食用香精生產廢氣治理工程實例分析

王竹槽, 胡志軍, 徐 明, 王小平, 王志良

（1.江蘇齊清環境科技有限公司， 江蘇 南京 210036；2.江蘇省環境科學研究院江蘇省環境工程重點實驗室， 江蘇 南京 210036）

0 引言

香精香料是國民經濟中食品、日化、煙草、醫藥等行業重要的原料。香料是能被嗅出香氣或嘗出香味的物質。香精是一種由人工調配出來的含有幾種、十幾種乃至幾十種香料的混合物，或由發酵、酶解、熱反應等方法制得的含有多種香料的混合物[1]。香精香料工業屬于精細化工，與一般化工相比，具有品種多、更新換代快、產量小等特點，大多以間歇方式生產。由于香精香料生產使用原輔材料種類繁多，且嗅閾值低，因此排放的廢氣具有種類多、成分復雜、異味明顯的特點[2]。因此，香精香料生產企業如何有效控制廢氣污染是亟待解決的問題。

江蘇某香精生產企業年產食用香精近3 000 t，雖然生產車間建有廢氣通風凈化裝置，但是現有活性炭吸附裝置無脫附再生系統，實際運行過程極易飽和，廢氣排放異味明顯，因廢氣問題引發的周邊投訴和糾紛不斷。筆者受業主委托對其廢氣收集處理系統進行改造，經過一年多的運行實踐，有效控制了異味擾民問題，營造了和諧的社會環境。

1 廢氣產污環節分析

該企業主要從事液體香精、粉末香精和膏體香精的復配，生產過程均為物理攪拌，無化學反應，使用的原輔材料主要有各種香料、食用酒精、丙二醇、色拉油、麥芽糊、玉米淀粉等。香精生產企業生產的品種繁多，因此廢氣成分復雜多變，但是主要代表性物質均為酯、醛、烯烴和酮，部分香精生產過程可能排放含硫醚、硫醇等刺激性臭味物質[2]。根據現場實地調查，該企業主要廢氣來源和排放特點見表1。

表1 廢氣產污環節及排放特點

2 廢氣治理現狀及存在問題

企業現有2個生產車間，一車間生產甜味液體香精，二車間生產咸味香精（液體、粉末、膏體）和甜味粉末香精。生產的廢氣主要包括無組織廢氣和有組織廢氣。無組織廢氣主要來自敞口生產設備以及人工轉料和包裝過程，該部分廢氣均為間歇性排放，且污染物濃度波動較大，收集處理難度較大；有組織廢氣來自二車間的粉末香精干燥過程。各車間廢氣收集處理現狀見表2。

表2 廢氣收集處理現狀

由于生產過程無化學反應，廢氣以香精香料自身氣味為主，因此所排放廢氣中有機物含量較低，但異味較大且吸附性強。調查發現，二車間生產區域的異味較一車間更重。現場對車間各區域換風系統和干燥機排氣口的臭氣濃度、TVOC、排氣量進行了檢測，結果見表3。

表3 排口臭氣濃度、TVOC檢測值

現有廢氣收集處理存在的問題如下：①反應釜、攪拌桶、稱重臺以及包裝臺均未設置廢氣收集裝置，車間內主要生產設備的廢氣均無組織排放；②車間主要生產區域均設有強制換風系統，但是換風未經處理直接排放，排氣口臭氣濃度較高，異味明顯；③咸味噴粉干燥機出口尾氣經一級文丘里除塵后排放，甜味噴粉干燥機出口尾氣經“文丘里除塵+布袋除塵+水吸收+活性炭吸附”處理后排放，上述凈化工藝可以去除尾氣中的顆粒物，但是活性炭吸附裝置凈化效果取決于活性炭更換頻率，現有吸附裝置未配備脫附再生系統，實際運行過程中極易飽和，一旦活性炭吸附飽和，設備將無法有效控制VOCs異味污染。

3 廢氣收集系統改造

一、二車間內劃分了多個相互隔離的作業區域，其中攪拌桶、反應釜等生產設備的廢氣均無組織排放。由于香精產品種類多、產量小，現有間歇式、敞開式生產工藝難以改為連續化、自動化、密閉化生產工藝。為防止新增廢氣收集裝置污染食用香精，廢氣收集系統的改造仍利用現有換風系統，同時新增一套變頻風機收集各區域排風機出口廢氣。各股廢氣設計流量見表4。

表4 廢氣流量統計

4 廢氣凈化工藝比選

該企業排放的廢氣凈化處理屬異味治理范疇，常見的凈化工藝包括水吸收[3]、活性炭吸附[4]、蓄熱式焚燒[5]、低溫等離子體凈化[6]等。水吸收的凈化處理效率主要取決于污染物的溶解度、蒸汽壓等物理屬性，其凈化效率不高，常用作預處理措施。活性炭吸附主要用于回收有機物，本項目中有機物排放總量較低但異味較大，采用活性炭吸附實際處理效果較差，且產生大量的危險固廢。蓄熱式焚燒[8]和低溫等離子技術[9]具有凈化效率高、無二次污染等優點，在精細化工行業正得到越來越大范圍的應用，2種工藝的對比分析見表5。

表5 蓄熱式焚燒和低溫等離子體凈化工藝對比分析

蓄熱式焚燒凈化工藝是有機廢氣和異味處理的最終手段，但是該企業日常生產周期僅8 h，且有機物實測濃度較低，如果采用蓄熱式焚燒工藝，則運行成本過高，因此不宜直接采用RTO爐高溫焚燒處理。現場試驗表明，介質阻擋放電低溫等離子體對有機物濃度較低的廢氣具有良好的凈化處理效率，且運行成本低，操作維護簡單，可與生產裝置同開同停,因此最終選定采用水吸收+低溫等離子體+水吸收凈化工藝，處理流程見圖1。

圖1 廢氣處理工藝流程

5 運行效果

該工程于2016年7月底竣工，經過半年多的運行，系統運行穩定，裝置投運后廢氣擾民投訴顯著減少。9月18～19日，企業對廢氣處理裝置運行情況進行了現場檢測，裝置出口排氣量均值為20 537 m3/h，臭氣濃度由1 738降為130，凈化效果高達92.5%。廢氣處理檢測結果見表6。

表6 廢氣處理結果

設備運行主要消耗為電費，循環水泵功率為6 kW，風機功率為37 kW，等離子凈化設備功率為40 kW，廢氣處理裝置年運行時間為2 400 h，每度電0.8元，電極工作負荷為90%，電費共計：（6+37+40）×2 400×0.8×0.9=14.3萬元/a。

6 結論

對于成分復雜、有機物濃度低、風量大的香精香料生產廢氣采用“水吸收+介質阻擋放電低溫等離子體”凈化工藝是技術可行、經理相對合理的選擇。現場運行數據表明：凈化裝置出口臭氣濃度、非甲烷總烴符合DB 32/3151—2016《化學工業揮發性有機物排放標準》的要求，有效控制了香精生產廢氣對周邊區域的不良影響，取得了較好的環境效應，對改善區域大氣環境質量具有十分重要的意義。