彈性體改性瀝青防水卷材瀝青煙污染防治技術探討

胡俊波 郭威 王鵬飛 薛俊杰

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

彈性體改性瀝青防水卷材瀝青煙污染防治技術探討

胡俊波 郭威 王鵬飛 薛俊杰

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

彈性體改性瀝青防水卷材生產過程中的污染以大氣污染為主，主要污染物為瀝青煙，瀝青煙以烴類混合物為主要成分，其中B[a]P為代表的多環芳烴類物質是強致癌物。這里針對彈性體改性瀝青防水卷材生產時瀝青煙的產生情況，結合對企業的調查，對瀝青煙防治技術進行探討。

瀝青防水卷材；瀝青煙；防治技術

0 前言

彈性體改性瀝青防水卷材是用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、聚苯乙烯丁二烯共聚物（SBR）、橡膠改性瀝青等做涂層，用玻纖氈、聚酯氈、玻纖增強聚酯氈為胎基，兩面覆以隔離材料所做成的一種性能優異的防水材料，具有耐熱、耐寒、耐腐蝕、抗老化、熱塑性好、抗拉力大、延伸率高、抗撕裂性強等優點，主要是用于建筑墻體、屋面、隧道、公路、垃圾填埋場等處。隨著防水行業的發展，人們對建筑防水的需求越來越大,要求也越來越高，彈性體改性瀝青防水卷材需求量也越來越大，防水卷材行業發展也隨之逐步加快，其生產過程中產生的大氣污染物，尤其是瀝青煙氣中含有的高致癌物苯并芘B[a] P也越來越不容忽視。

1 彈性體改性瀝青防水卷材生產工藝

彈性體改性瀝青防水卷材生產原料中的瀝青為熔融液體,由專用保溫罐車運至廠內的瀝青儲罐，通過瀝青泵打入混料罐內，混料罐內由導熱油管加熱，經導熱油爐將瀝青加熱至230℃，然后加入滑石粉、SBS（熱塑性丁苯橡膠）、SBR（橡膠顆粒）、膠粉顆粒等原料混合保溫（保溫溫度為150℃）形成混合物。該過程采用密閉罐體和管道。

彈性體改性瀝青防水卷材以聚酯氈為基胎，胎布經導熱油管加熱空氣進行烘干，在浸漬機內放入改性瀝青，通入胎布，使瀝青黏附在胎布上面，然后覆蓋雙向交叉疊壓高密度聚乙烯膜、聚乙烯隔離膜和鋁塑聚酯膜，進入壓延機滾壓成型，壓延機輥內加有冷卻水對卷材進行冷卻。在收卷速度過慢時，卷材可暫時在儲存機內儲存,之后調整卷材位置，計量長度后切割成卷，產品經檢驗后即可入庫，具體流程如圖1所示。

圖1 彈性體改性瀝青防水卷材生產工藝流程圖

2 瀝青煙的產生及防治方案

彈性體改性瀝青防水卷材生產過程主要污染物為瀝青煙，瀝青煙主要出現在瀝青加熱、攪拌、保溫和浸漬等過程中，以加熱時排放量最大。瀝青煙的組成與瀝青相近，主要是多環芳烴（PAH）及少量的氧、氮、硫的雜環化合物，有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多種。在這些組分中，有幾十種物質是致癌物質，特別是苯并芘對動物、植物、人體都會造成嚴重的危害，是一種強致癌物。因此，瀝青煙必須及時治理。

瀝青煙產生量參考前蘇聯拉扎列夫主編的《工業生產中有害物物質手冊》第一卷[1]及金相燦主編的《有機化合物污染化學》[2]，每噸石油瀝青在加熱過程中可產生瀝青煙450g。根據采用相同生產工藝的東方雨虹防水材料有限公司（徐州）石油瀝青性質薄膜烘箱試驗質量變化核算（163℃，5h），其實際檢測結果為質量變化-0.051%。這里取每噸熱瀝青的瀝青煙產生量為450g，年產1500萬m2彈性體改性瀝青防水卷材年用瀝青量約為9825t，則產生瀝青煙約4.42t/a，折1.1kg/h。類比瀝青原料相同的某防水材料有限公司，瀝青熔融狀態產生的B[a]P產生量約為23.25mg/t熱瀝青，折5.71×10-5kg/h，0.228kg/a。

為減少瀝青煙的產生，筆者建議建設單位在加熱混料及攪拌工段采用密閉罐體，在罐體上方通過管道將瀝青煙氣抽出至煙氣處理系統進行處理；在輸送時采用密閉管道輸送改性瀝青，在浸漬廢氣產生點設置集氣罩對瀝青煙收集后引入處理系統進行處理。

為了進一步降低活性炭使用量，提高系統處理效率，瀝青煙處理采用高效瀝青煙處理裝置，處理方案為:煙氣收集→水冷間接冷凝→風冷直接冷凝→油水分離→特種改性油脂海綿吸附→活性炭吸附→30m高排氣筒排放。

項目投產試運行后，根據實地監測結果（監測期間企業滿負荷生產，日產防水卷材6萬m2，折1 500萬m2/a，負荷率100%），經采取上述措施后本項目的瀝青煙及B[a]P排放濃度分別為2.96mg/m3及8×10-6mg/m3，排放量為0.12kg/h及3.2×10-7kg/h，可滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中二級標準30m高排氣筒排放標準要求，即:瀝青煙排放濃度≤40mg/m3，排放量≤1.3kg/h；B[a]P排放濃度≤0.50×10-3mg/m3，排放量≤0.29× 10-3kg/h。

3 瀝青煙的防治措施分析

瀝青煙主要由氣、液兩相組成，液相部分是十分細微的揮發冷凝物，粒徑多在0.1～1.0μm，最小的約0.01μm，最大的約10μm。氣相是不同氣體的混合物。對于這種濃度不高又極為分散的瀝青煙霧，用常規的方法不可能將其凈化，目前正在研究和應用的凈化方法有4種類型,即燃燒法、電捕法、吸附法和吸收法。

燃燒法。瀝青煙中含有大量可燃燒的物質，因為瀝青煙的基本成分是碳氫化合物，其中又含有油粒及其他可燃燒的物質，因此在一定的溫度下，經供氧是可以保證其燃燒的。試驗證明，當溫度超過790℃時，燃燒時間＞0.5s，供氧充足的條件下，烴類物質可以燃燒得很完全；當溫度大于900℃時,混雜在瀝青煙中的其他物質也能燃燒得很完全了。燃燒法的影響因素有兩點:一是瀝青煙的濃度越高，越有利于燃燒的進行；二是燃燒的溫度與時間，一般在800～1000℃，燃燒時間應該控制在0.5s左右。如果溫度不足，時間不夠，則燃燒不完全；若溫度過高時間過長,則會使部分瀝青煙炭化成顆粒，以粉末形式隨煙氣排出產生二次污染。

電捕法。電捕法是基于靜電場的一些性質而進行的。瀝青煙中的顆粒及大分子進入電場后，在靜電場的作用下可以載上不同的電荷,并驅向極板，被捕集后聚集為液體狀，靠自重順板流下，從靜電捕集器底部定期排出，從而達到凈化瀝青煙的目的。該方法的優點是:回收的瀝青呈焦油狀且均溶于苯或環己烷，可返回生產系統或作燃料使用；系統阻力小，能耗少，運行費用低。缺點是:對煙溫要求較高，一般應控制在70～80℃，溫度過高，比電阻值超過1011Ω·cm，不利于靜電捕集,溫度過低又易于凝結在極板上；干式電捕集器對氣相組分的捕集效率幾乎為零，濕式靜電捕集器雖然可捕集氣態瀝青，但增加了污水處理設備和維修費用；瀝青易燃，有時會發生放電著火現象，因此靜電捕集器不能用于炭粉塵的捕集回收,特別是不適合炭粉塵與瀝青煙氣混合氣體凈化；長期運行凈化效率降低；一次性投資大，占地面積大。

吸收法。吸收法即采用有機類液體做吸收劑，使瀝青煙的混合煙氣與吸收劑逆流充分接觸并被洗滌，除去煙氣有毒成分，達到凈化的目的。現使用過的吸附劑有洗油、柴油和水。吸收法多用于焦化廠、涂料廠和石油化工廠等。該方法的主要優點是設備簡單、維修方便、系統阻力小、能耗低、運行費用少。其缺點是存在二次污染，凈化的效率不高。因此，吸收法還沒有得到比較廣泛的應用,還需要進一步研究、試驗和改進。

吸附法。吸附法即采用各種顆粒小或多孔具有較大比表面積的物質（如焦炭粉、氧化鋁、白云石粉或滑石粉等）作吸附劑，對瀝青煙進行物理吸附。吸附劑的選定要結合實際生產性質與特點。凈化設備可采用固定床、流化床及輸送床等，具體設備應視凈化瀝青煙的濃度、吸附劑的性質、凈化標準等條件而定。該方法的優點是:工藝簡單，凈化效率高；投資省，運行費用低，操作維修方便，無二次污染。

與其他方法相比,吸附法具有去除效率高、凈化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣使用等優點，具有很好的環境和經濟效益。活性炭則由于具有巨大的比表面積、吸附容量大、易再生、來源豐富和價格較低等優點，成為最常用的吸附劑。

4 結論

通過對彈性體改性瀝青防水卷材瀝青煙的防治措施進行分析，采用瀝青煙間接冷凝+直接冷凝+油水分離+特種改性海綿吸附+活性炭吸附凈化裝置后，可滿足國家排放標準要求，最終達到保護環

境的目的。

[1]H.B.拉扎列夫.工業生產中有害物物質手冊[M].化學工業出版社.

[2]金相燦.有機化合物污染化學[M].清華大學出版社.