橡膠混煉過程中揮發性有機物的治理

胡晉瑞

（陽泉煤業（集團）有限責任公司奧倫膠帶分公司橡膠輸送帶廠,山西 陽泉 045000）

1 揮發性有機物定義及危害

根據世界衛生組織定義,揮發性有機物（簡稱VOCs）是指在常溫下,沸點在50℃～260℃的各種有機化合物［1］。

揮發性有機物的危害很明顯,室內空氣中揮發性有機物濃度過高時很容易引起急性中毒,輕者會出現頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或呈酩醉狀；重者會出現肝中毒或昏迷,甚至還可能有生命危險。長期居住在揮發性有機化合物污染的室內,可引起慢性中毒,損害肝臟和神經系統等［2－3］。

2 橡膠混煉過程中揮發性有機物產生原因和成分

在橡膠混煉生產過程中,膠料首先會在密煉機內完成初次混煉,而后通過開煉機自動翻膠、擺膠最終完成膠料的混煉。在密煉機內混煉過程中,橡膠在上頂栓和密煉機轉子機械剪切力下溫度不斷升高,膠料發生熱氧化裂解作用,部分低相對分子質量物質揮發出來,從而產生揮發性有機物。在開煉機擺膠、翻膠混煉過程中,膠料繼續在剪切力作用下,產生一定量的揮發性有機物。揮發性有機物成分有：

1）高溫生產過程中產生的有害物質（主要來源）。

2）從材料中揮發出來的有機物質、廢氣,其成分復雜多變,大致可分成：

a）含硫的化合物：如,硫化氫、硫醇類、硫醚類、二氧化硫等；

b）粉塵類：如,炭黑、膠粒等；

c）有機廢氣（VOCs）類：烴類、醇、酚、醛、酮,有機酸等。

3 揮發性有機物治理原理

揮發性有機物治理,首先,要將污染源無組織煙氣排放改進為有組織收集,把排放量降到最低,再考慮集塵、集煙收集通風裝置,然后,配套針對性處理措施（焚燒、等離子、靜電吸附、光催化氧化、多級吸收）才能達到要求［4］。密煉機投排料廢氣首先經管道收集,進入到除塵器進行除塵,然后與開煉機廢氣匯集,經風機送入到旋流板洗滌塔進行預處理,經預處理后的廢氣進入到生物除臭設備。氣體自下而上穿過,與填料及生物菌種充分接觸,污染成分被生物菌種捕集并分解,此過程中大部分污染物得以去除；經生物洗滌后的廢氣進入到末端低溫等離子處理設備進行進一步處理,最終達標排放。廢氣排放源氣量及處理方式見表1,橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖見第161頁圖1。

表1 廢氣排放源氣量及處理方式

3.1 管路收集系統

管路收集系統主要由離心風機（風量40 000m3/h,全壓2.3kPa,功率37kW）集氣罩、風管、風閥等構成,主要用于將廢氣源廢氣收集輸送至后續處理設備中。奧倫膠帶分公司現有兩套密煉機生產線,每套密煉機生產線匯集路配備一個自動風量調節閥,與密煉線聯動。

圖1 橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖

3.2 預處理系統（見表2）

表2 預處理系統參數

膠料混煉過程產生膠料粉塵,廢氣經除塵器后仍會有部分粉塵,為保證后續除臭效果,在除臭設備前增加旋流板洗滌塔（Φ2 600×6 000mm）,進一步去除粉塵。旋流塔中設有旋流塔板,其形狀如風車葉片,當氣流自下而上通過葉片時產生旋轉和離心運動,噴淋液通過中間盲板均勻分配到每個葉片,形成薄液層,與旋轉向上的氣流形成旋轉和離心效果,液滴包裹塵粒受到重力作用下落,而氣體從排風口排出。

3.3 生物洗滌

生物洗滌塔（Φ2 600×6 000mm）采用液體吸收和生物處理的組合作用。臭氣首先被液體吸收形成混合污水,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。除臭系統參數見表3。

表3 除臭系統參數

1）原理：污染氣體經過填料表面初期,污染氣體與洗滌溶液充分接觸并溶于其中,洗滌溶液中的微生物菌群以污染成分為營養源,在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下進行新陳代謝,污染成分被微生物吸附和降解,得到凈化再生的洗滌溶液被重復使用。污染物去除的實質是以臭氣作為營養物質被微生物吸收、代謝及利用。

2）控制系統主要由繼電器、接觸器、儀器儀表等一系列配套的電氣元件組成,目的是實現對水泵、風機、液位、溫度以及一些附件的全自動控制,以保證整套除臭系統的正常運行。

a）水泵（流速44m3/h,揚塵16m,功率4kW）。運行時一用一備,一臺故障時自動切換到另一臺,保證噴淋系統不間斷運行。水泵設有低液位保護,當液位低于一定值時水泵開啟,直至液位高于一定值時自動關閉。

b）液位控制。水箱內安裝有液位計,進水管、排水管均設有電動閥門。當液位低于一定值時進水閥開啟,到達一定值時關閉；生物水箱排水閥在pH高于或低于一定值時開啟,排至一定液位時關閉。

c）溫度控制。水箱內安裝有加熱器和熱電阻,當溫度低于一定值時加熱器開啟,加熱到一定溫度時加熱器關閉,以保證設備在冬季的正常運行。

3.4 低溫等離子

低 溫 等 離 子 箱 （4 500mm×2 000mm×1 800mm）,其工作原理是施加一個外加電源,當外加電壓達到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿,產生包括電子、離子、原子和自由基在內的混合體。利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內發生分解,并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

3.5 治理效果

經治理后VOCs質量濃度小于10mg/m3,既達到了環保部門要求,也達到了《工業企業揮發性有機物控制排放標準》（DB12/524－14）見表4。

表4 工業企業揮發性有機物控制排放標準

4 結語

橡膠混煉加裝VOCs處理系統后,設備整體處理效果達到90%以上。揮發性有機物的治理對我國的大氣質量改善有著很大的意義。本文在VOCs治理技術中的創新,為國內輸送帶行業的技術改造提供了參考。

參考文獻：

［1］ 劉剛.盛國英.等.香港大氣中有毒揮發性有機物研究［J］.環境化學,2009,19（1）：61－66.

［2］ 蔣卉.揮發性有機物的控制技術及其發展［J］.資源開發與市場,2006,22（4）：316－317.

［3］ 羅榮書.工業揮發性有機物的防治技術［J］.自然科學文摘版,2016（1）：124.

［4］ 吳祺.揮發性有機物污染［J］.化學教學,2001（7）：17－18.