輪胎生產過程中有機廢氣處理方法

于　鵬，郭　鵬

(山東省環境保護科學研究設計院，山東　濟南　250013)

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輪胎生產過程中有機廢氣處理方法

于鵬，郭鵬

(山東省環境保護科學研究設計院，山東濟南250013)

汽車工業迅猛發展，輪胎生產行業也進入“快車道”，其中輪胎生產過程中產生的有機廢氣也愈來愈引起人們的重視，有機廢氣的處理問題已經成為企業環境排放達標的關鍵難題，廢氣中的揮發性有機化合物的處理更是難中之難。本文介紹了幾種有機廢氣處理方法，包括傳統工藝和現代處理方法，對方法的優缺點進行了闡述，并對未來的有機廢氣處理方向和工藝進行了展望。

輪胎生產；揮發性有機廢氣；處理方法

我國改革開放后，隨著經濟發展進入“快車道”，汽車也漸漸進入尋常百姓家，群眾購車剛性需求旺盛，截止2014年年底，我國機動車保有量達2.64億輛[1]。與其相關聯的輪胎生產行業也發展迅速，人們也越來越重視輪胎生產過程中產生的廢氣處理。

輪胎生產工藝主要有生膠煉膠、胎圈制造、簾布復膠壓延、輪胎成型、輪胎硫化[2]等過程，主要產生含有粉塵、硫化物以及含有揮發性有機化合物(VOCs)的有機廢氣并伴有惡臭。本文主要介紹輪胎生產過程中有機廢氣的處理方法。

1　吸附法

活性炭吸附法是一種有效的處理低濃度揮發性有機化合物的方法，目前常使用的有顆粒活性炭、粉末活性炭和活性炭纖維等，在使用前先進行處理，使其產生密集的無法用肉眼識別的小孔，因此具有較大的比表面積，這些小孔通過分子間相互作用力，吸附廢氣中的氣體分子[3]，從而達到處理有機廢氣的目標。活性炭吸附法是最早應用于有機廢氣處理的技術之一，方法簡單實用、工藝成熟、處理效率高，惡臭去除明顯，但是設備龐大、流程復雜、易被輪胎生產過程中產生的粉塵膠粒堵塞等缺點。

2　吸收法

吸收方法根據吸收過程的不同，又分為物理吸收法和化學吸收法。即將有機廢氣引入吸收液，利用兩者相似相容的原理進行吸收凈化。但是由于吸收液易于飽和，處理效率相對較低[4]，因此現在單獨應用較少，而較多的作為預處理手段與其它方法相結合。

3　燃燒法

燃燒法根據具體操作流程的不同可以分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是讓濃度較高并且風量較小的有機廢氣在氣流中直接或輔助燃燒，使有機廢氣中的有機物燃燒氧化成二氧化碳和水的方法。但是對于廢氣濃度較低且缺少廢氣燃料的情況下，難以直接燃燒。催化燃燒法則是在較低的溫度下，廢氣中的可燃組分在貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑、復氧化物催化劑[5]的作用下徹底氧化分解并釋放出大量熱，從而凈化處理有機廢氣的一種方法。燃燒法能有效去除揮發性有機化合物，減少惡臭，但催化燃燒法對工藝要求嚴格，不能含有影響催化劑壽命和效率的膠粒或霧滴，或使催化劑中毒的物質。

4　冷凝法

冷凝法就是利用有機化合物在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓的特性，采用降低溫度或者提高壓力的方法使氣態的有機污染物冷凝而從廢氣中分離出來的方法[6]。為獲得較高的回收率，采用降溫或升壓的方法使得運行費用較高，能耗較大，所以此方法經常與壓縮、吸附、吸收等過程相結合，回收尚有利用價值的產品。

5　光催化氧化法

光催化氧化法是利用TiO2等催化劑的光催化活性，以一定波長的光進行照射[7]，使催化劑表面吸附的揮發性有機物分子發生一系列復雜的氧化還原反應，最終降解成二氧化碳、水及無機小分子物質。此方法具有反應效率高、反應條件無需加熱加壓、能選擇性去除和能耗低的優點，但現在此技術僅限于實驗室反應系統，尚未未大批量工業化生產應用。

6　低溫等離子法

低溫等離子法是在外加電壓作用下，利用擊穿氣體產生的高能性粒子與污染物分子發生一系列的復雜等離子體物化[8]反應，使污染物分子發生分解，從而將有機污染物降解為無毒無害的物質。低溫等離子法與常規技術相比，具有常溫常壓下反應、工藝簡單、操作流程簡便、有效處理低濃度有機廢氣的特點，由于初始投入大，目前該技術尚未有效推廣。

7　膜分離法

膜分離法利用氣體各組分通過半透性高分子聚合膜的速度不同的原理，將有機廢氣從膜中穿過，有機組分和空氣分子通透能力不同而分離的方法。此方法適合高濃度有機廢氣的分離和回收處理，具有方法簡單、能耗低、無二次污染的優點。

8　生物法

生物法是利用微生物以有機廢氣中的有機組分為能源和養分，經歷復雜的代謝降解過程，分解為二氧化碳、水及細胞組成物質的方法。過程復雜，大概分為三個過程：①利用氣液兩相間有機物濃度梯度、有機物水溶性和微生物吸附性，污染物由氣體傳質到液相(固體表面液膜)；②污染物通過擴散和對流從液膜表面進入到生物膜中；③微生物將污染物氧化分解[9]。

生物法具有處理能力大、能耗低、凈化效果好、低濃度處理效果好的特點。國內外應用較廣泛的主要處理裝置為生物過濾器、生物滴濾器和生物洗滌器。

8.1生物過濾器

提前在營養液中潤濕的有機廢氣通入到生物過濾器中載有微生物的吸附性填料層，有機污染物從氣相轉移到生物層中，經過人工馴化的微生物利用有機廢氣中的有機組分為碳源進行生理代謝活動，從而消除降解有機組分。填料層可由土壤、塑性顆粒、活性炭顆粒、陶瓷濾料、木屑[10]等易透氣的成分組成，氣容性大，能有效處理低濃度有機廢氣。生物過濾器是目前研究和應用成熟的廢氣生物處理技術，結構簡單、投資費用低廉，有較多工業應用案例，不足是設備占地空間較大，需要定期更換填料等。

8.2生物滴濾器

生物滴濾器和生物過濾器的工作原理和結構類似，最大區別是生物滴濾器在上方循環噴淋底部滲漏下的循環液[11]，廢氣無需潤濕而從底部進入并逐步上升，經過填料層，與滲流而下的循環液順流或逆流方式流動，有機組分傳質至填料層中附著的生物表面液膜中，被生物膜內的微生物降解，產生的二氧化碳氣體等又按反方向傳質至外部，并最終排出滴濾器外。反應產生的菌體產物和酸類物質則可被水帶至底部的循環液中，克服了處理效率隨pH值減小而下降的的問題。不足是設備和操作較復雜，不適合處理水溶性差的化合物，需嚴格控制營養液的添加以防微生物過度繁殖。

8.3生物洗滌器

生物洗滌器完全不同于生物過濾器和滴濾器，是一個懸浮活性污泥處理設備，它是由一個裝有填料的洗滌器單元和一個具有活性污泥的的生物反應器單元組成的[10]，在第一個反應器單元中主要進行物理溶解過程，廢氣由氣態轉換為液態。液態型污染物進入到第二個單元，在生物反應器中通過活性污泥的代謝作用進行降解。此設備反應條件易控制，填料不易堵塞，壓降低。缺點是需外加營養液，設備多，成本較高，對液相中菌體生長活動的控制比較難，因此不如前兩中設備應用廣泛。

9　結　語

通過對以上技術的簡介，處理輪胎有機廢氣的傳統處理技術要提高去除率，節約成本，綠色運行等方面進行深入研究。相關新技術也層出不窮，但大規模采用新技術的案例較少，存在工業化應用難、氣體組分復雜降低去除率等問題。下一步，可向工藝聯合方向側重，某兩種或三種工藝進行科學組合優化，發揮各工藝的優勢，高效率低成本去除輪胎生產過程中的有機廢氣，保護人類生存環境，維護生態環境穩定。

[1]中國公安部交通管理局[DB/OL]. www.mps.gov.cn.

[2]金萍,程君石.橡膠輪胎工藝清潔生產評述[J].安徽化工,2002(1):34-35.

[3]王瑞鑫.有機廢氣處理技術及前景展望[J].資源節約與環保,2014(1):10-11.

[4]孫甜甜.淺析有機廢氣處理技術[J].科技論壇,2013(16):15-16.

[5]黃建洪,寧平，許振成,等.揮發性有機廢氣治理技術進展[J].環境科學導刊,2011,30(5):70-72.

[6]曾祥誠.有機廢氣處理方法探討[J].科技創新導報,2009(35):155.

[7]趙方林.樹脂生產企業廢氣綜合治理工程設計[D].杭州:浙江大學,2014.

[8]汪涵,郭桂悅,周玉螢,等.揮發性有機廢氣治理技術的現狀與進展[J].化工進展,2009,28(10):1833-1841.

[9]安螢玉,張興文,楊鳳林,等.有機廢氣生物處理技術現狀與展望[J].四川環境,2006,25(1):65-69.

[10]石寧,曹宇,等.生物凈化有機廢氣技術研究進展[J].科技資訊,2012(35):144-145.

[11]陳建孟,王家德,唐翔宇.生物技術在有機廢氣處理中的研究進展[J].環境科學進展,1998,6(3):31-32.

Processing Method of Organic Waste Gas in Tire Production Process

YUPeng,GUOPeng

(Shandong Academy of Environmental Science，Shandong Jinan 250013, China)

The rapid development of automobile industry leads tire manufacturing industry entere the "fast lane", adn the increasing organic waste in the tire manufacturing process attracts more and more attention, deal with the problem of organic waste has become a key problem to reach environmental emissions standards, volatile organic compounds in the process is more difficult to be treated. Several organic waste treatment methods were described, including traditional techniques and modern processing methods, the advantages and disadvantages of the method were described, and the future direction of organic waste gas treatment and process were discussed.

production of tire; volatile organic waste; approach

X783.3

A

1001-9677(2016)03-0123-02