作為細(xì)顆粒物(pm2.5)和臭氧(o3)形成的重要前體物,vocs在一定條件下也會(huì)對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響。因此,近年來,對(duì)vocs的重視程度也越來越高,在出臺(tái)一系列強(qiáng)有力的法律法規(guī)后,京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)等的pm2.5污染已有改善明顯,但是與以往相比,pm2.5濃度仍處于高位。與此同時(shí),在京津冀等重點(diǎn)區(qū)域,vocs仍然是現(xiàn)階o3污染生成的主要因素之一。
2017年,原*等部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)<“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案>的通知》(環(huán)大氣〔2017〕121號(hào)),文件要求,到2020年,實(shí)施重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)vocs污染減排總量下降10%,尤其是橡膠等vocs排放重點(diǎn)行業(yè),在有必要的情況下,人們要結(jié)合環(huán)境空氣質(zhì)量季節(jié)性變化特征,研究制定行業(yè)生產(chǎn)調(diào)控措施。
1、橡膠工業(yè)vocs
橡膠廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶和電纜等產(chǎn)品,是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。但是,煉膠過程中如纖維織物浸膠、烘干、壓延和硫化都會(huì)產(chǎn)生vocs,此外,在配料和存放時(shí),樹脂、溶劑及其他揮發(fā)性有機(jī)物也會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣。橡膠工業(yè)產(chǎn)生的廢氣排放量大,污染成分復(fù)雜,非甲烷總烴含量高,惡臭成分會(huì)對(duì)周邊環(huán)境成嚴(yán)重污染。大氣環(huán)境的改善迫在眉睫,總量減排勢(shì)在必行。
2橡膠工業(yè)vocs治理技術(shù)
橡膠工業(yè)產(chǎn)生廢氣的主要來源包括密煉、硫化以及壓延等過程,不同工藝車間產(chǎn)生的廢氣成分及濃度也存在一定的差異。
目前,橡膠工業(yè)vocs的治理方法包括低溫等離子技術(shù)、吸附-回收技術(shù)、冷凝-除霧-催化氧化法、熱氧化技術(shù)、沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附-rto協(xié)同技術(shù)以及低溫等離子體-光催化協(xié)同技術(shù)等。
2.1低溫等離子技術(shù)
低溫等離子技術(shù)通過電離產(chǎn)生的活性粒子和廢氣中的污染物產(chǎn)生作用,以達(dá)到分解污染物的目的。以甲苯等代表性有機(jī)廢氣為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)在凈化300min時(shí),凈化率均達(dá)到90%。通過介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體技術(shù)處理vocs,降解率可達(dá)99%,降解效果還與電壓和氣速有關(guān),如果氣速?gòu)?00l/h下降到100l/h,則降解率從78%提高到97%。
雖然低溫等離子體技術(shù)具有*的性能,被認(rèn)為是處理vocs的有效方法,但是其通常只適用于大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣處理,對(duì)高濃度有機(jī)廢氣的處理效果并不理想。
2.2吸附回收法
吸附回收法是利用活性炭吸附廢氣中的有機(jī)物,其原理是當(dāng)有機(jī)廢氣的吸附量達(dá)到飽和,利用水蒸汽進(jìn)行脫附冷凝,以達(dá)到回收部分有機(jī)物的目的。目前,根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu),常用的活性炭主要分為顆粒活性炭和活性炭纖維,由于活性炭纖維具有非常高的比表面積和孔隙率,因此活性炭纖維吸附效果遠(yuǎn)高于顆粒活性炭。研究發(fā)現(xiàn),球形活性炭上voc分子的氣體飽和吸附容量越大,吸附質(zhì)所需脫附時(shí)間越長(zhǎng),不同voc分子的氣體回收難易還與活性炭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、voc分子本身物性和化性相關(guān)。此外,吸附和回收時(shí)的溫度、氣體濃度和氣體體積流率都對(duì)回收效率有比較大的影響,而且水蒸汽法要比熱空氣法脫附的效果好。不過,橡膠的vocs中環(huán)己烷沸點(diǎn)較低,單一的吸附回收法無法回收環(huán)己烷,因此暫未發(fā)現(xiàn)單一活性炭吸附法在橡膠vocs治理方面的成功案例。
2.3熱氧化法
根據(jù)燃燒溫度和輔助介質(zhì)的不同,熱氧化法主要分為蓄熱式燃燒法(rto)和催化燃燒法(rco),其主要原理是通過直接燃燒或添加催化劑進(jìn)行燃燒,將有機(jī)廢氣氧化分解為co2和h2o。
2.3.1蓄熱式燃燒法。
蓄熱式燃燒法(rto)主要是將有機(jī)廢氣加熱到不低于760℃,使其氧化分解為二氧化碳和水,同時(shí)將產(chǎn)生的熱量存儲(chǔ)于蓄熱體,使蓄熱體升溫“蓄熱”,而這些蓄積的熱量可用于后續(xù)有機(jī)廢氣的預(yù)熱,從而節(jié)省廢氣升溫過程的燃料消耗,其間應(yīng)控制廢氣中有機(jī)物的爆炸下限在25%以內(nèi)。rto處理法基本可以把非甲烷總烴轉(zhuǎn)化為co2和h2o。但是,根據(jù)防火規(guī)范要求,此方法需要的安全間距較大,在高溫環(huán)境中,可能會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等二次污染,需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。當(dāng)處理廢氣濃度較低時(shí),燃料消耗較大,導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用較高。
2.3.2催化氧化燃燒法。
催化氧化燃燒法主要應(yīng)用于vocs濃度廢氣變化大且濃度高的工況,它主要是利用催化劑(溫度保持在250~500℃)使vocs中的非甲烷總烴等有害物發(fā)生氧化反應(yīng),生成水和二氧化碳等無害物質(zhì),同時(shí)產(chǎn)生大量熱量。這些熱量可以用來預(yù)熱反應(yīng)器進(jìn)口的廢氣,從而實(shí)現(xiàn)熱量重復(fù)利用,降低能耗成本。當(dāng)廢氣含有能夠引起催化劑中毒的硫、鹵素有機(jī)化合物時(shí),不宜采用催化燃燒法,因此是否使用催化氧化燃燒法,人們需要考慮廢氣主要成分。
2.4冷凝-除霧-催化氧化法
橡膠工業(yè)產(chǎn)生的vocs具有排放量大、污染物濃度的特點(diǎn),廢氣中一般含環(huán)己烷等有機(jī)廢氣,使用傳統(tǒng)單一的吸附回收法無法高效治理環(huán)己烷。采用冷凝-除霧-催化氧化法治理橡膠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣,冷凝技術(shù)利用氣態(tài)污染物具有不同的飽和蒸氣壓,通過降低溫度或加大壓