光氧催化技術應用于定型機有機廢氣處理研究

章文斌，王玲玲，曹曉涵，楊明憲，顧汝科

（江蘇省常州環境監測中心，江蘇常州213000）

紡織染整行業一直是我國的傳統行業，在定型過程中會產生大量的揮發性有機廢氣。隨著工業廢氣污染物排放要求，定型企業幾乎都已經安裝了廢氣處理設施，也能達標排放[1?2]。

現階段主流的定型機有機廢氣治理技術“熱能回收一水噴淋洗滌一靜電除油”[3]，此技術雖能讓廢氣達標排放，但實際中仍有定機器廢氣投訴案件發生，投訴問題大多為有“臭味”。環保管理人員到達現場后發現確實有一股燒焦味，但是經環境監測人員監測后各項指標都符合相應的排放標準。究其原因為紡織印染定型過程中添加了大量的有機助劑，廢氣中含有大量油霧，但含油量很低且帶有惡臭味，其主要成分為醛酮類、酸醇酯類、雜環芳香族類等。[4]這些惡臭廢氣經處理后雖達標排放卻不能完全被傳統廢氣處理設施所吸收，若被人體直接吸入，將對人體有不可逆的傷害。[5?6]若在此基礎上加上光氧催化處理設施后卻能使“民標”也達標。通過對某企業兩套定型機廢氣處理裝置改造前后排氣筒的跟蹤監測，分析此技術的實用性。

1 材料與方法

1.1 定型機

該企業為門幅2.2m/10箱型定型機，額定廢氣量為10000Nm3/h。從定型機底部吸入空氣，定型溫度一般控制在160～200℃（根據不同類型的布料而定），定型結束后排出的廢氣溫度降低到140～180℃左右。溫度較高的有機廢氣通過換熱器回收熱能，將新鮮空氣經換熱器換熱至110℃左右再次進入到定型機內參與定型，換熱后的有機廢氣溫度降至80℃進入廢氣處理設施內。

在此定型過程中，將產生由油、顆粒物結合態的有機廢氣，不同織物的性質和前道處理工序決定了有機成分，顆粒物來自于織物上的可燃粉塵及纖維。[7]

1.2 原廢氣處理系統

定型機有機廢氣換熱后從底部進入濕式靜電吸收塔，吸收塔從上至下分別為高壓靜電吸附、填料噴淋、油水分離池，工藝圖見圖1。廢氣先經填料水噴淋吸收，廢氣降溫同時部分有機廢氣、煙塵、油霧被水霧捕集。水霧流入油水分離池，利用循環泵將分離池凈化后的水循環噴淋與清洗。廢氣繼續上升進入高壓靜電吸附裝置，被吸附的油污經導流板流入油水分離池，最后溫度約為40℃廢氣經吸收塔頂部通過主風機排入大氣。油水分離池中分離廢纖維油脂，以油污的形式回收利用，無廢水外排。

圖1 濕式靜電吸收塔工藝圖

1.3 新增光氧催化設備

在吸收塔后端加裝一臺光氧催化設備，該設備按照按單臺定型機風量10000m3/h來設計，殼體為不銹鋼材質，尺寸為4000*1000*1000mm，燈管60根，二氧化鈦光觸媒3塊。其除臭技術原理為:

（1）特定波段（253.7nm)的紫外線對惡臭氣體的分子鏈進行分解，將大分子結構打碎變成小分子結構。

（2）利用紫外線光束分解空氣中的氧分子產生游離氧，因游離氧所攜正負電子不平衡所以需與氧分子結合，進而產生臭氧，UV+O2→O?+O*（活性氧），O+O2→O3（臭氧）。惡臭氣體通進入高效光解氧化模塊的反應腔后，高能紫外線光束及臭氧對惡臭氣體進行協同分解氧化反應，使惡臭氣體物質降解轉化成低分子化合物、水和二氧化碳。[8?10]

（3）惡臭氣體在催化劑（TiO2)的作用下，高能紫外線光束及臭氧對惡臭氣體進行協同分解氧化反應，使惡臭氣體物質降解轉化成低分子化合物、CO2和H2O等無機物。[11?13]

1.4 監測方案

2018年8月、12月對該企業1號、2號定型機（未改造前）的排氣筒進行有組織監測，監測指標分別為非甲烷總烴、臭氣濃度。非甲烷總烴監測頻次為1小時內等間隔取4個樣品，臭氣濃度為1小時內取瞬時樣，均以小時濃度均值進行評價；在2019年3月、4月、9月在對已完成光氧催化改造后的排氣筒以同樣的方式進行跟蹤監測。最終通過監測數據來分析改造前后有機廢氣處理的效果。

1.5 監測依據與儀器

廢氣監測依據為《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T 16157?1996），采樣儀器為嶗應3012H型自動煙塵（氣）測試儀、嶗應3072型智能雙路煙氣采樣器、真空箱氣袋采樣器、玻璃針筒。非甲烷總烴分析方法為《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜法》（HJ 38?2017），分析儀器為Entech7032AB?L自動氣體進樣器，Agilent 7820A氣相色譜儀（FID檢測器）；臭氣濃度分析方法為《空氣質量惡臭的測定 三點比較式臭袋法》（GB/T 14675?1993），分析由2名配氣員和6名嗅辨員完成。

1.6 評價依據

廢氣目前尚無定型機有機廢氣的排放標準，只有少數地方制定了當地的行業排放標準。如浙江省“染整行業大氣污染物排放標準”（DB33/962?2015），紹興縣“印染行業整理排放限值”（DB330621/T001）。鑒于此情況，評價標準執行該企業環評中的要求，非甲烷總烴根據排氣筒高度執行GB16297?1996《大氣污染物綜合排放標準》表2中的二級標準，臭氣濃度根據排氣筒高度執行GB14554?93《惡臭污染物排放標準》中表2的標準值。

2 結果與分析

2018年8月、12月（未進行光氧催化改造前）的監測數據顯示1號定型機兩次非甲烷總烴小時均值分別為3.63mg/m3、3.38mg/m3，2號定型機分別為2.84mg/m3、2.40mg/m3；而2019年3、4、9月的監測數據顯示，1、2號定型機非甲烷總烴小時均值較前兩次明顯下降，變化趨勢見圖2。雖然非甲烷總烴小時均值濃度明顯下降，但是改造之前濃度就比較低，遠遠滿足GB16297?1996《大氣污染物綜合排放標準》表2中二級標準120mg/m3。

圖2 非甲烷總烴監測數據分析圖

2018年8月（未進行光氧催化改造前）的臭氣濃度監測數據顯示1號為132，2號為550（單位為無量綱），臭氣濃度排放符合GB14554?93《惡臭污染物排放標準》表2標準（排氣筒高度15m，標準值為2000）。增加光氧催化裝置之后，2019年4月、9月的監測數據顯示，1號分別為72、54，2號為97、72，較改造之前，1號定型機廢氣臭氣濃度下降分別為45.5%、59.1%，2號定型機廢氣臭氣濃度下降分別為82.4%、86.9%。雖然未改造之前，臭氣濃度達標，但是有明顯的異味，加裝光氧催化裝置后，臭氣濃度明顯下降至100以下，現場已無臭味，變化趨勢見圖3。

圖3 臭氣濃度監測數據分析圖

3 結語

原定型有機廢氣治理設施濕式靜電處理系統的基礎上新增光氧催化裝置，較改造之前，1號、2號定型機排氣筒非甲烷總烴濃度較加裝前平均下降68.7%和51.9%，濃臭氣濃度較加裝前1號定型機廢氣臭氣濃度下降分別為45.5%、59.1%，2號定型機廢氣臭氣濃度下降分別為82.4%、86.9%。雖然在未改造之前，非甲烷總烴已達《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297?1996）表2中的二級標準，臭氣濃已達《惡臭污染物排放標準》（GB14554?93）中表2的標準值，但是現場有明顯的“燒焦”異味，有無組織臭氣超標的風險。在加裝光氧催化裝置后，臭氣濃度值下降明顯，濃度低至100（單位無量綱）以下，已聞不到異味。最后，定型機有機廢氣在傳統濕式靜電處理系統的基礎上加裝光氧催化裝置可進一步降低臭氣濃度，對異味處理有一定的實用性。