橡膠企業(yè)硫化廢氣處理工程案例分析

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2023-12-26 08:51

敏達(dá)環(huán)保科技（嘉興）有限公司在線訊:摘要：針對(duì)橡膠行業(yè)硫化廢氣的特點(diǎn),本工程采用"兩級(jí)堿噴淋+兩級(jí)活性炭+光催化除臭"組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理。該工藝處理后的廢氣中,油煙、H2S和非甲烷總烴（NMHC）濃度分別為6.23、0.006、0.18 mg/m3,臭氣濃度217,去除率分別達(dá)到92%、89%、99%和90%,均滿足《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27632-2011）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值》（GB14554-1993）的要求。工程運(yùn)行結(jié)果表明"兩級(jí)堿噴淋+兩級(jí)活性炭+光催化除臭"組合工藝對(duì)硫化工段產(chǎn)生的排放量大、濃度低、成分復(fù)雜多變的廢氣具有良好的處理效果。

隨著我國(guó)的汽車工業(yè)高速發(fā)展，與其相關(guān)聯(lián)的橡膠工業(yè)也迅速崛起，在工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。美國(guó)橡膠制造者協(xié)會(huì)的調(diào)查結(jié)果顯示，橡膠生產(chǎn)中的混煉、熱煉、擠出、壓延和硫化工序的有機(jī)類有害廢氣污染物排放量分別為140，72.8，75.2，102和49g/噸膠，其中硫化工序的產(chǎn)污最為嚴(yán)重[2]。硫化工序的高溫塑煉和氧化過(guò)程中，容易產(chǎn)生有害的物質(zhì)，與此同時(shí)，沸點(diǎn)較低的原材料和有機(jī)溶劑被釋放出來(lái)，產(chǎn)生較為密集的煙氣，且伴有難聞的惡臭氣味。該廢氣成分復(fù)雜，主要污染物為揮發(fā)性有機(jī)物和硫化物。硫化廢氣以多種方式排放到環(huán)境中，嚴(yán)重地破壞了自然環(huán)境，并對(duì)人類的生存和健康產(chǎn)生了巨大威脅。因此，針對(duì)橡膠行業(yè)硫化廢氣的處理迫在眉睫。

硫化廢氣常規(guī)控制技術(shù)有吸附、吸收、氧化和生物法等。吸附技術(shù)對(duì)多種惡臭物質(zhì)有吸附能力，投資較低，但運(yùn)行成本高，飽和吸附劑需再生，能耗高[6]。吸收法對(duì)水溶性的惡臭物質(zhì)處理效率高，藥劑消耗量大，運(yùn)行成本高，二次污染嚴(yán)重，需多級(jí)處理。氧化法一般包括臭氧和光催化氧化，其中臭氧氧化處理效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，但運(yùn)行費(fèi)用高且臭氣與臭氧難以充分混合。光催化氧化占地面積小，運(yùn)行成本較低，適用于低濃度、大流量的廢氣治理，其弊端在于設(shè)備投資高、處理負(fù)荷低，水含量大及粉塵含量大的廢氣影響其去除效率[8]。生物法運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染，可在常溫常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，但不適合處理生物毒性強(qiáng)的廢氣，且長(zhǎng)期停用需重新培養(yǎng)微生物。因硫化廢氣具有濃度低、排放量大以及成分復(fù)雜多變等特點(diǎn)，所以僅使用其中一種處理方法很難達(dá)到令人滿意的效果。因此，在實(shí)際廢氣處理中通常采用多種技術(shù)耦合的處理工藝。

1 廢氣特性和處理工藝

1.1 廢氣特性及處理要求

浙江某橡膠企業(yè)主要生產(chǎn)三元乙丙再生膠，在硫化過(guò)程中會(huì)排放出帶有強(qiáng)烈刺激性氣味的廢氣，主要由油煙、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、H2S和NH3等組成。廢氣經(jīng)處理后直接排放，排氣筒高度為15 m。顆粒物和NMHC 指標(biāo)執(zhí)行《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 27632-2011)：顆粒物≤12 mg/m3，NMHC≤10mg/m3；H2S排放速率和臭氣濃度執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值》(GB14554-1993)：H2S≤0.33kg/h，臭氣≤2000。

1.2 設(shè)計(jì)工藝流程

該公司原有廢氣處理工藝已采用“兩級(jí)噴淋+兩級(jí)活性炭”組合技術(shù)。該工藝在運(yùn)行初期處理效果顯著，但運(yùn)行一段時(shí)間后導(dǎo)致活性炭吸附飽和，則使得其處理效果顯著下降且不能滿足相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。本工程針對(duì)廢氣處理現(xiàn)狀，對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)改造，設(shè)計(jì)了一套“兩級(jí)堿噴淋+兩級(jí)活性炭+光催化除臭”組合工藝，流程示意圖如圖1 所示。企業(yè)廢氣設(shè)計(jì)風(fēng)量為20000m3/h，堿噴淋設(shè)備可有效吸收H2S等溶于水的酸性臭氣，且對(duì)于部分水溶性強(qiáng)的VOCs也有很好的去除效果。通過(guò)活性炭吸脫附，可將難溶于水的有機(jī)物去除，降低廢氣非甲烷總烴濃度，同時(shí)吸附臭氣。光催化裝置中產(chǎn)生的自由基可使得有機(jī)物徹底礦化，達(dá)到相應(yīng)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

該工藝中光催化裝置經(jīng)優(yōu)化后具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)使用綜合凈化技術(shù)激發(fā)紫外光，裝置1 米處紫外光照強(qiáng)度提升至250μw/cm2 以上；

(2)采用高速空氣流涂覆技術(shù)對(duì)紫外石英燈管覆膜，大大減小燈管漏氣率，并加強(qiáng)燈管的使用壽命，從8000h 提高到14000h，節(jié)約運(yùn)行成本；

(3)采用穩(wěn)定技術(shù)將催化劑負(fù)載到陶瓷基載體上，陶瓷基有較大的比表面積(500~700 2/g)，有很好的吸附性能，大大增強(qiáng)了光催化效率。

2 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

2.1 噴淋塔(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為聚丙烯(PP)塑料，?×H=2.5×7.5m，空塔氣速1.0m/s。兩層填料(含鮑爾環(huán)?5 mm PP 填料)，每層高1.5m，各配

備一只PP 螺旋噴嘴，噴淋密度為1 m3/(m2·h)。該設(shè)備含有包括PP 加藥槽在內(nèi)的自動(dòng)加藥池。

2.2 活性炭吸附裝置(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為304 不銹鋼，活性炭箱尺寸L×W×H=4.0×2.5×2.5m，吸附劑為顆粒碳，裝填量為3.3t，過(guò)濾風(fēng)速為0.55m/s。

2.3 高效油水分離器

設(shè)備材質(zhì)為304不銹鋼，油水分離器尺寸L×W×H=2.0×1.8×1.8m，進(jìn)出口尺寸為?0.9m。過(guò)濾材料為高速旋轉(zhuǎn)網(wǎng)盤(pán)，功率8.8kW。

2.4 光催化凈化集成系統(tǒng)

光催化凈化尺寸L×W×H=4.5×1.5×1.8m，紫外燈管130套，總功率20kW。

2.5 引風(fēng)機(jī)(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為碳鋼，靜壓3500Pa，功率45kW，變頻控制，電機(jī)防爆。

2.6 干式過(guò)濾器(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為碳鋼，L×W×H=1.5×1.0×1.0m。

2.7 排氣筒

設(shè)備材質(zhì)為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，尺寸為?×H=0.9×15m，配備井字架、纜風(fēng)繩、避雷針、采樣口、采樣平臺(tái)、防雨帽、排液口等。

3 工程運(yùn)行分析

3.1 運(yùn)行效果

廢氣處理工藝改造前后排氣口各指標(biāo)濃度和去除效率分別見(jiàn)表1和圖2。改造前廢氣處理系統(tǒng)出氣口H2S 濃度為0.01mg/m3，臭氣濃度為1140，均能達(dá)到國(guó)家排放限值。但由于臭氣較為敏感，雖低于國(guó)家規(guī)定的濃度值2000 的排放要求，但惡臭味依然明顯導(dǎo)致鄰避效應(yīng)問(wèn)題突出。油煙和NMHC 濃度分別為24.3 和12.3mg/m3，均超出了標(biāo)準(zhǔn)限值的12和10mg/m3。H2S 因其良好的水溶性，在改造前的處理設(shè)備中的去除率可達(dá)到82%。處理設(shè)備進(jìn)口中油煙含量偏高，處理效率需達(dá)到85 %以上才能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，而“兩級(jí)噴淋+兩級(jí)活性炭”組合工藝對(duì)油煙的去除率僅為68%，臭氣去除率為46%，NMHC 去除率則低至24%。處理效果不理想是因?yàn)楦脑烨暗奶幚砉に嚧嬖诿黠@弊端：一方面，油煙、某些NMHC、臭氣中的苯系物等廢氣水溶性較差，難以通過(guò)堿噴淋去除；另一方面，活性炭對(duì)廢氣的吸附量有限，尤其是堿噴淋處理后廢氣未進(jìn)行干燥直接進(jìn)入活性炭吸附箱時(shí)會(huì)攜帶大量水汽，與廢氣形成吸附競(jìng)爭(zhēng)，使活性炭更快達(dá)到吸附飽和，導(dǎo)致對(duì)污染物的吸附效果驟減。

改造后廢氣處理系統(tǒng)出氣口油煙、H2S、NMHC和臭氣濃度分別為6.23、0.006、0.18 mg/m3 和217，均達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，處理效率分別為92%、89%、99%和90%，處理效果顯著。這是由于高效油水分離器可針對(duì)性去除含油物質(zhì)，提高油煙去除率，降低出氣口油煙含量。光催化氧化裝置使用陶瓷基光催化劑，并與綜合凈化技術(shù)耦合，增強(qiáng)斷鍵能量，打開(kāi)化學(xué)鍵，分解有害廢氣，可將前段廢氣處理工序殘留的難溶性有機(jī)物徹底氧化為無(wú)污染的CO2和H2O，污染物去除效率從原來(lái)的65 %提高至87%。即使使用一年之久，去除效率仍穩(wěn)定在82%以上。處理末端的活性炭箱可應(yīng)對(duì)廢氣量大，前端處理不徹底的情況，保證了廢氣的達(dá)標(biāo)排放。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

由于使用特有熱穩(wěn)定負(fù)載技術(shù)，使催化劑穩(wěn)定牢固負(fù)載于陶該項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行的一年中，紫外燈管具有很好的光量子產(chǎn)率，衰減率極低，實(shí)測(cè)小于5 %。

該工程固定投資費(fèi)用59萬(wàn)元；裝機(jī)功率為446kW，運(yùn)行功率為312.2kW，按每天工作8h，電耗為2500kW·h/d，按電價(jià)為0.7元/(kW·h)計(jì)，功率因數(shù)取0.80，則電費(fèi)為175 元/d；片堿和顆?；钚蕴康人巹┵M(fèi)2 萬(wàn)元/年，按每年360 天計(jì)，即5.6 元/d；定員10人，工資按2000元/(人·月)計(jì)算，則人工費(fèi)為133元/d；運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)為313.6 元/d。

4 結(jié)論

針對(duì)橡膠行業(yè)產(chǎn)生的硫化廢氣，本工程采用“兩級(jí)堿噴淋+兩級(jí)活性炭+光催化除臭”組合工藝，處理后排氣口油煙、H2S 和NMHC 和臭氣去除率分別達(dá)到92%、89%、99%和90%，濃度均滿足《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB27632-2011)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值》(GB 14554-1993)。工程實(shí)例證明“兩級(jí)堿噴淋+兩級(jí)活性炭+光催化除臭” ”組合工藝對(duì)硫化工段產(chǎn)生的濃度低、排放量大、成分復(fù)雜多變的廢氣具有良好的處理效果。整個(gè)處理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、實(shí)用性和先進(jìn)性，取得了較好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

敏達(dá)環(huán)保科技（嘉興）有限公司雙箭橡膠硫化廢氣治理工程圖