吉林省糠醛工業污染特征及控制現狀研究

王　玉

(吉林省環境科學研究院，吉林 長春　130012)

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吉林省糠醛工業污染特征及控制現狀研究

王玉

(吉林省環境科學研究院，吉林 長春130012)

【摘要】吉林省是我國擁有糠醛生產企業最多的省份。本文并結合吉林省糠醛工業實際生產狀況和污染防治的發展趨勢，對吉林省糠醛工業水污染物、大氣污染物、噪聲和固廢的污染特征及控制現狀進行了詳細地介紹和分析。作者認為：吉林省糠醛工業噪聲、固廢污染對周邊環境影響較小，水污染物還存在環境風險，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業污染控制的“死角”。

【關鍵詞】糠醛工業；污染特征；控制現狀；吉林省

1引言

糠醛生產工藝簡單，一次性投資少，原材料就地取材，可以充分利用吉林省豐富的玉米芯資源。同時還能解決農村部分剩余勞動力的就業問題，是一種具有經濟效益和社會效益的生產行業。

吉林省是我國擁有糠醛生產企業最多的省份，現有糠醛生產企業60余家。由于糠醛工業在生產過程中會產生大量的廢水、廢氣、廢渣，因此一直以來糠醛工業被歸屬為重污染行業。目前，隨著糠醛生產工藝和環境污染防治技術的日趨完善，以及“蒸發式糠醛污水處理設備”、“燃糠醛渣專用鍋爐”、“燃糠醛渣爐專用除塵器”等國家專利技術的廣泛應用，一定程度上推動了糠醛工業的可持續發展，環境效益明顯。

2糠醛工業污染特征及控制現狀

2.1水污染物特征及控制現狀

糠醛工業在生產過程中會產生大量高濃度工藝廢水，業內稱為“塔下廢水”，產生量約為20m3/t糠醛。塔下廢水中BOD和COD的濃度比值與可生化處理的臨界值0.3十分接近，因此該廢水采用單一的生化處理法處理，很難達到排放要求。

2005年左右，糠醛生產企業為了“生產許可”，通常采用生化法附加膜過濾、壓力式活性炭吸附等處理技術，處理塔下廢水，雖能達到排放要求，但因污水處理系統運行成本極高，加之中國能源價格不能反映資源稀缺和環境成本，使得許多企業鋌而走險，“偷排”現象屢禁不止。社會反映強烈，環境污染嚴重。

2007年左右，“蒸發式糠醛污水處理設備”這項國家專利問世，并投入試運行。由于它具有投資少、占地小、運行費用低及可將糠醛塔下廢水回收利用率達至100%的特點，所以2009年之后，已在吉林省糠醛生產行業得到廣泛使用，環境效益明顯。

2.1.1蒸發式糠醛污水處理設備

目前，吉林省糠醛工業企業全部采用“蒸發式糠醛污水處理設備”處理工藝廢水，且工藝廢水回收利用率能夠達到100%。

工藝流程是：利用鍋爐產生的蒸汽作為熱源，蒸汽進入蒸發式糠醛污水處理設備的管程，對殼程的工藝廢水進行加熱，使殼程的污水由液態轉換為汽態，蒸發器產出的汽水混合物進入氣液分離器，氣相(水蒸氣和低沸物)用于糠醛生產的水解工藝，液相再返回蒸發器進行循環蒸發，作為熱源的蒸汽經冷凝后送回鍋爐循環使用，產生的醛泥和廢渣可作為鍋爐燃料。工藝流程見圖1。

圖1　蒸發式糠醛污水處理設備工藝流程

2.1.2循環冷卻水水池

糠醛生產企業循環冷卻水水池通常采用地下或半地下方式建設，循環冷卻水水池主要負責給原液冷凝器、分醛冷凝器和精制冷凝器提供水源。糠醛生產企業一直以來均采用間接冷卻方式，正常情況下，循環冷卻水水溫較高，水質清潔。但醛蒸汽中含有許多細小雜質，極易阻塞換熱管，所以冷凝器在使用過程中須定期清洗，避免因換熱管阻塞而影響冷卻效果。若在清洗過程中操作不當，或換熱管腐蝕、阻塞嚴重時會出現“跑醛”現象，造成循環冷卻水中污染物濃度超標。如儲存的水水質超過相關排放標準，且儲水設施又封閉不嚴，勢必造成環境污染。

2.1.3工藝廢水收集池

糠醛生產企業工藝廢水具有腐蝕性，溫度約為97℃，在排放到廢水收集池的過程中會有酸性蒸汽及異味產生。工藝廢水化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)的濃度極高，COD濃度通常在15000mg/L至25000mg/L之間，生化需氧量BOD濃度通常在4000mg/L至10000mg/L之間。

雖然，目前使用的蒸發式污水處理設備能夠使糠醛塔下廢水回收利用率達至100%，但工藝廢水在處理前必須經過收集池收集(見圖1)。因此，工藝廢水收集池的防腐性和密閉性直接關系到環境風險。

2.2大氣污染物特征及控制現狀

眾所周知，糠醛生產企業在水解釜卸料過程中伴隨糠醛渣一同排入渣棚的大量酸性廢氣，業內稱為“渣棚廢氣”。其廢氣污染物排放量約為糠醛生產企業廢氣污染物總排放量的90%，以設計生產能力為5000t糠醛/a，水解釜容積為15m3的企業為例，在正常生產情況下每天大約需排渣45次，廢氣產生量約為5.4萬m3/d。吉林省糠醛生產企業均設有渣棚，但由于渣棚密閉性較差，同時糠醛生產企業對排入渣棚的大量廢氣及異味沒有采取任何技術手段進行收集、處理。大量廢氣肆意排放，勢必造成空氣污染。

我國現已公開了兩種糠醛工業渣棚廢氣治理方法。“糠醛生產噪音酸氣粉塵氣味治理法”，于2011年6月獲得國家發明專利授權；吉林省環境科學研究院提出的“糠醛工業含醛酸性廢氣污染控制裝置”，于2014年3月獲得國家實用新型專利授權。

目前，吉林省只有長春某糠醛有限公司于2014年采用“糠醛工業含醛酸性廢氣污染控制裝置”完成了示范工程施工。現已正式投入使用，彌補了吉林省糠醛工業渣棚廢氣污染控制技術具體應用的空白，經權威部門檢測證明，環境效益十分明顯。

2.2.1糠醛生產噪音酸氣粉塵氣味治理法

工藝流程是：首先將水解釜排渣口使用相應白鋼管線進行并聯，使水解釜排渣工序中產生的氣渣混合物經白鋼管線進入氣渣分離裝置；通過氣渣分離裝置中的攪拌器(4臺、3.0kW耐酸電機)將廢渣經輸送皮帶(4.0kW皮帶運輸機3套)送入鍋爐房作為燃料；約為120℃的廢氣進入1200m3集氣氣囊后，采用引風機(3.0kW耐酸引風機1臺)使廢氣經管線進入殼式冷凝器進行冷卻，最終冷凝廢液進入廢水收集池，由“蒸發式糠醛污水處理設備”等相關設備進行下一步處理。該方法將廢氣全部裝進了布袋中，粉塵、氣味得到了有效控制。工藝流程見圖2。

圖2　糠醛生產噪音酸氣粉塵氣味治理法工藝流程

2.2.2糠醛工業含醛酸性廢氣污染控制裝置工藝流程

工藝流程是：氣渣混合物進入全封閉渣棚(廢氣可擴散空間<0.1%)；在引風機(引風機產生的廢液通過相應管線送入廢水收集池)的作用下產生負壓，使含醛酸性廢氣由渣棚集氣口送入氣渣分離裝置；一方面經氣渣分離裝置分離后廢渣送鍋爐房，另一方面渣棚的自然沉降后廢渣送鍋爐房，作為鍋爐燃料，氣渣分離裝置產生的廢液通過相應管線送入廢水收集池；氣渣分離裝置分離后的廢氣進入冷凝裝置，通過殼式冷凝器管程中的循環冷卻水將酸性廢氣由氣態轉化為液態，冷凝裝置產生的廢液進入廢水收集池，收集后的廢液回用于糠醛生產中的配酸工序和進入污水處理設備；冷凝排氣送回全封閉渣棚，進行循環冷凝。工藝流程見圖3。

圖3　糠醛工業含醛酸性廢氣污染控制裝置工藝流程

2.3噪聲污染特征及控制現狀

糠醛生產企業為了便于收購原材料，選址建廠通常都在偏遠的農村，其噪聲污染物主要出自水解釜卸料時以及鍋爐鼓引風機、傳動設備和各類泵產生的噪聲。由于糠醛生產工藝簡單，所需的配套電氣設備少、功率小，同時隨著低噪音電器設備的使用及相應降噪技術的廣泛應用，使得糠醛工業噪聲污染物對周邊環境影響較小。

2.4固廢污染特征及控制現狀

糠醛工業固廢污染物主要為糠醛渣和玉米芯在粉碎時產生的篩下物。生產糠醛的原料主要是玉米芯，玉米芯經水解后，約有20%的多聚戊糖水解后生產糠醛，而仍約有80%的物質(主要是纖維素)未被利用，形成酸性廢渣，業內稱為“糠醛渣”。

糠醛生產需要大量蒸汽，鍋爐設備必不可少。1980年以前還沒有以糠醛廢渣為燃料的鍋爐，我國糠醛生產企業所用的鍋爐均為燃煤鍋爐，鍋爐額定蒸發量以4-6t/h為主。使用燃煤鍋爐進行糠醛生產，不但會消耗大量的煤炭資源，生產過程中產生的糠醛渣也毫無用處，只能采用堆放、填埋方式處理，不但浪費土地，還可能污染地下水源。

1990年左右我國開發出以原煤和糠醛渣為燃料的混燒鍋爐，燃燒方式為層燃，司爐方式為手燒，額定蒸發量一般為4t/h。此種鍋爐雖然在燃廢渣方面有一定的進步，實現了煤渣混燒，解決了一部分因糠醛渣堆放而產生的環境污染問題，但整體上來看該爐型還存在著一些不足，現已經被逐漸被淘汰。

目前，我國已成功研發出額定蒸發量一般為6～8t/h、以機械或半機械方式運行、物料自動烘干、自動布料，還可滿足自備電站需要的完全燃糠醛渣的專用鍋爐。該鍋爐解決了以往爐型的煤渣混燒、熱效率低及司爐強度大等問題，得到了糠醛生產企業的認可，現已被廣為使用。

現在，吉林省糠醛生產企業全部采用完全燃糠醛渣的專用鍋爐，將糠醛廢渣直接作為鍋爐燃料，由于新型鍋爐熱效率較高，糠醛渣通常會有剩余，一般糠醛生產企業會將剩余部分和玉米芯在粉碎時產生的篩下物銷售給相關企業，用來生產有機燃料或肥料，且供不應求。

綜上得出：吉林省糠醛工業噪聲、固廢污染對周邊環境影響較小，水污染物還存在環境風險，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業污染控制的“死角”。

3結語

吉林省是我國擁有糠醛生產企業最多的省份。本文并結合吉林省糠醛工業實際生產狀況和污染防治的發展趨勢，對吉林省糠醛工業水污染物、大氣污染物、噪聲和固廢的污染特征及控制現狀進行了詳細地介紹和分析。研究認為：吉林省糠醛工業噪聲、固廢污染對周邊環境影響較小，水污染物還存在環境風險，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業污染控制的“死角”。

隨著糠醛工業生產設備、生產工藝、污染控制技術及污染防治相關要求的不斷提升，可能會導致相關標準中原有的指標落后于實際工況或后續相關法規的要求。因此，對吉林省糠醛工業污染特征及控制現狀進行研究，并給出準確定位，同時依據技術可行、經濟合理、管理可操作的原則完善、升級吉林省糠醛工業污染物控制要求，勢在必行。

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Research on Furfural Industrial Pollution Characteristics

and Control Status in Jilin Province

WANH Yu

(Jilin Academy of Environmental Sciences，Changchun Jilin 130012，China)

Abstract：Jilin Province is the country with the largest number of furfural manufacturer provinces. In this paper，combined with the development trend of Jilin furfural industrial real production conditions and pollution prevention，Jilin Province furfural industrial water pollutants，air pollutants，noise pollution characteristics and control the status quo and solid waste were introduced and analyzed in detail. The author believes：Jilin furfural industrial sound，the slag has little effect on the surrounding environment of pollutants，water pollutants there are environmental risks of atmospheric pollutants in the “slag shed gas” is currently the case in Jilin furfural industrial pollution control “dead”.

Keywords：furfural industry；pollution characteristics；control status；Jilin Province

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)01-0142-03

作者簡介：王玉，高級工程師，主要研究方向為污染防治技術及環境保護相關政策、法規

引用文獻格式：王玉.吉林省糠醛工業污染特征及控制現狀研究[J].環境與可持續發展，2016，41(1)：142-144.