如何提高橡膠輪胎廢氣的治理

許發財

（漳州市龍海區生態環境保護綜合執法大隊，福建 漳州 363000）

1 橡膠輪胎制造產生的廢氣污染問題

橡膠輪胎廢氣的污染因子主要為顆粒物、揮發性有機污染物、惡臭物質等污染物。橡膠輪胎生產過程中廢氣排放量大、成分復雜多變，顆粒物的危害眾所周知，污染環境，引起呼吸道疾病等[1]，尤其是廢氣中惡臭成分對廠區環境和周圍環境造成很大污染。

2 橡膠輪胎制造產生的廢氣來源

2.1 混煉、密煉產生的廢氣

混煉工序是將各種天然橡膠、合成橡膠、炭黑、油料和其他化工原材料在密煉機內煉成混煉膠的過程。密煉過程產生的煙氣主要包含顆粒物、非甲烷總烴。一般選取炭黑粉塵、非甲烷總烴、臭氣濃度作為污染物排放控制的特征因子[1]。

2.2 壓延擠出產生的廢氣

壓延擠出工序是將混煉工序運來的混煉膠在膠條切條機上切條，然后喂料擠出機連續向壓延機供膠，具有一定溫度和可塑性的膠料在壓延機的作用下延展成型，壓延后的膠片經冷卻、貯料、定中心后卷取存放。壓延擠出工序由于溫度和物理的作用會產生少量有機廢氣，壓延機在廠房內布置，且膠條布置在壓延機上，因此這部分廢氣有組織收集比較困難。

2.3 硫化定型產生的廢氣

硫化工序是指采用硫化機將輪胎胎胚進行硫化定型的過程，根據內壓介質的不同，可分為熱水硫化、蒸汽硫化和混氣（蒸汽+氮氣）硫化[2]。硫化時裝入胎胚內腔的膠囊在充入壓力蒸汽或壓力水時，膠囊的形狀發生變化，從而產生整個面積的伸張，緊貼輪胎內腔壁，排出胎胚與膠囊之間的空氣，傳遞壓力和熱能，使輪胎各部件緊密結合并充滿模型，完成輪胎的硫化，實現輪胎技術設計的內外輪尺寸和物理機械性能。硫化時不只是產生交聯，還由于熱及其他因素的作用產生產聯鏈和分子鏈的斷裂，硫化后橡膠形成三維網狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。由于物理、化學作用，此過程會產生大量有機廢氣、二氧化硫和氮氧化物等。

3 橡膠輪胎制造有機廢氣排放要求

橡膠輪胎制造有機廢氣排放標準見表1。

項目運營過程中產生的非甲烷總烴、顆粒物排放執行《橡膠制品工業污染物排放標準》（GB27632-2011）表5、表6標準產生的（GB14554-93）表1新擴改建標準、臭氣濃度、H2S排放執行《惡臭污染物排放標準》表2惡臭污染物排放標準值；SO2排放執行《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）表2相關標準[2]。

表1 橡膠輪胎有機廢氣主要污染物排放標準

4 案例

以某輪胎生產企業為例，結合該企業輪胎生產工藝流程，介紹輪胎生產廢氣的主要排污節點，如何選擇有機廢氣處理設施等進行分析。

4.1 硫化車間有機廢氣采取的處理工藝

該企業共有16個硫化車間，每個車間（生產線）都在生產線上安裝集氣罩對有機廢氣進行收集，并通過管道引到車間外單獨處理。

ⅠA1和ⅠA2兩個硫化車間VOC治理工程采用集氣罩+高效過濾器+等離子+光催化氧化+尾氣凈化模塊環保處理設施后通過18米排氣筒排放，檢測數據見表2。

表2 排氣筒有機廢氣經處理后的檢測數據

硫化車間廢氣經有效收集，①首先進入預處理模塊，預處理模塊采用初效過濾器的結構形式，可去除廢氣中可能存在的大顆粒的粉塵和油煙。②預處理后的尾氣采用注入式等離子裝置對廢氣進行一級凈化。外界新鮮空氣在風機的抽吸作用下經等離子發生裝置，得到的等離子體進入等離子反應區，在該區域中，VOCs被等離子體轟擊、氧化后變成小分子的有機廢氣，部分VOCs成為二氧化碳和水。③經過等離子凈化的廢氣進入光催化氧化段，廢氣分子在UV紫外燈管的照射下獲得能量，變成不穩定狀態，同時在Ti02催化劑的催化下生成羥基自由基、氣態過氧化氫、氧離子及大量的負離子。廢氣成份在次生氧化劑與等離子體的協同作用下發生氧化分解，對廢氣進行了二次凈化。④廢氣經光催化氧化段凈化后，進入ACF尾氣凈化模塊，利用ACF活性纖維對尾氣中的剩余VOCs分子和光解模塊產生的次生氧化劑進行吸附，并繼續反應，達到徹底凈化廢氣的目的。⑤凈化后達到國家排放標準的氣體通過風機排入外環境。

ⅡA1和ⅡA2兩個硫化車間VOCs治理均釆用集氣罩+預處理+等離子十光催化+噴淋洗滌+機械除霧處理設施后通過18米排氣筒排放，檢測數據見表3。

表3 排氣筒有機廢氣經處理后的檢測數據

硫化車間廢氣經有效收集，①首先進入預處理模塊，預處理模塊采用初效過濾器的結構形式，可去除廢氣中可能存在的大顆粒的粉塵和油煙。②預處理后的尾氣采用注入式等離子裝置對廢氣進行一級凈化。外界新鮮空氣在風機的抽吸作用下經等離子發生裝置，得到的等離子體進入等離子反應區，在該區域中，VOCs 被等離子體轟擊、氧化后變成小分子的有機廢氣，部分VOCs成為二氧化碳和水。③夾雜著等離子體的廢氣到達光催化氧化（光化學）模塊。高強輻照場對廢氣成份有破壞作用并產生活潑的次生氧化劑，廢氣成份在氧化劑和光的協同作用下持續發生氧化分解，最終生成二氧化碳和水。④超微凈化模塊設有順流循環噴淋系統、錯流循環噴淋系統、重力沉降、碰撞除塵、氣流均布裝置，可以去除微小粉塵，滿足排放標準。⑤氣體在排放前，再經過機械除霧區。除霧后，達到國家排放標準的氣體通過引風機排入外環境[3]。

其他12個硫化車間VOCs治理采取堿洗組合處理工藝措施后通過排氣筒排放外環境。采用集氣罩+噴淋塔洗滌+除水霧處理設施后通過18米排氣筒排放，檢測數據見表4。

表4 排氣筒有機廢氣經處理后的檢測數據

硫化車間廢氣經有效收集，①進入噴淋塔洗滌，堿洗塔采用立式填料塔結構，洗滌塔采用兩級噴淋，配備兩級填料。噴淋系統采用不易堵塞的螺旋霧化噴嘴，確保廢氣污染物被有效地捕捉到循環液中。每座塔配備兩臺水泵，一用一備。②堿洗塔上部均配有折流板式除霧裝置。除霧裝置可有效將尾氣中的水霧和液滴有效分離去除，可節約用水。③達到國家排放標準的氣體通過引風機排入外環境。

4.2 混煉、密煉機及壓延擠出產生廢氣采取的處理工藝

該項目共設置20套濾袋式除塵器+高效過濾器，再通過約800米集氣管道收集系統進行濃縮、脫附、燃燒。

（1）進氣濃度較低，設計先采用濃縮模塊進行濃縮處理，濃縮比例約1∶18設計去除效率95%，處理后的氣體可直接達標排放，脫附后的高濃度氣體采用燃燒法送到燃燒設備處理達標排放，脫附熱選用加熱方式進行脫附；

（2）工藝流程。有機廢氣→收集罩→除塵器+增壓風機→濃縮模塊→燃燒爐→引風機→煙囪排放；

（3）本裝置凈化效率高，沒有二次污染，VOCs去除率超過95%，排放可以達標；

（4）本裝置采用沸石對廢氣進行濃縮，對于苯類物質具有很好的安全性，避免了使用活性炭造成火災的可能性；

（5）本項目的VOC濃縮裝置，除臭分子涂層噴涂于濃縮模塊上，有效去除橡膠行業的VOC的臭味；

（6）濃縮模塊區分為處理區、再生區和冷卻區，濃縮模塊在各個區內連續運轉。含有VOC的廢氣被處理空氣送到濃縮模塊 0的處理區。在處理區VOC被吸附劑吸附除去，空氣被凈化后從濃縮模塊的處理區間排出。預處理后的有機廢氣進入模塊濃縮裝置，其中的有機成分被高效吸附（吸附效率＞95%），吸附物質達到飽和前，通過熱風將模塊脫附單元進行解吸。解吸后的吸附單元重新投入吸附。吸附達標后的干凈氣體經風管引入主排放口排放。解吸的濃縮轉輪吸附裝置中的高度濃縮的廢氣通過引風機后被送往燃燒爐熱解處理。

5 結語

橡膠制造企業作為對環境造成污染嚴重的企業之一，應加強環境保護意識，采取先進的治理工藝，橡膠輪胎硫化工藝有產生有機廢氣風量大，有機廢氣濃度較低等特點，活性炭吸附法產生大量的危廢，橡膠輪胎硫化產生的有機廢氣中含有大量含硫化合物，所以催化燃燒工藝不適用。濃縮+蓄熱式熱力焚燒技術（RT0）處理效果較好，但投資成本和運行成本都比較高，根據該企業硫化產生有機廢氣的特點和橡膠輪胎行業的廢氣治理經驗，洗滌法、等離子凈化技術和光催化氧化技術可在常溫常壓下操作，工藝流程簡單，運行管理方便，對V0Cs的適應性強，去除率高，有很好的處理效果。本項目確定的①高效過濾器+等離子+光催化氧化+尾氣凈化組合環保處理設施；②預處理+等離子十光催化+噴淋洗滌組合環保處理設施；③噴淋塔洗滌+除水霧組合環保處理設施。硫化工藝產生的有機廢氣分別經這三種組合環保處理設施處理后，均優于國家有關排放標準，目前個別城市禁止新上光催化氧化有機廢氣處理設施，所以要根據企業特點以及當地要求選擇硫化工藝產生有機廢氣環保處理工藝[3]。對于混煉、密煉機工藝產生的濃度較高的有機廢氣，建議還是要加大環保投資力度，采用RTO處理模式。