輪胎生產(chǎn)過程中有機(jī)廢氣處理方法

于　鵬，郭　鵬

(山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東　濟(jì)南　250013)

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輪胎生產(chǎn)過程中有機(jī)廢氣處理方法

于鵬，郭鵬

(山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南250013)

汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，輪胎生產(chǎn)行業(yè)也進(jìn)入“快車道”，其中輪胎生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣也愈來愈引起人們的重視，有機(jī)廢氣的處理問題已經(jīng)成為企業(yè)環(huán)境排放達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵難題，廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理更是難中之難。本文介紹了幾種有機(jī)廢氣處理方法，包括傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代處理方法，對(duì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)未來的有機(jī)廢氣處理方向和工藝進(jìn)行了展望。

輪胎生產(chǎn)；揮發(fā)性有機(jī)廢氣；處理方法

我國改革開放后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“快車道”，汽車也漸漸進(jìn)入尋常百姓家，群眾購車剛性需求旺盛，截止2014年年底，我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.64億輛[1]。與其相關(guān)聯(lián)的輪胎生產(chǎn)行業(yè)也發(fā)展迅速，人們也越來越重視輪胎生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣處理。

輪胎生產(chǎn)工藝主要有生膠煉膠、胎圈制造、簾布復(fù)膠壓延、輪胎成型、輪胎硫化[2]等過程，主要產(chǎn)生含有粉塵、硫化物以及含有揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的有機(jī)廢氣并伴有惡臭。本文主要介紹輪胎生產(chǎn)過程中有機(jī)廢氣的處理方法。

1　吸附法

活性炭吸附法是一種有效的處理低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，目前常使用的有顆粒活性炭、粉末活性炭和活性炭纖維等，在使用前先進(jìn)行處理，使其產(chǎn)生密集的無法用肉眼識(shí)別的小孔，因此具有較大的比表面積，這些小孔通過分子間相互作用力，吸附廢氣中的氣體分子[3]，從而達(dá)到處理有機(jī)廢氣的目標(biāo)?；钚蕴课椒ㄊ亲钤鐟?yīng)用于有機(jī)廢氣處理的技術(shù)之一，方法簡單實(shí)用、工藝成熟、處理效率高，惡臭去除明顯，但是設(shè)備龐大、流程復(fù)雜、易被輪胎生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵膠粒堵塞等缺點(diǎn)。

2　吸收法

吸收方法根據(jù)吸收過程的不同，又分為物理吸收法和化學(xué)吸收法。即將有機(jī)廢氣引入吸收液，利用兩者相似相容的原理進(jìn)行吸收凈化。但是由于吸收液易于飽和，處理效率相對(duì)較低[4]，因此現(xiàn)在單獨(dú)應(yīng)用較少，而較多的作為預(yù)處理手段與其它方法相結(jié)合。

3　燃燒法

燃燒法根據(jù)具體操作流程的不同可以分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是讓濃度較高并且風(fēng)量較小的有機(jī)廢氣在氣流中直接或輔助燃燒，使有機(jī)廢氣中的有機(jī)物燃燒氧化成二氧化碳和水的方法。但是對(duì)于廢氣濃度較低且缺少廢氣燃料的情況下，難以直接燃燒。催化燃燒法則是在較低的溫度下，廢氣中的可燃組分在貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑、復(fù)氧化物催化劑[5]的作用下徹底氧化分解并釋放出大量熱，從而凈化處理有機(jī)廢氣的一種方法。燃燒法能有效去除揮發(fā)性有機(jī)化合物，減少惡臭，但催化燃燒法對(duì)工藝要求嚴(yán)格，不能含有影響催化劑壽命和效率的膠?；蜢F滴，或使催化劑中毒的物質(zhì)。

4　冷凝法

冷凝法就是利用有機(jī)化合物在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓的特性，采用降低溫度或者提高壓力的方法使氣態(tài)的有機(jī)污染物冷凝而從廢氣中分離出來的方法[6]。為獲得較高的回收率，采用降溫或升壓的方法使得運(yùn)行費(fèi)用較高，能耗較大，所以此方法經(jīng)常與壓縮、吸附、吸收等過程相結(jié)合，回收尚有利用價(jià)值的產(chǎn)品。

5　光催化氧化法

光催化氧化法是利用TiO2等催化劑的光催化活性，以一定波長的光進(jìn)行照射[7]，使催化劑表面吸附的揮發(fā)性有機(jī)物分子發(fā)生一系列復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，最終降解成二氧化碳、水及無機(jī)小分子物質(zhì)。此方法具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)條件無需加熱加壓、能選擇性去除和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)在此技術(shù)僅限于實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)系統(tǒng)，尚未未大批量工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

6　低溫等離子法

低溫等離子法是在外加電壓作用下，利用擊穿氣體產(chǎn)生的高能性粒子與污染物分子發(fā)生一系列的復(fù)雜等離子體物化[8]反應(yīng)，使污染物分子發(fā)生分解，從而將有機(jī)污染物降解為無毒無害的物質(zhì)。低溫等離子法與常規(guī)技術(shù)相比，具有常溫常壓下反應(yīng)、工藝簡單、操作流程簡便、有效處理低濃度有機(jī)廢氣的特點(diǎn)，由于初始投入大，目前該技術(shù)尚未有效推廣。

7　膜分離法

膜分離法利用氣體各組分通過半透性高分子聚合膜的速度不同的原理，將有機(jī)廢氣從膜中穿過，有機(jī)組分和空氣分子通透能力不同而分離的方法。此方法適合高濃度有機(jī)廢氣的分離和回收處理，具有方法簡單、能耗低、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

8　生物法

生物法是利用微生物以有機(jī)廢氣中的有機(jī)組分為能源和養(yǎng)分，經(jīng)歷復(fù)雜的代謝降解過程，分解為二氧化碳、水及細(xì)胞組成物質(zhì)的方法。過程復(fù)雜，大概分為三個(gè)過程：①利用氣液兩相間有機(jī)物濃度梯度、有機(jī)物水溶性和微生物吸附性，污染物由氣體傳質(zhì)到液相(固體表面液膜)；②污染物通過擴(kuò)散和對(duì)流從液膜表面進(jìn)入到生物膜中；③微生物將污染物氧化分解[9]。

生物法具有處理能力大、能耗低、凈化效果好、低濃度處理效果好的特點(diǎn)。國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的主要處理裝置為生物過濾器、生物滴濾器和生物洗滌器。

8.1生物過濾器

提前在營養(yǎng)液中潤濕的有機(jī)廢氣通入到生物過濾器中載有微生物的吸附性填料層，有機(jī)污染物從氣相轉(zhuǎn)移到生物層中，經(jīng)過人工馴化的微生物利用有機(jī)廢氣中的有機(jī)組分為碳源進(jìn)行生理代謝活動(dòng)，從而消除降解有機(jī)組分。填料層可由土壤、塑性顆粒、活性炭顆粒、陶瓷濾料、木屑[10]等易透氣的成分組成，氣容性大，能有效處理低濃度有機(jī)廢氣。生物過濾器是目前研究和應(yīng)用成熟的廢氣生物處理技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、投資費(fèi)用低廉，有較多工業(yè)應(yīng)用案例，不足是設(shè)備占地空間較大，需要定期更換填料等。

8.2生物滴濾器

生物滴濾器和生物過濾器的工作原理和結(jié)構(gòu)類似，最大區(qū)別是生物滴濾器在上方循環(huán)噴淋底部滲漏下的循環(huán)液[11]，廢氣無需潤濕而從底部進(jìn)入并逐步上升，經(jīng)過填料層，與滲流而下的循環(huán)液順流或逆流方式流動(dòng)，有機(jī)組分傳質(zhì)至填料層中附著的生物表面液膜中，被生物膜內(nèi)的微生物降解，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w等又按反方向傳質(zhì)至外部，并最終排出滴濾器外。反應(yīng)產(chǎn)生的菌體產(chǎn)物和酸類物質(zhì)則可被水帶至底部的循環(huán)液中，克服了處理效率隨pH值減小而下降的的問題。不足是設(shè)備和操作較復(fù)雜，不適合處理水溶性差的化合物，需嚴(yán)格控制營養(yǎng)液的添加以防微生物過度繁殖。

8.3生物洗滌器

生物洗滌器完全不同于生物過濾器和滴濾器，是一個(gè)懸浮活性污泥處理設(shè)備，它是由一個(gè)裝有填料的洗滌器單元和一個(gè)具有活性污泥的的生物反應(yīng)器單元組成的[10]，在第一個(gè)反應(yīng)器單元中主要進(jìn)行物理溶解過程，廢氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)。液態(tài)型污染物進(jìn)入到第二個(gè)單元，在生物反應(yīng)器中通過活性污泥的代謝作用進(jìn)行降解。此設(shè)備反應(yīng)條件易控制，填料不易堵塞，壓降低。缺點(diǎn)是需外加營養(yǎng)液，設(shè)備多，成本較高，對(duì)液相中菌體生長活動(dòng)的控制比較難，因此不如前兩中設(shè)備應(yīng)用廣泛。

9　結(jié)　語

通過對(duì)以上技術(shù)的簡介，處理輪胎有機(jī)廢氣的傳統(tǒng)處理技術(shù)要提高去除率，節(jié)約成本，綠色運(yùn)行等方面進(jìn)行深入研究。相關(guān)新技術(shù)也層出不窮，但大規(guī)模采用新技術(shù)的案例較少，存在工業(yè)化應(yīng)用難、氣體組分復(fù)雜降低去除率等問題。下一步，可向工藝聯(lián)合方向側(cè)重，某兩種或三種工藝進(jìn)行科學(xué)組合優(yōu)化，發(fā)揮各工藝的優(yōu)勢(shì)，高效率低成本去除輪胎生產(chǎn)過程中的有機(jī)廢氣，保護(hù)人類生存環(huán)境，維護(hù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。

[1]中國公安部交通管理局[DB/OL]. www.mps.gov.cn.

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Processing Method of Organic Waste Gas in Tire Production Process

YUPeng,GUOPeng

(Shandong Academy of Environmental Science，Shandong Jinan 250013, China)

The rapid development of automobile industry leads tire manufacturing industry entere the "fast lane", adn the increasing organic waste in the tire manufacturing process attracts more and more attention, deal with the problem of organic waste has become a key problem to reach environmental emissions standards, volatile organic compounds in the process is more difficult to be treated. Several organic waste treatment methods were described, including traditional techniques and modern processing methods, the advantages and disadvantages of the method were described, and the future direction of organic waste gas treatment and process were discussed.

production of tire; volatile organic waste; approach

X783.3

A

1001-9677(2016)03-0123-02