隨著我國的汽車工業(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。美國橡膠制造者協(xié)會的調(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)污為嚴(yán)重[2]。硫化工序的高溫塑煉和氧化過程中，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，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，并對人類的生存和健康產(chǎn)生了巨大威脅。因此，針對橡膠行業(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，無二次污染，可在常溫常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡單，但不適合處理生物毒性強(qiáng)的廢氣，且長期停用需重新培養(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。

一、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，在硫化過程中會排放出帶有強(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15m。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)》(GB27632-2011)：顆粒物≤12mg/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“兩級噴淋+兩級活性炭”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)。本工程針對廢氣處理現(xiàn)狀，對其進(jìn)行了相應(yīng)改造，設(shè)計(jì)了一套“兩級堿噴淋+兩級活性炭+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，且對于部分水溶性強(qiáng)的VOCs也有很好的去除效果。通過活性炭吸脫附，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(500~7002/g)，有很好的吸附性能，大大增強(qiáng)了光催化效率。

二、主要設(shè)備

2.1噴淋塔(兩套)

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

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

2.2活性炭吸附裝置(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為304不銹鋼，吸附劑為顆粒碳，裝填量為3.3t，過濾風(fēng)速為0.55m/s。

2.3油水分離器

設(shè)備材質(zhì)為304不銹鋼，進(jìn)出口尺寸為?0.9m。過濾材料為高速旋轉(zhuǎn)網(wǎng)盤。

2.4光催化凈化集成系統(tǒng)

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干式過濾器(兩套)

設(shè)備材質(zhì)為碳鋼。

2.7排氣筒

設(shè)備材質(zhì)為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，配備井字架、纜風(fēng)繩、避雷針、采樣口、采樣平臺、防雨帽、排液口等。

三、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)到國家排放限值。但由于臭氣較為敏感，雖低于國家規(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)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，而“兩級噴淋+兩級活性炭”組合工藝對油煙的去除率僅為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，難以通過堿噴淋去除；另一方面，活性炭對廢氣的吸附量有限，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)會攜帶大量水汽，與廢氣形成吸附競爭，使活性炭更快達(dá)到吸附飽和，導(dǎo)致對污染物的吸附效果驟減。