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摘要：本文以汽车4S店喷漆房废气治理为研究对象，通过合理的设计参数计算，对原有的颗粒活性炭吸附装置进行改造，选择阻力系数小的蜂窝活性炭作为吸附剂，增加二级光氧催化设备对废气进行处理，解决了汽车4S店喷漆房废气治理不达标问题，从而减小喷漆车间废气对环境危害。
关键词：喷漆废气治理；UV光解；活性炭吸附；减少环境污染
1前言
随着汽车工业发展，汽车售后维修过程中喷漆烤漆环节产生废气排放问题。主要污染物有漆雾（颗粒物）、苯、甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。目前汽车4s店烤漆房多数采用水洗法或颗粒活性炭吸附法处理，由于考虑经营成本，众多4s店喷漆车间废气治理设备未按照合理的设计参数进行设计，只是在市场上随意采购一套治理设备，应付环保部门现场检查。随着政府部门对4S店废气进行有组织收集排放及在线监测，汽车4s店开始重新设计喷漆车间废气治理设备，以达到国家环保求。
2问题简述
南京某汽车4s店，在2014年采购1套喷漆烤漆房，喷漆烤漆房自带一套颗粒活性炭吸附废气处理设备，由于喷漆烤漆房设备厂家未对废气处理设备进行合理的参数计算，导致废气治理不达标。业主提供的废气参数如下：废气量Q约10000m3/h，甲苯浓度约40mg/m3，非甲烷总烃浓度约70mg/m3。
3解决问题参考标准
废气治理标准参考《北京市汽车污染物维修大气污染物排放标准》DB11/1228-2015苯系物达标浓度10mg/m3，非甲烷总烃达标浓度20mg/m3。
4解决问题方法
喷漆废气治理的效果，关键取决于漆雾捕集、二级光氧催化、活性炭吸附时间、废气处理系统阻力设计。废气治理流程简图见
4.1漆雾捕集
废气治理中漆雾的捕集方式对废气治理设备能否正常运行起到一个决定性的作用，无论后级废气治理采用什么方式，只要前处理做不好，只能保证你新建设备通过检测，环保部门随机抽检不会通过，因为后级设备很快失效。本次设计前处理采用玻璃漆雾过滤毡+滤袋过滤。
玻璃漆雾过滤毡采用PS-100：厚度50mm，终阻力约250Pa，额定风速0.7-1.75m/s，耐温度170度。
滤袋过滤采用F8中效过滤袋：框袋式，滤料采用无纺布，终阻力约150Pa。
4.2废气治理
废气处理是对废气中的苯系物及其它有机物通过裂解的方式最终生成CO2和H2O，对尚未分解的有机气体再采用活性炭吸附进行吸附处理。本次废气处理采用二级光氧催化+活性碳吸附的组合方式。
1二级光氧催化计算
（1）每小时甲苯的总摩尔质量10000x（40 20）÷1000÷92=2.17 mol
（2）1mol甲苯完全转化为C02和H20需要4453.6 kj/mol
（3）本案例理论上甲苯分解需要的能量约9664 kj
（4）150w波长185nm真空紫外灯每小时产生能量
150×0.09×3600÷1000=48.6kw
150w波长254nm真空紫外灯每小时产生能量
150×0.35×3600÷1000=189kw
（5）经计算：
50×48.6+40×189=9990 kj>9664 kj
波长185nm真空紫外灯采用50根
波长254nm真空紫外灯采用40根
2活性碳吸附计算
本次设计，在二级光氧催化后采用活性炭吸附主要目的：首先当前面喷漆浓度由于某种原因突然增高时，前级处理效率是一定，这时多余的笨系物和有机物就会被活性碳捕集。其次当前面光氧设备故障失效时，活性炭吸附设备可以在一段时间内，保证排出气体是达标的。
考虑活性炭更换便捷以及系统阻力小，本次设计采用蜂窝活性炭。
（1）活性炭体积
根据设计经验：活性炭箱的空塔气速在0.8-1.2m/s，计算初取1m/s。
d=（10000÷3600÷1）^0.5=1.67m
活性炭迎风截面：长=宽=1.7m
实际空塔气速：u=10000÷36001.7÷1.7≈0.96 m/s
活性炭长度取0.6m
按空塔气速计算废气经过活性炭的时间t=0.6÷0.96=0.625>0.5（s）
活性炭需要的总体积V=I，7×1.7×0.6=1.734m3
（2）吸附时间
活性炭堆积密度450kg/m3、VOCs吸附值取0.2g/g、动态吸附率0.8
1.734m3活性炭吸附VOCs总量m=1.734x450xO，2xO，8=124.8kg/h
考虑前端二级光氧催化设备出现故障，活性炭吸附设备能完全吸附有机废气量，保证废气排放能达标。本次设计活性炭吸附率取0.75。
VOCs排放总量m=10000×70×0.75×10-6=0.525kg
吸附时间t=124.8÷0.525=237h
（3）系统阻力计算
蜂窝活性炭尺寸100×1000×100mm，1600孔，壁厚0.5mm，空距2mm，空隙率0.64，比表面积1218。
蜂窝活性炭阻力降计算
△P/L=（150（1-ζ）3μU/ζ3dp2）+1.75（1-ζ）2pU2/ζ3dp）
dp=6（1-ζ）/a
△P=（（150×（1-0.64）3×0.0000185×0.96/0.643×0.001772）
+1.75（1-0.64）2×1.24×0.962/0.643×0.00177））x0.6=325Pa
玻璃漆霧过滤毡风阻250 Pa、滤袋风阻150 Pa、二级光氧风阻100 Pa、蜂窝活性炭吸附风阻325 Pa、管路系统风阻400 Pa。本次设计风阻安全系数取1.2
系统总压降△P=（250+150+100+325+400）x1.2=1470 Pa。
综上所述，风机选型参数：风量Q=10000m3/h、风压P=1500 Pa
5结语
通过选择合理的废气处理工艺，对废气数据进行合理的计算，目前该汽车4s店喷漆房废气治理系统运行状况良好，废气排放指标满足规范要求。
关键词：喷漆废气治理；UV光解；活性炭吸附；减少环境污染
1前言
随着汽车工业发展，汽车售后维修过程中喷漆烤漆环节产生废气排放问题。主要污染物有漆雾（颗粒物）、苯、甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。目前汽车4s店烤漆房多数采用水洗法或颗粒活性炭吸附法处理，由于考虑经营成本，众多4s店喷漆车间废气治理设备未按照合理的设计参数进行设计，只是在市场上随意采购一套治理设备，应付环保部门现场检查。随着政府部门对4S店废气进行有组织收集排放及在线监测，汽车4s店开始重新设计喷漆车间废气治理设备，以达到国家环保求。
2问题简述
南京某汽车4s店，在2014年采购1套喷漆烤漆房，喷漆烤漆房自带一套颗粒活性炭吸附废气处理设备，由于喷漆烤漆房设备厂家未对废气处理设备进行合理的参数计算，导致废气治理不达标。业主提供的废气参数如下：废气量Q约10000m3/h，甲苯浓度约40mg/m3，非甲烷总烃浓度约70mg/m3。
3解决问题参考标准
废气治理标准参考《北京市汽车污染物维修大气污染物排放标准》DB11/1228-2015苯系物达标浓度10mg/m3，非甲烷总烃达标浓度20mg/m3。
4解决问题方法
喷漆废气治理的效果，关键取决于漆雾捕集、二级光氧催化、活性炭吸附时间、废气处理系统阻力设计。废气治理流程简图见
4.1漆雾捕集
废气治理中漆雾的捕集方式对废气治理设备能否正常运行起到一个决定性的作用，无论后级废气治理采用什么方式，只要前处理做不好，只能保证你新建设备通过检测，环保部门随机抽检不会通过，因为后级设备很快失效。本次设计前处理采用玻璃漆雾过滤毡+滤袋过滤。
玻璃漆雾过滤毡采用PS-100：厚度50mm，终阻力约250Pa，额定风速0.7-1.75m/s，耐温度170度。
滤袋过滤采用F8中效过滤袋：框袋式，滤料采用无纺布，终阻力约150Pa。
4.2废气治理
废气处理是对废气中的苯系物及其它有机物通过裂解的方式最终生成CO2和H2O，对尚未分解的有机气体再采用活性炭吸附进行吸附处理。本次废气处理采用二级光氧催化+活性碳吸附的组合方式。
1二级光氧催化计算
（1）每小时甲苯的总摩尔质量10000x（40 20）÷1000÷92=2.17 mol
（2）1mol甲苯完全转化为C02和H20需要4453.6 kj/mol
（3）本案例理论上甲苯分解需要的能量约9664 kj
（4）150w波长185nm真空紫外灯每小时产生能量
150×0.09×3600÷1000=48.6kw
150w波长254nm真空紫外灯每小时产生能量
150×0.35×3600÷1000=189kw
（5）经计算：
50×48.6+40×189=9990 kj>9664 kj
波长185nm真空紫外灯采用50根
波长254nm真空紫外灯采用40根
2活性碳吸附计算
本次设计，在二级光氧催化后采用活性炭吸附主要目的：首先当前面喷漆浓度由于某种原因突然增高时，前级处理效率是一定，这时多余的笨系物和有机物就会被活性碳捕集。其次当前面光氧设备故障失效时，活性炭吸附设备可以在一段时间内，保证排出气体是达标的。
考虑活性炭更换便捷以及系统阻力小，本次设计采用蜂窝活性炭。
（1）活性炭体积
根据设计经验：活性炭箱的空塔气速在0.8-1.2m/s，计算初取1m/s。
d=（10000÷3600÷1）^0.5=1.67m
活性炭迎风截面：长=宽=1.7m
实际空塔气速：u=10000÷36001.7÷1.7≈0.96 m/s
活性炭长度取0.6m
按空塔气速计算废气经过活性炭的时间t=0.6÷0.96=0.625>0.5（s）
活性炭需要的总体积V=I，7×1.7×0.6=1.734m3
（2）吸附时间
活性炭堆积密度450kg/m3、VOCs吸附值取0.2g/g、动态吸附率0.8
1.734m3活性炭吸附VOCs总量m=1.734x450xO，2xO，8=124.8kg/h
考虑前端二级光氧催化设备出现故障，活性炭吸附设备能完全吸附有机废气量，保证废气排放能达标。本次设计活性炭吸附率取0.75。
VOCs排放总量m=10000×70×0.75×10-6=0.525kg
吸附时间t=124.8÷0.525=237h
（3）系统阻力计算
蜂窝活性炭尺寸100×1000×100mm，1600孔，壁厚0.5mm，空距2mm，空隙率0.64，比表面积1218。
蜂窝活性炭阻力降计算
△P/L=（150（1-ζ）3μU/ζ3dp2）+1.75（1-ζ）2pU2/ζ3dp）
dp=6（1-ζ）/a
△P=（（150×（1-0.64）3×0.0000185×0.96/0.643×0.001772）
+1.75（1-0.64）2×1.24×0.962/0.643×0.00177））x0.6=325Pa
玻璃漆霧过滤毡风阻250 Pa、滤袋风阻150 Pa、二级光氧风阻100 Pa、蜂窝活性炭吸附风阻325 Pa、管路系统风阻400 Pa。本次设计风阻安全系数取1.2
系统总压降△P=（250+150+100+325+400）x1.2=1470 Pa。
综上所述，风机选型参数：风量Q=10000m3/h、风压P=1500 Pa
5结语
通过选择合理的废气处理工艺，对废气数据进行合理的计算，目前该汽车4s店喷漆房废气治理系统运行状况良好，废气排放指标满足规范要求。