摘要：在改性瀝青防水卷材的生產過程中,會產生大量瀝青煙氣及苯并芘等有毒有害物質,傳統(tǒng)的治理方法存在凈化效率低下、二次污染等問題。本文介紹了一種新型瀝青防水卷材生產廢氣治理技術,即采用高壓靜電捕集與光氧催化相結合的6級分體式處理工藝,可以實現(xiàn)瀝青煙氣的高效凈化,且無二次污染。
隨著我對環(huán)境保護力度的加大，各地陸續(xù)出臺了更加嚴格的環(huán)境保護法律、法規(guī)和標準。傳統(tǒng)粗放式、高污染的防水材料生產方式面臨越來越大的環(huán)保壓力。瀝青類防水卷材生產過程中瀝青的加熱、攪拌、涂布過程會產生大量的工業(yè)粉塵和有害氣體，對瀝青煙氣的收集和治理已成為長期困擾企業(yè)的兩大難題，最為常見的現(xiàn)象是：企業(yè)花費了大量的資金與人力，也添囂了環(huán)保處理設備，但是處理效果始終達不到環(huán)保要求的排放標準。為此，四川蜀羊防水材料有限公司聯(lián)合河北潔天環(huán)保科技有限公司共同立項課題《瀝青防水卷材生產廢氣治理系統(tǒng)技術》，針對瀝青煙氣中的污染物，采用高壓靜電捕集與光氧催化相結合的6級分體式處理工藝，實現(xiàn)了同時去除油、煙、味，該技術獲得了2015年中國建筑防水行業(yè)“技術進步獎”三等獎。
1污染源分析
改性瀝青防水卷材生產過程中產生的瀝青煙氣主要由液態(tài)焦油和氣態(tài)焦油組成(熔點多為50℃左右、凝固點在0℃左右)，主要成分為芳烴及雜環(huán)化合物，如苯并芘、苯并蒽、咔唑等，不僅有難聞的氣味，而且對人體健康也有危害，尤其是以苯并芘為代表的多環(huán)芳烴大多有致癌風險。此外，粉料添加過程也會產生部分粉塵及各種附著于其上的小分子揮發(fā)物。瀝青煙氣處理的環(huán)保改進，必須從原材料、生產工藝、生產設備、收集方式和處理設備，全方位、多角度考慮。
2生產原材料
改性瀝青防水卷材的主要原材料包括：瀝青、溶劑油、改性劑、填充料等。目前，國內防水卷材生產企業(yè)多采用廢機油作溶劑油、使用大量的廢膠粉代替部分SBS改性劑、采用滑石粉作填充料，這些原材料正是污染產生的主要來源。因此，優(yōu)選各種原材料是降低瀝青類防水卷材煙氣污染的關鍵。具體做法介紹如下：1)優(yōu)先選用低煙、低溫瀝青，同時嚴格控制其加熱損失指標(200℃的蒸發(fā)損失40．3％)，從源頭上降低排放濃度，為后續(xù)治理降荷。2)溶劑油應優(yōu)先選用高沸點、低揮發(fā)分的基礎油，同時嚴格要求加熱損失、傾點、低溫凝點等性能指標；杜絕使用廢機油(使用廢機油作溶劑油，不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，還會導致改性瀝青防水卷材質量下降)。3)改性劑盡量選用粉狀熱塑性丁苯橡膠SBS，少用或不用廢膠粉(廢膠粉中含有苯、硫化物等有害物)；如確需添加部分膠粉，則應該采用細度6O目以上的脫硫膠粉。4)填充料以滑石粉為主，但應適當控制其添加量。
3工藝條件
瀝青混合料溫度應控制在200qC以內。生產工藝控制以低溫攪拌、多次研磨分散為主(高溫降黏、強制攪拌分散的工藝方式會導致瀝青、油類、橡膠類低分子物質大量逸出)。根據(jù)筆者多年的生產實踐經驗，采用粒徑較小的改性劑(如粉狀SBS、60目以上脫硫膠粉)，溫度控制在180℃左右，粉料分散后經膠體磨研磨兩遍時，瀝青改性效果最佳。
4環(huán)保集氣系統(tǒng)
在瀝青防水卷材的生產過程中，瀝青煙氣的主要產生點為浸油池、涂油池、攪拌罐等處。在生產車間浸油池、涂油池等易產生煙氣的部位，設置負壓式吸煙罩、下沉式吸煙口對煙氣進行集中收集(圖1)，每個吸煙罩頂部安裝一臺變頻調速風機，風機轉速可根據(jù)煙氣產生的大小進行調節(jié)。同時，吸煙罩收集后仍有少量散逸部分形成無組織煙氣，通過設置鋁合金房進行全密封，將無組織煙氣攪拌罐自身密封性較好，只需在觀察口加密閉煙氣收集罩即可。煙氣罩上部同樣設置變頻調速風機，風機風速根據(jù)煙氣大小進行調節(jié)。煙氣管道上安裝止回閥門，阻止正壓推送的煙氣通過其他攪拌罐的煙道產生回流。需要注意的是，改性瀝青防水卷材生產時，攪拌罐粉料添加多采用加料口直接添加的方式，這種添加方式會產生大量揚塵，這些揚塵會隨環(huán)保管道內氣流送人煙氣處理裝置，增大后續(xù)廢氣凈化系統(tǒng)的處理負荷、降低處理能力。新型廢氣處理系統(tǒng)的粉料添加采用螺桿強制喂料的方式，基本杜絕了揚塵的產生，大幅降低了環(huán)保處理裝置的負荷(圖2)。
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，老式環(huán)保集氣設備單獨依靠大功率風機負壓吸氣，煙氣和新鮮空氣進人量無法控制，無重點收集。而且，由于風量大、流速快，導致煙氣處理不徹底等諸多缺陷。新型環(huán)保集氣系統(tǒng)在每個收集點采用獨立的變頻調速風機，有針對性地對各個煙氣產生點產生的煙氣進行收集。同時，對煙氣進行正壓推送，減小風量、風速，以利于后端廢氣凈化系統(tǒng)充分、完善、徹底地對污染物進行處理。
5廢氣凈化系統(tǒng)
經煙氣收集系統(tǒng)收集到的瀝青廢氣還需采用適當?shù)姆椒ㄟM行凈化處理與回收，業(yè)內常用的方式是水噴淋吸收+活性炭吸附法。該工藝對顆粒物和瀝青煙的處理效果基本達到國標排放限值40mg／m，但遠高于北京地標規(guī)定的10mg／m，排放限值；而對苯并芘和非甲烷總烴的處理效果嚴重超標。新型瀝青防水卷材生產線將瀝青攪拌罐粉料添加方式改進為強制喂料后，大大減少了進入廢氣凈化系統(tǒng)的粉塵等顆粒物總量。在前工序、設備等系統(tǒng)大幅減少污染物的同時，配合采用高壓靜電捕集與光氧催化相結合的6級分體式處理工藝，實現(xiàn)了瀝青煙氣的達標排放(圖3)。
1)煙氣噴淋冷凝塔。瀝青煙氣中含有的粉塵、油，采用噴水霧的方式以增大煙氣顆粒直徑，并將煙氣中部分污染物轉移到噴淋液中。煙氣管道也安裝噴淋裝置，主要作用足冷卻煙氣，并把部分油污和顆粒物沖洗下來，防止管道堵塞，同時起到防火作用。
2)水汽分離塔。利用多孔介質，對瀝青廢氣進行預處理，如攔截過濾顆粒物和油，使瀝青煙氣中的焦油細霧液滴相互碰撞、吸附、沉淀，為高壓靜電廢氣凈化器提供一個高效的運行環(huán)境。
3)濕式恒流高壓靜電廢氣凈化器。高壓靜電廢氣凈化器主要是利用靜電作用產生高能電子自由基活性粒子，激活、電離、裂解瀝青廢氣中的煙及殘留的油等組分，使其分子鏈斷裂，分解成小分子，從而達到凈化目的。
4)布袋過濾塔。布袋過濾塔內置200條采用纖維編制的布袋，并利用這些布袋捕集瀝青廢氣中的固體顆粒物，布袋長度為6in，單次過濾面積可達450m以上。作用原理是：粉塵顆粒在經過濾布纖維時，在慣性作用下與纖維碰撞而被攔截，粉塵被阻留的同時氣體得到凈化，為后續(xù)光氧催化裝置提供一個高效的運行環(huán)境，也保證了最終排放氣體內的顆粒物指標滿足標準要求。布袋過濾塔帶有自動反吹系統(tǒng)，自動反吹時采用瞬問高壓氣流，不會對管道內廢氣造成回流。
5)光氧催化凈化塔。光解催化凈化塔利用高能高臭氧uV—c光束與空氣中的氧反應產生臭氧，再通過臭氧與惡臭化合物進行氧化反應，生成水和氧等低分子化合物，煙道中的異味也隨之消除。整個分解氧化過程可在l～3S內完成。光解催化凈化設備能高效去除各種揮發(fā)性有機物(VOC)、無機物、硫化氫、氨氣、硫醇類主要污染物以及各種惡臭氣體，除味效率最高可達95％以上。光氧催化凈化塔內采用120根150W的高臭氧紫外直燈管，燈管長度為1m，使用壽命可達16000h。燈管材質為石英玻璃，耐高溫可達1200℃。燈頭材質為陶瓷，耐高溫可達200℃。
6)臭氧中和罐。利用高濃度臭氧對瀝青廢氣中的惡臭氣體進行分解后，氣體中會有部分過量臭氧需在排放前完全消除。因此，在環(huán)保廢氣處理設備的最后工序設置臭氧中和罐，通過雙層處理工藝中和過量的臭氧：一是往中和罐中通人新鮮空氣，通過空氣流動，沖淡臭氧濃度，最終實現(xiàn)消除；二是在中和罐內通導熱油，加溫到100oC左右后恒溫，在此溫度條件下臭氧會迅速還原成氧氣。
6環(huán)保效益分析
老式水噴淋+活性炭吸附法與新型電捕+光氧法對瀝青廢氣的處理效果對比見表1?？梢园l(fā)現(xiàn)，新型環(huán)保處理設備對顆粒物、瀝青煙、苯并芘、非甲烷總烴等污染物的處理效率全部達到95％以上，均超過老式水洗處理法。同時，新型環(huán)保廢氣處理系統(tǒng)不使用活性炭，不會造成二次污染。
7結語
新型廢氣凈化系統(tǒng)采用電捕與光氧化相結合的6級分體式處理工藝，通過優(yōu)先選用環(huán)保原材料，從源頭上減少粉塵、煙氣等污染物的產生，配合集氣罩等收集方式和電捕+光氧法的后續(xù)處理，不僅大大降低了能耗，還提高了環(huán)保設備的處理效率。該處理工藝處理過程無任何機械動作，無需專人管理，只需定期檢查，因而運行成本較低、資源消耗少，且不會產生二次污染，節(jié)約了治理資金。
來源:《中國建筑防水》 作者:黃剛 朱曄等
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