食用香精生產(chǎn)廢氣治理工程實(shí)例分析

王竹槽, 胡志軍, 徐 明, 王小平, 王志良

（1.江蘇齊清環(huán)境科技有限公司， 江蘇 南京 210036；2.江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210036）

0 引言

香精香料是國民經(jīng)濟(jì)中食品、日化、煙草、醫(yī)藥等行業(yè)重要的原料。香料是能被嗅出香氣或嘗出香味的物質(zhì)。香精是一種由人工調(diào)配出來的含有幾種、十幾種乃至幾十種香料的混合物，或由發(fā)酵、酶解、熱反應(yīng)等方法制得的含有多種香料的混合物[1]。香精香料工業(yè)屬于精細(xì)化工，與一般化工相比，具有品種多、更新?lián)Q代快、產(chǎn)量小等特點(diǎn)，大多以間歇方式生產(chǎn)。由于香精香料生產(chǎn)使用原輔材料種類繁多，且嗅閾值低，因此排放的廢氣具有種類多、成分復(fù)雜、異味明顯的特點(diǎn)[2]。因此，香精香料生產(chǎn)企業(yè)如何有效控制廢氣污染是亟待解決的問題。

江蘇某香精生產(chǎn)企業(yè)年產(chǎn)食用香精近3 000 t，雖然生產(chǎn)車間建有廢氣通風(fēng)凈化裝置，但是現(xiàn)有活性炭吸附裝置無脫附再生系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行過程極易飽和，廢氣排放異味明顯，因廢氣問題引發(fā)的周邊投訴和糾紛不斷。筆者受業(yè)主委托對(duì)其廢氣收集處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)過一年多的運(yùn)行實(shí)踐，有效控制了異味擾民問題，營造了和諧的社會(huì)環(huán)境。

1 廢氣產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析

該企業(yè)主要從事液體香精、粉末香精和膏體香精的復(fù)配，生產(chǎn)過程均為物理攪拌，無化學(xué)反應(yīng)，使用的原輔材料主要有各種香料、食用酒精、丙二醇、色拉油、麥芽糊、玉米淀粉等。香精生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的品種繁多，因此廢氣成分復(fù)雜多變，但是主要代表性物質(zhì)均為酯、醛、烯烴和酮，部分香精生產(chǎn)過程可能排放含硫醚、硫醇等刺激性臭味物質(zhì)[2]。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，該企業(yè)主要廢氣來源和排放特點(diǎn)見表1。

表1 廢氣產(chǎn)污環(huán)節(jié)及排放特點(diǎn)

2 廢氣治理現(xiàn)狀及存在問題

企業(yè)現(xiàn)有2個(gè)生產(chǎn)車間，一車間生產(chǎn)甜味液體香精，二車間生產(chǎn)咸味香精（液體、粉末、膏體）和甜味粉末香精。生產(chǎn)的廢氣主要包括無組織廢氣和有組織廢氣。無組織廢氣主要來自敞口生產(chǎn)設(shè)備以及人工轉(zhuǎn)料和包裝過程，該部分廢氣均為間歇性排放，且污染物濃度波動(dòng)較大，收集處理難度較大；有組織廢氣來自二車間的粉末香精干燥過程。各車間廢氣收集處理現(xiàn)狀見表2。

表2 廢氣收集處理現(xiàn)狀

由于生產(chǎn)過程無化學(xué)反應(yīng)，廢氣以香精香料自身氣味為主，因此所排放廢氣中有機(jī)物含量較低，但異味較大且吸附性強(qiáng)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，二車間生產(chǎn)區(qū)域的異味較一車間更重?，F(xiàn)場對(duì)車間各區(qū)域換風(fēng)系統(tǒng)和干燥機(jī)排氣口的臭氣濃度、TVOC、排氣量進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表3。

表3 排口臭氣濃度、TVOC檢測值

現(xiàn)有廢氣收集處理存在的問題如下：①反應(yīng)釜、攪拌桶、稱重臺(tái)以及包裝臺(tái)均未設(shè)置廢氣收集裝置，車間內(nèi)主要生產(chǎn)設(shè)備的廢氣均無組織排放；②車間主要生產(chǎn)區(qū)域均設(shè)有強(qiáng)制換風(fēng)系統(tǒng)，但是換風(fēng)未經(jīng)處理直接排放，排氣口臭氣濃度較高，異味明顯；③咸味噴粉干燥機(jī)出口尾氣經(jīng)一級(jí)文丘里除塵后排放，甜味噴粉干燥機(jī)出口尾氣經(jīng)“文丘里除塵+布袋除塵+水吸收+活性炭吸附”處理后排放，上述凈化工藝可以去除尾氣中的顆粒物，但是活性炭吸附裝置凈化效果取決于活性炭更換頻率，現(xiàn)有吸附裝置未配備脫附再生系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行過程中極易飽和，一旦活性炭吸附飽和，設(shè)備將無法有效控制VOCs異味污染。

3 廢氣收集系統(tǒng)改造

一、二車間內(nèi)劃分了多個(gè)相互隔離的作業(yè)區(qū)域，其中攪拌桶、反應(yīng)釜等生產(chǎn)設(shè)備的廢氣均無組織排放。由于香精產(chǎn)品種類多、產(chǎn)量小，現(xiàn)有間歇式、敞開式生產(chǎn)工藝難以改為連續(xù)化、自動(dòng)化、密閉化生產(chǎn)工藝。為防止新增廢氣收集裝置污染食用香精，廢氣收集系統(tǒng)的改造仍利用現(xiàn)有換風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)新增一套變頻風(fēng)機(jī)收集各區(qū)域排風(fēng)機(jī)出口廢氣。各股廢氣設(shè)計(jì)流量見表4。

表4 廢氣流量統(tǒng)計(jì)

4 廢氣凈化工藝比選

該企業(yè)排放的廢氣凈化處理屬異味治理范疇，常見的凈化工藝包括水吸收[3]、活性炭吸附[4]、蓄熱式焚燒[5]、低溫等離子體凈化[6]等。水吸收的凈化處理效率主要取決于污染物的溶解度、蒸汽壓等物理屬性，其凈化效率不高，常用作預(yù)處理措施?；钚蕴课街饕糜诨厥沼袡C(jī)物，本項(xiàng)目中有機(jī)物排放總量較低但異味較大，采用活性炭吸附實(shí)際處理效果較差，且產(chǎn)生大量的危險(xiǎn)固廢。蓄熱式焚燒[8]和低溫等離子技術(shù)[9]具有凈化效率高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在精細(xì)化工行業(yè)正得到越來越大范圍的應(yīng)用，2種工藝的對(duì)比分析見表5。

表5 蓄熱式焚燒和低溫等離子體凈化工藝對(duì)比分析

蓄熱式焚燒凈化工藝是有機(jī)廢氣和異味處理的最終手段，但是該企業(yè)日常生產(chǎn)周期僅8 h，且有機(jī)物實(shí)測濃度較低，如果采用蓄熱式焚燒工藝，則運(yùn)行成本過高，因此不宜直接采用RTO爐高溫焚燒處理。現(xiàn)場試驗(yàn)表明，介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體對(duì)有機(jī)物濃度較低的廢氣具有良好的凈化處理效率，且運(yùn)行成本低，操作維護(hù)簡單，可與生產(chǎn)裝置同開同停,因此最終選定采用水吸收+低溫等離子體+水吸收凈化工藝，處理流程見圖1。

圖1 廢氣處理工藝流程

5 運(yùn)行效果

該工程于2016年7月底竣工，經(jīng)過半年多的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，裝置投運(yùn)后廢氣擾民投訴顯著減少。9月18～19日，企業(yè)對(duì)廢氣處理裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了現(xiàn)場檢測，裝置出口排氣量均值為20 537 m3/h，臭氣濃度由1 738降為130，凈化效果高達(dá)92.5%。廢氣處理檢測結(jié)果見表6。

表6 廢氣處理結(jié)果

設(shè)備運(yùn)行主要消耗為電費(fèi)，循環(huán)水泵功率為6 kW，風(fēng)機(jī)功率為37 kW，等離子凈化設(shè)備功率為40 kW，廢氣處理裝置年運(yùn)行時(shí)間為2 400 h，每度電0.8元，電極工作負(fù)荷為90%，電費(fèi)共計(jì)：（6+37+40）×2 400×0.8×0.9=14.3萬元/a。

6 結(jié)論

對(duì)于成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度低、風(fēng)量大的香精香料生產(chǎn)廢氣采用“水吸收+介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體”凈化工藝是技術(shù)可行、經(jīng)理相對(duì)合理的選擇?，F(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：凈化裝置出口臭氣濃度、非甲烷總烴符合DB 32/3151—2016《化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，有效控制了香精生產(chǎn)廢氣對(duì)周邊區(qū)域的不良影響，取得了較好的環(huán)境效應(yīng)，對(duì)改善區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。