1 我國汽車制造業(yè)面臨的環(huán)境問題

早在20 世紀(jì)70 年代，人們就逐漸開始認(rèn)識到傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展模式給人類的生存所帶來的危機，開始尋找適合人類社會的可持續(xù)發(fā)展模式。在傳統(tǒng)工業(yè)中汽車制造業(yè)是重要組成部分，而就汽車制造業(yè)本身來講，它也是一個龐大的制造系統(tǒng)工程，在原材料利用、產(chǎn)品制造和報廢處理等諸多環(huán)節(jié)中都伴隨著大量的資源消耗，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，我國的汽車制造企業(yè)理應(yīng)在汽車制造過程中充分考慮資源和環(huán)境的因素，為我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

自20 世紀(jì)90 年代以來，我國的汽車生產(chǎn)量和銷售量一直呈現(xiàn)持續(xù)地高增長態(tài)勢。到2009 年我國汽車產(chǎn)銷雙雙超過1 200 萬輛，中國已成為世界第一汽車生產(chǎn)國。雖然，我國汽車生產(chǎn)和銷售勢頭均良好，但實際上我國汽車制造過程中廢氣、廢液、粉塵等污染處理技術(shù)較國際先進水平相比存在著一定的差距，全國各地相繼出現(xiàn)由于汽車制造過程產(chǎn)生的廢氣、廢液和粉塵未得到及時合理地處理，導(dǎo)致環(huán)境污染、人身傷害等事件頻發(fā)。由此可見，汽車制造過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染已不容忽視，急需對其進行系統(tǒng)的治理和規(guī)劃。

汽車制造業(yè)的工藝流程中，汽車涂裝工藝在整車、零配件生產(chǎn)等工藝中均要使用，所以在汽車制造過程中，涂裝工藝是工藝流程最長、技術(shù)復(fù)雜程度最高的環(huán)節(jié)之一，也是目前公認(rèn)的汽車制造過程中產(chǎn)生三廢排放最多的環(huán)節(jié)之一，是汽車行業(yè)排污系數(shù)研究中的重點。本文著重討論汽車制造業(yè)中產(chǎn)生污染最為嚴(yán)重的涂裝工藝環(huán)節(jié)，分析汽車噴涂工藝過程中廢水、廢氣和固體廢棄物產(chǎn)生的環(huán)節(jié)及其污染成分，并在此分析基礎(chǔ)上提出可能的治理措施。希望通過本文的分析能夠為汽車制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展計劃的制定和執(zhí)行提供相關(guān)的信息，為汽車制造業(yè)的行業(yè)準(zhǔn)入提供環(huán)節(jié)角度的決策參考信息，也為保證涂裝作業(yè)人員的健康安全和自然環(huán)境的保護提供有益的理論支持。

2 汽車涂裝工藝環(huán)節(jié)的污染產(chǎn)生

汽車制造業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染，主要來源于生產(chǎn)工藝流程中大量使用的化學(xué)品材料。在汽車制造整個環(huán)節(jié)中，汽車噴涂工藝包括前處理、電泳、油漆噴涂等工序，這些工序中均要使用大量的化學(xué)品材料，這也就導(dǎo)致了污染的產(chǎn)生。噴涂工藝中產(chǎn)生的污染從污染治理技術(shù)的角度出發(fā)，根據(jù)物理化學(xué)狀態(tài)可以分為廢氣、廢水、固體廢棄物三大類，各類污染依據(jù)所使用的材料和工序不同又具有不同的特點。

2.1 汽車涂裝工藝中廢水的產(chǎn)生

對于涂裝廢水來說，主要產(chǎn)生在涂裝的前處理和電泳涂裝生產(chǎn)過程中。汽車噴涂工藝環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水中往往含有酸、堿、有機溶劑、金屬鹽類、有機樹脂、顏料、化學(xué)填料等有害化學(xué)物質(zhì)。主要又可以分為以下4 類:

( 1)脫脂廢水: 來源于前處理堿洗去油工藝，因為待涂件在涂裝前要將其表面油污等雜質(zhì)清洗干凈。常用的清洗液是含表面活性劑的堿性脫脂劑。該工序會連續(xù)排放含污染物濃度相對較低的漂洗廢水，以及定期排放含高濃度污染物的清槽廢水。主要污染物為石油類、COD、LAS、pH 等。

( 2) 磷化廢水: 來源于前處理磷化清洗工藝。該工序所用磷化液為酸式磷酸鹽、氧化劑和各種添加劑。其使用一定時間后必須定期排放，污染物濃度相對較高。該部分廢水主要成分為磷酸根、及金屬離子等。

( 3) 電泳超濾廢水: 來源于電泳超濾工藝。電泳工序所用涂料主要是陰( 陽) 離子樹脂和對應(yīng)的中和劑。排放的廢水中主要有高濃度的超濾液和電泳倒槽液以及低濃度電泳清洗液。因此其主要成分為高分子有機化合物、表面活性劑、低分子溶劑、顏料等。

( 4) 噴漆循環(huán)水: 來源于噴漆室漆霧捕捉裝置。該工序利用循環(huán)水來吸附帶漆霧的空氣，達(dá)到凈化空氣的目的。排放的廢水中含有大量的低分子有機溶濟、細(xì)漆渣等。

2.2 汽車噴涂工藝中廢氣的產(chǎn)生

汽車噴涂工藝制造過程產(chǎn)生的廢氣主要來源于噴涂過程中散發(fā)的漆霧和溶劑揮發(fā)的蒸氣。尤其溶劑蒸氣是一種毒性很大的氣體物質(zhì)，一般液態(tài)涂料中溶劑含量占50% ～ 60% ( 硝基涂料甚至高達(dá)80%) ，這些溶劑在涂裝過程中全部都能揮發(fā)成氣體，從而對工作人員和周圍環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。

涂裝廢氣在汽車制造過程中主要產(chǎn)生于3 個環(huán)節(jié)中:

( 1) 噴漆室的排氣中。為了維持噴漆室內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，噴漆室內(nèi)的換氣風(fēng)速一般都控制在0. 25 ～ 1. 0 m/s。因此噴漆過程中產(chǎn)生的廢氣主要集中噴漆室的排氣中。

( 2) 晾干室的排氣中。晾干室的作用是使被涂物在涂裝后，烘干或強制干燥前，使涂膜中的一部分溶劑揮發(fā)而形成良好的涂膜。因此這種廢氣中僅含有溶劑蒸氣，幾乎不含有漆霧。

( 3) 烘干室的排氣中。烘干室的作用就是是使被涂物表面的涂層，經(jīng)過烘干或者干燥，能夠快速形成良好的涂層。因此從烘干室排出的廢氣中，一般含有涂料系統(tǒng)排出的和燃料系統(tǒng)排出的廢氣。

2.3 汽車涂裝工藝中固體廢棄物的產(chǎn)生

汽車涂裝工藝過程中所產(chǎn)生的固體廢棄物包括工藝反應(yīng)中產(chǎn)生的各種固體廢渣、廢涂料處理產(chǎn)生的固體廢渣及涂裝設(shè)備、工夾具清潔產(chǎn)生的固體廢渣和各種廢棄包裝材料四種類型。具體來源，一般可以分為以下3 類:

( 1) 涂料廢渣。涂料廢渣呈現(xiàn)固態(tài)或者半固態(tài)，主要為膩子、已膠凝的涂料等失去流動性的組成、噴漆室的廢漆渣、刷落的舊涂膜、水處理后的沉渣、廢的水性涂料等。

( 2) 水性沉渣。如磷化沉渣、水處理后的沉渣、廢的水性涂料。

( 3) 廢的涂料桶、油布、手套以及修補涂裝遮蔽用的紙類等。

3 汽車涂裝工藝污染物的治理措施

3.1 涂裝過程中廢氣的治理措施

許多制造業(yè)生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生大氣污染，這些大氣污染物不能簡單地直接排放到大氣中，不能用處理廢液和廢渣的方法處理，也不能直接送到公共處理廠集中處理，這些氣態(tài)污染物必須得到場內(nèi)控制。同樣地，汽車制造過程中涂裝工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢氣，也需得到場內(nèi)控制，以防其擴散到大氣中導(dǎo)致進一步污染。通常汽車涂裝工藝中產(chǎn)生的廢氣，可以采用以下方法進行治理。

( 1) 活性碳吸附法。這種方法是采用活性碳作為物理吸附劑，利用其毛細(xì)管的凝聚作用和分子間的引力，把有害物質(zhì)吸附在活性碳表面，使廢氣得到凈化。該方法的優(yōu)點是: 可回收溶劑，可凈化低濃度、低溫的廢氣，不需加熱。缺點是: 需要預(yù)處理除去漆霧、粉塵、煙、油等雜質(zhì)，高溫廢氣需要冷卻。

( 2) 觸媒燃燒法。這種方法是將含有機溶劑的氣體加熱至200 ～ 400 ℃，此時將氣體通過觸媒層，進行氧化反應(yīng)，這樣可以在較低溫度下燃燒，熱能消耗少。其優(yōu)點是: 裝置較小、燃料費用低、NOx生成少。缺點是: 需要良好的預(yù)處理，催化劑和設(shè)備價格較貴等。

( 3) 直接燃燒法。直接燃燒法是將含有機溶劑的氣體加熱至600 ～ 800 ℃，使其直接燃燒，進行氧化反應(yīng)，分解為二氧化碳和水。優(yōu)點是: 操作簡單、養(yǎng)護容易，不需預(yù)處理，有機物可完全燃燒，有利于凈化高濃度廢氣; 燃燒熱可作為烘干室的熱源，綜合利用。缺點是: 當(dāng)NOx排氣增大，當(dāng)單獨處理時，燃燒費用較大。

( 4) 采用低VOC 或無VOC 的環(huán)保型涂料( 高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料等) 替代有機溶劑型涂料。這種方法能夠較徹底地解決VOC( 揮發(fā)性有機化合物) 對大氣的污染，可以說是一種治本措施。低VOC 或無VOC 的環(huán)保型涂料在涂料方面不是簡單地減少有機溶劑的用量，而是保持施工性能( 如施工黏度) 基本不變的情況下，重新設(shè)計或調(diào)整配方，采用新型樹脂的涂料，采用水性涂料和粉末涂料替代溶劑型涂料，從而達(dá)到降低VOC 的效果。

( 5) 提高涂著效率，尤其是提高噴涂作業(yè)場合的涂著效率。具體的方法為: ①將手工空氣噴涂實現(xiàn)低壓化、靜電化( 用空氣靜電噴槍替代一般的空氣噴槍) ; ②克服人為因素，例如操作工人的熟練程度、責(zé)任心和身體狀況等，采用自動靜電噴涂替代手工噴涂; ③采用機器人自動杯式靜電噴涂替代往復(fù)式自動杯式靜電噴涂，以及噴涂條件合理化和控制智能化等措施來減少過噴涂，提高涂著效率。

3.2 涂裝過程中固體廢棄物的治理措施

工業(yè)生產(chǎn)都會產(chǎn)生固體廢物，汽車涂裝工藝也不例外。如，擦拭涂料用的被沾污的棉紗、棉布等都含有大量涂料。而樹脂這類的溶劑有些含有較多的雙鍵，雙鍵比較容易和空氣中的氧發(fā)生氧化作用，放出一定的熱。此時，若其放出的熱聚積不散，就會逐漸達(dá)到被沾污棉紗、棉布的自燃點而發(fā)生自燃。

所以必須對汽車涂裝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物進行安全且衛(wèi)生的處理。通常汽車制造業(yè)采用的治理措施，主要是從兩個方面考慮和規(guī)劃的。

( 1) 減少廢渣的產(chǎn)生。通過減少廢渣產(chǎn)生量的方法，在一定程度上降低涂裝工藝環(huán)節(jié)污染物的產(chǎn)生，達(dá)到保護環(huán)境的目的。

( 2) 科學(xué)的處理工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。對于固體廢物來說，通常的處理方法一般為填埋和焚燒。但是在處理的時候要注意幾點:

①要盡可能地考慮回收和再利用涂裝工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。如含鉛、含硫量低的廢渣可以進行焚燒處理，但應(yīng)盡量回收進行再利用。

②固體廢棄物應(yīng)分類收集，按廢渣的種類進行適宜的處理。

③要防止在焚燒時產(chǎn)生二次污染。如，焚燒含有氯化橡膠涂料、聚氯乙烯樹脂涂料的棉布、棉紗等的時候，由于這兩種涂料燃燒均會產(chǎn)生氯氣，如果不及時處理的話，就會對大氣造成污染，從而形成二次污染。

④如果固體廢棄物體積過大，如涂料渣若呈大塊狀，不能原封不動地投入焚燒爐。同時為防止廢氣中的微粉塵對大氣的污染，除設(shè)置有害氣體吸收裝置外，還必須配置靜電除塵裝置和抽引式洗滌器，并經(jīng)常注意爐內(nèi)溫度和燃燒狀況，防止異常燃燒，產(chǎn)生惡臭和黑濃煙。

3.3 涂裝過程中廢水的防治措施

汽車涂裝制造過程排放的工業(yè)廢水在成分、濃度、體積等方面差別很大。因此，基于汽車涂裝廢水的特點，對汽車涂裝過程工業(yè)廢水的處理，需要根據(jù)具體情況進行具體分析。

首先，根據(jù)要求，磷化清槽廢液、電泳清槽廢液、超濾浸槽液等危險廢物嚴(yán)禁直接進污水處理站。應(yīng)根據(jù)危廢減量化的原則，對這些廢液進行中和以及混凝沉淀處理。處理后，上清液全部進入污水處理站的相應(yīng)處理系統(tǒng); 底部污泥則經(jīng)過壓濾得到干化污泥，作為危廢送有資質(zhì)單位處置，不得外排。而壓濾過程產(chǎn)生的廢液也要送與污水處理站處理。

其次，電泳清洗廢水、磷化清洗廢水均含第一類污染物Pb、Ni，根據(jù)GB8978 － 1996，第一類污染物必須在到達(dá)車間排放口時達(dá)標(biāo)。因此。對這兩類廢水要在車間設(shè)預(yù)處理設(shè)備，采用中和沉淀處理達(dá)標(biāo)后方可進入污水處理總站。

最后，對于涂裝車間的打磨廢水，應(yīng)在車間打磨工序經(jīng)沉淀處理后循環(huán)再利用，以減少廢水的外排量。當(dāng)然，汽車涂裝工藝的廢水處理技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷地推陳出新，如高壓脈沖電凝法、P2 Zero 概念法，或者改進絮凝劑等等。

4 結(jié)語

綜上所述，涂裝工藝是汽車制造過程中產(chǎn)生污染物最多的環(huán)節(jié)，是汽車行業(yè)排污系數(shù)研究中的重點。因此，如若汽車涂裝作業(yè)所產(chǎn)生的廢氣、廢水、固體廢棄物不加以控制和治理的話，會對環(huán)境和人類的身體健康帶來危害，尤其在目前汽車需求量逐年加劇的情況下，這種危害就更應(yīng)該引起人們和政府的高度重視，因此，就更應(yīng)系統(tǒng)的研究和分析汽車涂裝工藝過程中的污染物產(chǎn)生情況，合理地設(shè)計和執(zhí)行相關(guān)污染的治理措施，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，力爭將汽車涂裝工藝過程中的危害降低到最小程度，確保環(huán)境和人類自身的安全。