浸膠VOC 廢氣治理工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行研究

吳 雨，吳 偉，宋婷婷

（浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江 杭州 310012）

某橡膠生產(chǎn)加工企業(yè)，在對纖維織物進(jìn)行做浸膠、烘干處理的過程中，會釋放出較多的VOC 廢氣，如果對這些VOC 廢氣缺乏有效的治理方式，任憑其排放到空氣之中，必然會對環(huán)境造成較為惡劣的影響，同時也無法達(dá)到當(dāng)前國家制定的相關(guān)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。因此需結(jié)合該企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)計(jì)合適的VOC 廢氣治理方案。

1 橡膠生產(chǎn)過程中VOC 廢氣產(chǎn)生主要來源

對該橡膠生產(chǎn)加工企業(yè)的生產(chǎn)過程展開分析，其中VOC 廢氣產(chǎn)生主要集中于以下幾個環(huán)節(jié)：（1）生膠在高溫作用下，釋放出烷烴和烯烴衍生物。如當(dāng)前較為常見的天然橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠等，當(dāng)其處于高溫塑煉、高溫氧化反應(yīng)之下，都可能發(fā)生分解產(chǎn)生部分含有較強(qiáng)毒性且易揮發(fā)的有機(jī)廢氣。（2）生產(chǎn)過程中所采用有機(jī)溶劑出現(xiàn)揮發(fā)，由此產(chǎn)生VOC 廢氣。另外，橡膠在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中常采用汽油作為生產(chǎn)的有機(jī)稀釋劑，這些稀釋劑自身在溫度、壓力等條件作用下，也會釋放出部分VOC 廢氣。（3）熱反應(yīng)生成VOC 廢氣。在橡膠生產(chǎn)過程中，浸膠、烘干處理是十分重要的加工環(huán)節(jié)，但是在該環(huán)節(jié)中由于熱力作用，也使得其產(chǎn)生VOC 廢氣較多，因此該橡膠生產(chǎn)企業(yè)將VOC 廢氣治理主要集中于此環(huán)節(jié)之中，并設(shè)計(jì)出對應(yīng)的VOC 廢氣治理方案。

2 浸膠VOC 廢氣治理工程設(shè)計(jì)

2.1 工程設(shè)計(jì)概況

該橡膠生產(chǎn)企業(yè)共有三條生產(chǎn)線，考慮到VOC 廢氣產(chǎn)生點(diǎn)主要在于浸膠、烘干處理環(huán)節(jié)，因此在設(shè)計(jì)VOC 廢氣處理點(diǎn)時，應(yīng)盡可能使其靠近該加工環(huán)節(jié)，以便于及時對VOC 廢氣做出收集處理，同時通過管道收集其它加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的少來那個VOC 廢氣，利用風(fēng)機(jī)輸送至該處理點(diǎn)做統(tǒng)一性處理。結(jié)合該橡膠生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備布局、用地情況來看，將VOC 廢氣治理塔置于屋頂有較高的可行性，不僅有效降低對地面面積的使用，同時在房屋承載能管理也能夠滿足VOC 廢氣治理塔。

2.2 浸膠VOC 廢氣治理工藝流程

生產(chǎn)中所產(chǎn)生廢氣在進(jìn)入一級降溫塔處理前溫度約在130 ℃，經(jīng)降溫處理后VOC 廢氣溫度通常下降40 ～50℃，同時能夠?qū)U氣中含有的一些雜質(zhì)去除。然后將VOC 廢氣從洗滌塔的下部通入，采用廢氣吸收工藝，并在洗滌塔中噴淋吸收液。此時VOC 廢氣從下部向上流動，與噴淋液發(fā)生充分的接觸，能夠十分有效地吸收VOC 廢氣，使得凈化的效率得到提升。同時噴淋液在下落到塔底時，自動進(jìn)入到塔底的循環(huán)液槽之中，可實(shí)現(xiàn)對噴淋液的回收利用，從而提升對噴淋液的利用效率，降低VOC 廢氣的治理成本。浸膠VOC 廢氣治理的工藝流程如圖1 所示。

圖1 浸膠VOC 廢氣治理工藝流程圖

2.3 浸膠VOC 廢氣治理工藝設(shè)計(jì)

對浸膠VOC 廢氣治理工藝做具體的研究，主要包括以下一些環(huán)節(jié)：

（1）生產(chǎn)廢氣收集。廢氣收集主要包括三條生產(chǎn)線浸膠VOC 廢氣，同時也包含前期生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的VOC廢氣，將其統(tǒng)一收集起來。整個過程為避免VOC 廢氣出現(xiàn)泄流，應(yīng)使系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境保持負(fù)壓狀態(tài)，然后將收集完成后的廢氣統(tǒng)一輸送到一級降溫塔之中。

（2）一級降溫塔處理。一級降溫塔主要起到兩方面的作用：其一，降低浸膠VOC 廢氣的溫度；其二，通過其內(nèi)部的噴淋系統(tǒng)將VOC 廢氣中包含的顆粒物、雜質(zhì)等去除，為后期二級洗滌凈化處理做好準(zhǔn)備。

（3）洗滌塔。洗滌塔屬于浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)中的重要組成部分，其設(shè)計(jì)對最終的凈化質(zhì)量影響較大。在設(shè)計(jì)中將洗滌塔設(shè)計(jì)為圓形湍球吸收塔，并使其內(nèi)部的填料處于流化狀態(tài)，以此種設(shè)計(jì)方式，不僅有助于提升凈化的效率，而且有助于提升洗滌塔的使用壽命。對洗滌塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)分，其主要包括噴淋層、填料層、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、循環(huán)槽等。

（4）廢氣排出系統(tǒng)。VOC 廢氣在經(jīng)過前期處理之后，設(shè)置廢氣濃度自動檢測裝置，在各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到環(huán)保要求之后，將廢氣通過高煙囪排出；如果經(jīng)檢測未達(dá)到要求，廢氣需再次回收進(jìn)行重復(fù)性處理，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。

（5）離心風(fēng)機(jī)。為了有效收集各生產(chǎn)產(chǎn)線的浸膠VOC 廢氣和其它環(huán)節(jié)的廢氣，在系統(tǒng)中設(shè)置離心風(fēng)機(jī)，并通過變頻裝置根據(jù)收集VOC 廢氣量來做出轉(zhuǎn)速調(diào)整，達(dá)到節(jié)能降耗，提升工作效率的作用。

（6）自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在該浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)中，主要采用的是VOC 廢氣吸收處理技術(shù)，自動噴淋系統(tǒng)是保證吸收劑不斷循環(huán)的關(guān)鍵。自動噴淋系統(tǒng)的動力由循環(huán)泵提供，經(jīng)內(nèi)部設(shè)置管道實(shí)現(xiàn)循環(huán)，為保證噴淋的均勻性，對噴嘴做特殊設(shè)置。在控制方面，自動噴淋系統(tǒng)循環(huán)泵與離心風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，為避免噴淋中產(chǎn)生油污損壞循環(huán)泵，在循環(huán)泵前裝設(shè)過濾裝置，對進(jìn)入循環(huán)泵的吸收劑進(jìn)行過濾，并定期拆卸該過濾裝置進(jìn)行清洗或更換。

（7）冷卻系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、補(bǔ)給系統(tǒng)。一級降溫塔和洗滌塔運(yùn)行過程中都存在著熱量上的交換，為達(dá)到較好的冷卻降溫效果，在系統(tǒng)中設(shè)置有水式冷凝系統(tǒng)，將吸收劑通過管道輸入該系統(tǒng)中完成冷卻。排放系統(tǒng)和補(bǔ)給系統(tǒng)主要是基于吸收劑在工作一段時間后，其對VOC廢氣的吸收效率將會出現(xiàn)降低，此時需要將系統(tǒng)中達(dá)到飽和狀態(tài)的吸收劑排出，并對其做回收處理，同時向系統(tǒng)中注入新的吸收劑，以保證系統(tǒng)將會VOC 廢氣的效果。

3 浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)的運(yùn)行

該橡膠廠浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，所需投入的費(fèi)用主要分為以下幾個部分：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)、吸收劑費(fèi)用、人工費(fèi)、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

（1）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)主要包括噴淋循環(huán)水泵2 臺（一級降溫塔和洗滌塔）、離心風(fēng)機(jī)、增壓水泵、冷卻水泵、噴淋水泵等生的電費(fèi)產(chǎn)對這些設(shè)備的使用功率做粗略估算，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作情況下，總耗電量在62kW/h，按照工廠用電每度0.6 元，每天平均運(yùn)行時間10h 進(jìn)行計(jì)算，每天需要耗費(fèi)電費(fèi)約372 元。

（2）吸收劑費(fèi)用為每次進(jìn)行更換時產(chǎn)生的消耗，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行來看，大約5d 時間進(jìn)行一次更換，每次更換吸收劑量為20m3，每立方米水按照3 元計(jì)價，則系統(tǒng)每運(yùn)行5d 時間需要費(fèi)用為30 元，平均每天需要水費(fèi)在6 元左右。

（3）人工費(fèi)用主要為工作人員的薪酬。為確保該系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，該橡膠廠安排1 名工作人員對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，薪酬每月4500 元，每天所需費(fèi)用150 元。

（4）設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)。設(shè)備在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)故障，如閥門損壞、水泵故障等，在這方面投入費(fèi)用每年在5 萬元左右。

由此可以看出浸膠VOC 廢氣治理工程在運(yùn)行的過程中，每年所需花費(fèi)（按每年330 天計(jì)算）電費(fèi)122760元、吸收劑費(fèi)用1980 元、人工費(fèi)用54000 元、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)50000 元，因此每年運(yùn)行費(fèi)用為228740 元。

4 浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)的運(yùn)行效果

當(dāng)浸膠VOC 廢氣治理系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，對浸膠VOC 廢氣進(jìn)入流量總量和各成分含量進(jìn)行檢測，然后通過該系統(tǒng)之后，在出口位置再次對廢氣總量和各成分含量做出檢測，檢測結(jié)果如表1 所示。從表中的數(shù)據(jù)結(jié)果來看，該系統(tǒng)VOC 的實(shí)際去除率達(dá)到82.6%，達(dá)到當(dāng)?shù)厥协h(huán)保局的廢棄排放標(biāo)準(zhǔn)80%以上。通過對該系統(tǒng)的運(yùn)用，在很大程度上降低對周邊環(huán)境造成的污染。

表1 進(jìn)出系統(tǒng)VOC 氣體含量 單位：mg/m3

5 結(jié)束語

綜上所述，噴淋吸收法是一種較為有效的處理浸膠VOC 廢氣方法，該方法不僅具有較小的投資建設(shè)成本，而且后期的運(yùn)行費(fèi)用相對較低，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)相對簡單，所治理的效果也較好，由此可見采用該方法進(jìn)行浸膠VOC 廢氣治理有著較高的推廣應(yīng)用價值。