張一槿
常州科太環(huán)境技術(shù)有限公司 江蘇常州 213000
橡膠制品工業(yè)是指以生膠(天然膠、合成膠、再生膠等)為主要原料、各種配合劑為輔料,經(jīng)煉膠、壓延、壓出、成型、硫化等工序,制造各類產(chǎn)品的工業(yè)。我國橡膠制品業(yè)發(fā)展已有百年歷史,自2010 年開始超越美國,成為世界最大的橡膠工業(yè)制造大國,主要產(chǎn)品產(chǎn)量在世界位居前列,但是我國具備規(guī)模效益的橡膠制品企業(yè)較少,同類產(chǎn)品的小企業(yè)較多,隨著社會各界對環(huán)保問題的關(guān)注,橡膠制品企業(yè)產(chǎn)生的大氣污染也成為社會關(guān)注的重點。
橡膠制品行業(yè)主要使用的原料為各類橡膠、碳黑、氧化鋅、防老劑和硫化劑等,除橡膠外其余輔助原料大多為粉末狀,所以在輔料拆包過程中會有顆粒物產(chǎn)生和排放,特別是碳黑拆包過程中產(chǎn)生的顆粒物對環(huán)境影響較大,而根據(jù)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)《GB16297-1996》,廠界無組織排放監(jiān)控濃度限值為肉眼不可見,所以在評價過程中需重點關(guān)注原料包裝、配料方式和物料輸送方式,提出有效杜絕無組織排放的措施[1]。目前不同的橡膠制品企業(yè)采取以下措施來避免無組織顆粒物的排放:①從源頭上改變粉料包的包裝方式,使用熱熔性PE 包裝袋包裝上述粉狀原料,從而避免配料過程中的拆包工序;②實現(xiàn)上料設(shè)備的自動化,粉狀原料包裝與上料設(shè)備密封連接,通過氣力負(fù)壓輸送將原料送入料倉貯存,混料過程中產(chǎn)生的顆粒物通過配套的布袋除塵器進(jìn)行凈化;③給料設(shè)備置于密煉機上方,原料在不拆包的情況下放入給料設(shè)備內(nèi)并加蓋,然后利用設(shè)備自帶拆包器在設(shè)備內(nèi)部拆包,拆包過程中產(chǎn)生的顆粒物通過密閉管道收集。
煉膠廢氣主要包括密煉過程產(chǎn)生的顆粒物、有機廢氣以及開煉過程中產(chǎn)生的有機廢氣。
密煉是為了使橡膠與輔料充分混合從而增強橡膠的耐熱性、抗老化等性能。配好的原料加入到密煉機內(nèi),在密閉環(huán)境下,隨著設(shè)備內(nèi)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)將來自加料口的物料夾住帶入輥縫,物料受到剪切和摩擦作用,使膠料的溫度上升,加熱溫度從幾十度升至100℃以上,使添加劑在膠料中分散均勻,從而達(dá)到煉膠的目的。由于溫度的升高,碳黑等原料受熱會產(chǎn)生煙塵,即顆粒物[2]。根據(jù)《橡膠制品生產(chǎn)過程中有機廢氣的排放系數(shù)》密煉工序顆粒物的產(chǎn)污系數(shù)為925mg/kg 混煉膠,顆粒物約占物料的0.1%。目前密煉過程中產(chǎn)生的顆粒物通常采用與密煉機相連的煙道100% 收集后送入布袋除塵器處理,從而實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
煉膠包括密煉和開煉兩部分工藝,在煉膠過程中,物料受到剪切和摩擦作用,膠料隨著輥筒的轉(zhuǎn)動被卷入兩輥間隙,受強烈擠壓作用而使溫度升高,使膠料加熱軟化、壓片。在煉膠過程中橡膠中的小分子有機物會揮發(fā)出來,產(chǎn)生煉膠有機廢氣。煉膠(包括密煉和開煉)過程產(chǎn)生的有機廢氣,主要指VOCs 和非甲烷總烴,根據(jù)《橡膠制品生產(chǎn)過程中有機廢氣的排放系數(shù)》及美國橡膠制造者協(xié)會(RMA)對橡膠制品生產(chǎn)過程中各類橡膠原料進(jìn)行測試得出的各類廢氣污染物排放系數(shù)確定。
硫化廢氣由于其成分復(fù)雜,具有污染物濃度低、氣量大的特點,一直是環(huán)保治理的難點。煙氣是硫化過程中持續(xù)產(chǎn)生的,但絕大部分的排放是硫化完成后打開設(shè)備時產(chǎn)生的,因此硫化煙氣為周期性排放,初始瞬間流量很大,流量波動幅度較大。有機廢氣末端治理最常見的處理技術(shù)包括吸附法、吸收法等。吸收法簡單可靠,處理風(fēng)量不受限制。但由于硫化煙氣中成分復(fù)雜,且煙氣中大部分有機物水溶性較差,故此法對廢氣的凈化效率較低,且存在二次污染;吸附法操作簡單,吸附效率較高,但投資費用高,且固體吸附材料處置更換成本高;生物法對低含量廢氣的處理有明顯優(yōu)勢,但對于大風(fēng)量的廢氣,設(shè)備投資大,占地面積大,操作運營管理較為復(fù)雜。硫化廢氣目前最常見的處理技術(shù)為采用“光催化氧化+ 活性炭”設(shè)備對其進(jìn)行處置,其中光氧催化廢氣凈化器光波長為185nm,功率為9KW,總活性炭吸附塔活性炭裝填量約為350kg。整套廢氣凈化裝置對VOCs 的去除效率可達(dá)到95%,對臭氣濃度的去除率可達(dá)到99.4%[3]。
橡膠制品生產(chǎn)過程中,在密煉、開煉和硫化工序,伴隨著有機廢氣的產(chǎn)生,會有惡臭物質(zhì)產(chǎn)生和排放。目前國內(nèi)對橡膠行業(yè)建設(shè)項目一般選取硫化氫作為含硫惡臭氣體的環(huán)境評價因子,但根據(jù)美國國家環(huán)保總局編制的《空氣污染物排放系數(shù)匯編》(AP-42),橡膠行業(yè)(以輪胎行業(yè)為主)各個工序排放的污染因子無硫化氫。惡臭物質(zhì)主要來自于脫硫工序的排放,含硫化合物主要為二硫化碳和羰基硫化物。目前,橡膠制品企業(yè)均對各工序排放點位采取集氣收集措施,然后引入車間外廢氣處理裝置處理,處理工藝通常采用“噴淋塔+UV 光解催化氧化+ 活性炭”。
通過上述分析,橡膠制品行業(yè)通常具有的生產(chǎn)工藝為密煉、開煉和硫化工序,這三個工序造成的主要環(huán)境污染為大氣環(huán)境污染,主要污染物為顆粒物、有機廢氣和臭氣濃度。目前主要的治理措施為“光催化氧化+ 活性炭”工藝,隨著環(huán)保管理要求的進(jìn)一步加強,企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加強廢氣治理力度。