连续排放含污染物浓度相对较低的漂洗废水，以及定期排放含高浓度污染物的清槽废水。
5、主要污染物为石油类、COD、LAS、pH 等。( 2) 磷化废水: 来源于前处理磷化清洗工艺。该工序所用磷化液为酸式磷酸盐、氧化剂和各种添加剂。其使用一定时间后必须定期排放，污染物浓度相对较高。该部分废水主要成分为磷酸根、及金属离子等。( 3) 电泳超滤废水: 来源于电泳超滤工艺。电泳工序所用涂料主要是阴( 阳) 离子树脂和对应的中和剂。排放的废水中主要有高浓度的超滤液和电泳倒槽液以及低浓度电泳清洗液。因此其主要成分为高分子有机化合物、表面活性剂、低分子溶剂、颜料等。( 4) 喷漆循环水: 来源于喷漆室漆雾捕捉装置。该工序利用循环水来吸附带漆雾的空气，达到净化空气的目的。排放的废水中含有大量的
6、低分子有机溶济、细漆渣等。2.2 汽车喷涂工艺中废气的产生汽车喷涂工艺制造过程产生的废气主要来源于喷涂过程中散发的漆雾和溶剂挥发的蒸气。尤其溶剂蒸气是一种毒性很大的气体物质，一般液态涂料中溶剂含量占50% 60% ( 硝基涂料甚至高达80%) ，这些溶剂在涂装过程中全部都能挥发成气体，从而对工作人员和周围环境产生极大的危害。涂装废气在汽车制造过程中主要产生于3 个环节中:( 1) 喷漆室的排气中。为了维持喷漆室内的作业环境，喷漆室内的换气风速一般都控制在0. 25 1. 0 m/s。因此喷漆过程中产生的废气主要集中喷漆室的排气中。( 2) 晾干室的排气中。晾干室的作用是使被涂物在涂装后，烘干或
7、强制干燥前，使涂膜中的一部分溶剂挥发而形成良好的涂膜。因此这种废气中仅含有溶剂蒸气，几乎不含有漆雾。( 3) 烘干室的排气中。烘干室的作用就是是使被涂物表面的涂层，经过烘干或者干燥，能够快速形成良好的涂层。因此从烘干室排出的废气中，一般含有涂料系统排出的和燃料系统排出的废气。2.3 汽车涂装工艺中固体废弃物的产生汽车涂装工艺过程中所产生的固体废弃物包括工艺反应中产生的各种固体废渣、废涂料处理产生的固体废渣及涂装设备、工夹具清洁产生的固体废渣和各种废弃包装材料四种类型。具体来源，一般可以分为以下3 类:( 1) 涂料废渣。涂料废渣呈现固态或者半固态，主要为腻子、已胶凝的涂料等失去流动性的组成、喷
8、漆室的废漆渣、刷落的旧涂膜、水处理后的沉渣、废的水性涂料等。( 2) 水性沉渣。如磷化沉渣、水处理后的沉渣、废的水性涂料。( 3) 废的涂料桶、油布、手套以及修补涂装遮蔽用的纸类等。3 汽车涂装工艺污染物的治理措施3.1 涂装过程中废气的治理措施许多制造业生产过程中都会产生大气污染，这些大气污染物不能简单地直接排放到大气中，不能用处理废液和废渣的方法处理，也不能直接送到公共处理厂集中处理，这些气态污染物必须得到场内控制。同样地，汽车制造过程中涂装工艺环节产生的废气，也需得到场内控制，以防其扩散到大气中导致进一步污染。通常汽车涂装工艺中产生的废气，可以采用以下方法进行治理。( 1) 活性碳吸附法
9、。这种方法是采用活性碳作为物理吸附剂，利用其毛细管的凝聚作用和分子间的引力，把有害物质吸附在活性碳表面，使废气得到净化。该方法的优点是: 可回收溶剂，可净化低浓度、低温的废气，不需加热。缺点是: 需要预处理除去漆雾、粉尘、烟、油等杂质，高温废气需要冷却。( 2) 触媒燃烧法。这种方法是将含有机溶剂的气体加热至200 400 ，此时将气体通过触媒层，进行氧化反应，这样可以在较低温度下燃烧，热能消耗少。其优点是: 装置较小、燃料费用低、NOx生成少。缺点是: 需要良好的预处理，催化剂和设备价格较贵等。( 3) 直接燃烧法。直接燃烧法是将含有机溶剂的气体加热至600 800 ，使其直接燃烧，进行氧化
10、反应，分解为二氧化碳和水。优点是: 操作简单、养护容易，不需预处理，有机物可完全燃烧，有利于净化高浓度废气; 燃烧热可作为烘干室的热源，综合利用。缺点是: 当NOx排气增大，当单独处理时，燃烧费用较大。( 4) 采用低VOC 或无VOC 的环保型涂料( 高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料等) 替代有机溶剂型涂料。这种方法能够较彻底地解决VOC( 挥发性有机化合物) 对大气的污染，可以说是一种治本措施。低VOC 或无VOC 的环保型涂料在涂料方面不是简单地减少有机溶剂的用量，而是保持施工性能( 如施工黏度) 基本不变的情况下，重新设计或调整配方，采用新型树脂的涂料，采用水性涂料和粉末涂料替代溶剂型
11、涂料，从而达到降低VOC 的效果。( 5) 提高涂着效率，尤其是提高喷涂作业场合的涂着效率。具体的方法为: 将手工空气喷涂实现低压化、静电化( 用空气静电喷枪替代一般的空气喷枪) ; 克服人为因素，例如操作工人的熟练程度、责任心和身体状况等，采用自动静电喷涂替代手工喷涂; 采用机器人自动杯式静电喷涂替代往复式自动杯式静电喷涂，以及喷涂条件合理化和控制智能化等措施来减少过喷涂，提高涂着效率。3.2 涂装过程中固体废弃物的治理措施工业生产都会产生固体废物，汽车涂装工艺也不例外。如，擦拭涂料用的被沾污的棉纱、棉布等都含有大量涂料。而树脂这类的溶剂有些含有较多的双键，双键比较容易和空气中的氧发生氧化作
12、用，放出一定的热。此时，若其放出的热聚积不散，就会逐渐达到被沾污棉纱、棉布的自燃点而发生自燃。所以必须对汽车涂装过程中产生的固体废弃物进行安全且卫生的处理。通常汽车制造业采用的治理措施，主要是从两个方面考虑和规划的。( 1) 减少废渣的产生。通过减少废渣产生量的方法，在一定程度上降低涂装工艺环节污染物的产生，达到保护环境的目的。( 2) 科学的处理工艺过程中产生的固体废弃物。对于固体废物来说，通常的处理方法一般为填埋和焚烧。但是在处理的时候要注意几点:要尽可能地考虑回收和再利用涂装工艺过程中产生的固体废弃物。如含铅、含硫量低的废渣可以进行焚烧处理，但应尽量回收进行再利用。固体废弃物应分类收集，
13、按废渣的种类进行适宜的处理。要防止在焚烧时产生二次污染。如，焚烧含有氯化橡胶涂料、聚氯乙烯树脂涂料的棉布、棉纱等的时候，由于这两种涂料燃烧均会产生氯气，如果不及时处理的话，就会对大气造成污染，从而形成二次污染。如果固体废弃物体积过大，如涂料渣若呈大块状，不能原封不动地投入焚烧炉。同时为防止废气中的微粉尘对大气的污染，除设置有害气体吸收装置外，还必须配置静电除尘装置和抽引式洗涤器，并经常注意炉内温度和燃烧状况，防止异常燃烧，产生恶臭和黑浓烟。3.3 涂装过程中废水的防治措施汽车涂装制造过程排放的工业废水在成分、浓度、体积等方面差别很大。因此，基于汽车涂装废水的特点，对汽车涂装过程工业废水的处理，
14、需要根据具体情况进行具体分析。首先，根据要求，磷化清槽废液、电泳清槽废液、超滤浸槽液等危险废物严禁直接进污水处理站。应根据危废减量化的原则，对这些废液进行中和以及混凝沉淀处理。处理后，上清液全部进入污水处理站的相应处理系统; 底部污泥则经过压滤得到干化污泥，作为危废送有资质单位处置，不得外排。而压滤过程产生的废液也要送与污水处理站处理。其次，电泳清洗废水、磷化清洗废水均含第一类污染物Pb、Ni，根据GB8978 1996，第一类污染物必须在到达车间排放口时达标。因此。对这两类废水要在车间设预处理设备，采用中和沉淀处理达标后方可进入污水处理总站。最后，对于涂装车间的打磨废水，应在车间打磨工序经沉
15、淀处理后循环再利用，以减少废水的外排量。当然，汽车涂装工艺的废水处理技术随着科学技术的发展也在不断地推陈出新，如高压脉冲电凝法、P2 Zero 概念法，或者改进絮凝剂等等。4 结语综上所述，涂装工艺是汽车制造过程中产生污染物最多的环节，是汽车行业排污系数研究中的重点。因此，如若汽车涂装作业所产生的废气、废水、固体废弃物不加以控制和治理的话，会对环境和人类的身体健康带来危害，尤其在目前汽车需求量逐年加剧的情况下，这种危害就更应该引起人们和政府的高度重视，因此，就更应系统的研究和分析汽车涂装工艺过程中的污染物产生情况，合理地设计和执行相关污染的治理措施，制定相关的标准和规程，力争将汽车涂装工艺过程中的危害降低到最小程度，确保环境和人类自身的安全。
