如何提高橡膠輪胎廢氣的治理

許發(fā)財(cái)

（漳州市龍海區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合執(zhí)法大隊(duì)，福建 漳州 363000）

1 橡膠輪胎制造產(chǎn)生的廢氣污染問題

橡膠輪胎廢氣的污染因子主要為顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)污染物、惡臭物質(zhì)等污染物。橡膠輪胎生產(chǎn)過程中廢氣排放量大、成分復(fù)雜多變，顆粒物的危害眾所周知，污染環(huán)境，引起呼吸道疾病等[1]，尤其是廢氣中惡臭成分對廠區(qū)環(huán)境和周圍環(huán)境造成很大污染。

2 橡膠輪胎制造產(chǎn)生的廢氣來源

2.1 混煉、密煉產(chǎn)生的廢氣

混煉工序是將各種天然橡膠、合成橡膠、炭黑、油料和其他化工原材料在密煉機(jī)內(nèi)煉成混煉膠的過程。密煉過程產(chǎn)生的煙氣主要包含顆粒物、非甲烷總烴。一般選取炭黑粉塵、非甲烷總烴、臭氣濃度作為污染物排放控制的特征因子[1]。

2.2 壓延擠出產(chǎn)生的廢氣

壓延擠出工序是將混煉工序運(yùn)來的混煉膠在膠條切條機(jī)上切條，然后喂料擠出機(jī)連續(xù)向壓延機(jī)供膠，具有一定溫度和可塑性的膠料在壓延機(jī)的作用下延展成型，壓延后的膠片經(jīng)冷卻、貯料、定中心后卷取存放。壓延擠出工序由于溫度和物理的作用會產(chǎn)生少量有機(jī)廢氣，壓延機(jī)在廠房內(nèi)布置，且膠條布置在壓延機(jī)上，因此這部分廢氣有組織收集比較困難。

2.3 硫化定型產(chǎn)生的廢氣

硫化工序是指采用硫化機(jī)將輪胎胎胚進(jìn)行硫化定型的過程，根據(jù)內(nèi)壓介質(zhì)的不同，可分為熱水硫化、蒸汽硫化和混氣（蒸汽+氮?dú)猓┝蚧痆2]。硫化時(shí)裝入胎胚內(nèi)腔的膠囊在充入壓力蒸汽或壓力水時(shí)，膠囊的形狀發(fā)生變化，從而產(chǎn)生整個(gè)面積的伸張，緊貼輪胎內(nèi)腔壁，排出胎胚與膠囊之間的空氣，傳遞壓力和熱能，使輪胎各部件緊密結(jié)合并充滿模型，完成輪胎的硫化，實(shí)現(xiàn)輪胎技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)外輪尺寸和物理機(jī)械性能。硫化時(shí)不只是產(chǎn)生交聯(lián)，還由于熱及其他因素的作用產(chǎn)生產(chǎn)聯(lián)鏈和分子鏈的斷裂，硫化后橡膠形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應(yīng)力、彈性、硬度、拉伸強(qiáng)度等一系列物理機(jī)械性能都會大大提高。由于物理、化學(xué)作用，此過程會產(chǎn)生大量有機(jī)廢氣、二氧化硫和氮氧化物等。

3 橡膠輪胎制造有機(jī)廢氣排放要求

橡膠輪胎制造有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

項(xiàng)目運(yùn)營過程中產(chǎn)生的非甲烷總烴、顆粒物排放執(zhí)行《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27632-2011）表5、表6標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的（GB14554-93）表1新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)、臭氣濃度、H2S排放執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表2惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值；SO2排放執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）表2相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

表1 橡膠輪胎有機(jī)廢氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

4 案例

以某輪胎生產(chǎn)企業(yè)為例，結(jié)合該企業(yè)輪胎生產(chǎn)工藝流程，介紹輪胎生產(chǎn)廢氣的主要排污節(jié)點(diǎn)，如何選擇有機(jī)廢氣處理設(shè)施等進(jìn)行分析。

4.1 硫化車間有機(jī)廢氣采取的處理工藝

該企業(yè)共有16個(gè)硫化車間，每個(gè)車間（生產(chǎn)線）都在生產(chǎn)線上安裝集氣罩對有機(jī)廢氣進(jìn)行收集，并通過管道引到車間外單獨(dú)處理。

ⅠA1和ⅠA2兩個(gè)硫化車間VOC治理工程采用集氣罩+高效過濾器+等離子+光催化氧化+尾氣凈化模塊環(huán)保處理設(shè)施后通過18米排氣筒排放，檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 排氣筒有機(jī)廢氣經(jīng)處理后的檢測數(shù)據(jù)

硫化車間廢氣經(jīng)有效收集，①首先進(jìn)入預(yù)處理模塊，預(yù)處理模塊采用初效過濾器的結(jié)構(gòu)形式，可去除廢氣中可能存在的大顆粒的粉塵和油煙。②預(yù)處理后的尾氣采用注入式等離子裝置對廢氣進(jìn)行一級凈化。外界新鮮空氣在風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)等離子發(fā)生裝置，得到的等離子體進(jìn)入等離子反應(yīng)區(qū)，在該區(qū)域中，VOCs被等離子體轟擊、氧化后變成小分子的有機(jī)廢氣，部分VOCs成為二氧化碳和水。③經(jīng)過等離子凈化的廢氣進(jìn)入光催化氧化段，廢氣分子在UV紫外燈管的照射下獲得能量，變成不穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)在Ti02催化劑的催化下生成羥基自由基、氣態(tài)過氧化氫、氧離子及大量的負(fù)離子。廢氣成份在次生氧化劑與等離子體的協(xié)同作用下發(fā)生氧化分解，對廢氣進(jìn)行了二次凈化。④廢氣經(jīng)光催化氧化段凈化后，進(jìn)入ACF尾氣凈化模塊，利用ACF活性纖維對尾氣中的剩余VOCs分子和光解模塊產(chǎn)生的次生氧化劑進(jìn)行吸附，并繼續(xù)反應(yīng)，達(dá)到徹底凈化廢氣的目的。⑤凈化后達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體通過風(fēng)機(jī)排入外環(huán)境。

ⅡA1和ⅡA2兩個(gè)硫化車間VOCs治理均釆用集氣罩+預(yù)處理+等離子十光催化+噴淋洗滌+機(jī)械除霧處理設(shè)施后通過18米排氣筒排放，檢測數(shù)據(jù)見表3。

表3 排氣筒有機(jī)廢氣經(jīng)處理后的檢測數(shù)據(jù)

硫化車間廢氣經(jīng)有效收集，①首先進(jìn)入預(yù)處理模塊，預(yù)處理模塊采用初效過濾器的結(jié)構(gòu)形式，可去除廢氣中可能存在的大顆粒的粉塵和油煙。②預(yù)處理后的尾氣采用注入式等離子裝置對廢氣進(jìn)行一級凈化。外界新鮮空氣在風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)等離子發(fā)生裝置，得到的等離子體進(jìn)入等離子反應(yīng)區(qū)，在該區(qū)域中，VOCs 被等離子體轟擊、氧化后變成小分子的有機(jī)廢氣，部分VOCs成為二氧化碳和水。③夾雜著等離子體的廢氣到達(dá)光催化氧化（光化學(xué)）模塊。高強(qiáng)輻照場對廢氣成份有破壞作用并產(chǎn)生活潑的次生氧化劑，廢氣成份在氧化劑和光的協(xié)同作用下持續(xù)發(fā)生氧化分解，最終生成二氧化碳和水。④超微凈化模塊設(shè)有順流循環(huán)噴淋系統(tǒng)、錯(cuò)流循環(huán)噴淋系統(tǒng)、重力沉降、碰撞除塵、氣流均布裝置，可以去除微小粉塵，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。⑤氣體在排放前，再經(jīng)過機(jī)械除霧區(qū)。除霧后，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體通過引風(fēng)機(jī)排入外環(huán)境[3]。

其他12個(gè)硫化車間VOCs治理采取堿洗組合處理工藝措施后通過排氣筒排放外環(huán)境。采用集氣罩+噴淋塔洗滌+除水霧處理設(shè)施后通過18米排氣筒排放，檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 排氣筒有機(jī)廢氣經(jīng)處理后的檢測數(shù)據(jù)

硫化車間廢氣經(jīng)有效收集，①進(jìn)入噴淋塔洗滌，堿洗塔采用立式填料塔結(jié)構(gòu)，洗滌塔采用兩級噴淋，配備兩級填料。噴淋系統(tǒng)采用不易堵塞的螺旋霧化噴嘴，確保廢氣污染物被有效地捕捉到循環(huán)液中。每座塔配備兩臺水泵，一用一備。②堿洗塔上部均配有折流板式除霧裝置。除霧裝置可有效將尾氣中的水霧和液滴有效分離去除，可節(jié)約用水。③達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體通過引風(fēng)機(jī)排入外環(huán)境。

4.2 混煉、密煉機(jī)及壓延擠出產(chǎn)生廢氣采取的處理工藝

該項(xiàng)目共設(shè)置20套濾袋式除塵器+高效過濾器，再通過約800米集氣管道收集系統(tǒng)進(jìn)行濃縮、脫附、燃燒。

（1）進(jìn)氣濃度較低，設(shè)計(jì)先采用濃縮模塊進(jìn)行濃縮處理，濃縮比例約1∶18設(shè)計(jì)去除效率95%，處理后的氣體可直接達(dá)標(biāo)排放，脫附后的高濃度氣體采用燃燒法送到燃燒設(shè)備處理達(dá)標(biāo)排放，脫附熱選用加熱方式進(jìn)行脫附；

（2）工藝流程。有機(jī)廢氣→收集罩→除塵器+增壓風(fēng)機(jī)→濃縮模塊→燃燒爐→引風(fēng)機(jī)→煙囪排放；

（3）本裝置凈化效率高，沒有二次污染，VOCs去除率超過95%，排放可以達(dá)標(biāo)；

（4）本裝置采用沸石對廢氣進(jìn)行濃縮，對于苯類物質(zhì)具有很好的安全性，避免了使用活性炭造成火災(zāi)的可能性；

（5）本項(xiàng)目的VOC濃縮裝置，除臭分子涂層噴涂于濃縮模塊上，有效去除橡膠行業(yè)的VOC的臭味；

（6）濃縮模塊區(qū)分為處理區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)，濃縮模塊在各個(gè)區(qū)內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。含有VOC的廢氣被處理空氣送到濃縮模塊 0的處理區(qū)。在處理區(qū)VOC被吸附劑吸附除去，空氣被凈化后從濃縮模塊的處理區(qū)間排出。預(yù)處理后的有機(jī)廢氣進(jìn)入模塊濃縮裝置，其中的有機(jī)成分被高效吸附（吸附效率＞95%），吸附物質(zhì)達(dá)到飽和前，通過熱風(fēng)將模塊脫附單元進(jìn)行解吸。解吸后的吸附單元重新投入吸附。吸附達(dá)標(biāo)后的干凈氣體經(jīng)風(fēng)管引入主排放口排放。解吸的濃縮轉(zhuǎn)輪吸附裝置中的高度濃縮的廢氣通過引風(fēng)機(jī)后被送往燃燒爐熱解處理。

5 結(jié)語

橡膠制造企業(yè)作為對環(huán)境造成污染嚴(yán)重的企業(yè)之一，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識，采取先進(jìn)的治理工藝，橡膠輪胎硫化工藝有產(chǎn)生有機(jī)廢氣風(fēng)量大，有機(jī)廢氣濃度較低等特點(diǎn)，活性炭吸附法產(chǎn)生大量的危廢，橡膠輪胎硫化產(chǎn)生的有機(jī)廢氣中含有大量含硫化合物，所以催化燃燒工藝不適用。濃縮+蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RT0）處理效果較好，但投資成本和運(yùn)行成本都比較高，根據(jù)該企業(yè)硫化產(chǎn)生有機(jī)廢氣的特點(diǎn)和橡膠輪胎行業(yè)的廢氣治理經(jīng)驗(yàn)，洗滌法、等離子凈化技術(shù)和光催化氧化技術(shù)可在常溫常壓下操作，工藝流程簡單，運(yùn)行管理方便，對V0Cs的適應(yīng)性強(qiáng)，去除率高，有很好的處理效果。本項(xiàng)目確定的①高效過濾器+等離子+光催化氧化+尾氣凈化組合環(huán)保處理設(shè)施；②預(yù)處理+等離子十光催化+噴淋洗滌組合環(huán)保處理設(shè)施；③噴淋塔洗滌+除水霧組合環(huán)保處理設(shè)施。硫化工藝產(chǎn)生的有機(jī)廢氣分別經(jīng)這三種組合環(huán)保處理設(shè)施處理后，均優(yōu)于國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，目前個(gè)別城市禁止新上光催化氧化有機(jī)廢氣處理設(shè)施，所以要根據(jù)企業(yè)特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)匾筮x擇硫化工藝產(chǎn)生有機(jī)廢氣環(huán)保處理工藝[3]。對于混煉、密煉機(jī)工藝產(chǎn)生的濃度較高的有機(jī)廢氣，建議還是要加大環(huán)保投資力度，采用RTO處理模式。