摘要：在改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)過程中,會(huì)產(chǎn)生大量瀝青煙氣及苯并芘等有毒有害物質(zhì),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(chǎn)廢氣治理技術(shù),即采用高壓靜電捕集與光氧催化相結(jié)合的6級(jí)分體式處理工藝,可以實(shí)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(hù)力度的加大，各地陸續(xù)出臺(tái)了更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)粗放式、高污染的防水材料生產(chǎn)方式面臨越來越大的環(huán)保壓力。瀝青類防水卷材生產(chǎn)過程中瀝青的加熱、攪拌、涂布過程會(huì)產(chǎn)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(fèi)了大量的資金與人力，也添囂了環(huán)保處理設(shè)備，但是處理效果始終達(dá)不到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàng)課題《瀝青防水卷材生產(chǎn)廢氣治理系統(tǒng)技術(shù)》，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(jié)合的6級(jí)分體式處理工藝，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)去除油、煙、味，該技術(shù)獲得了2015年中國建筑防水行業(yè)“技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”三等獎(jiǎng)。
1污染源分析
改性瀝青防水卷材生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的瀝青煙氣主要由液態(tài)焦油和氣態(tài)焦油組成(熔點(diǎn)多為50℃左右、凝固點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)。此外，粉料添加過程也會(huì)產(chǎn)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(jìn)，必須從原材料、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、收集方式和處理設(shè)備，全方位、多角度考慮。
2生產(chǎn)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(nèi)防水卷材生產(chǎn)企業(yè)多采用廢機(jī)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(chǎn)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(guān)鍵。具體做法介紹如下：1)優(yōu)先選用低煙、低溫瀝青，同時(shí)嚴(yán)格控制其加熱損失指標(biāo)(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(yīng)優(yōu)先選用高沸點(diǎn)、低揮發(fā)分的基礎(chǔ)油，同時(shí)嚴(yán)格要求加熱損失、傾點(diǎn)、低溫凝點(diǎn)等性能指標(biāo)；杜絕使用廢機(jī)油(使用廢機(jī)油作溶劑油，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還會(huì)導(dǎo)致改性瀝青防水卷材質(zhì)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(yīng)該采用細(xì)度6O目以上的脫硫膠粉。4)填充料以滑石粉為主，但應(yīng)適當(dāng)控制其添加量。
3工藝條件
瀝青混合料溫度應(yīng)控制在200qC以內(nèi)。生產(chǎn)工藝控制以低溫?cái)嚢琛⒍啻窝心シ稚橹?高溫降黏、強(qiáng)制攪拌分散的工藝方式會(huì)導(dǎo)致瀝青、油類、橡膠類低分子物質(zhì)大量逸出)。根據(jù)筆者多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(jīng)膠體磨研磨兩遍時(shí)，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(chǎn)過程中，瀝青煙氣的主要產(chǎn)生點(diǎn)為浸油池、涂油池、攪拌罐等處。在生產(chǎn)車間浸油池、涂油池等易產(chǎn)生煙氣的部位，設(shè)置負(fù)壓式吸煙罩、下沉式吸煙口對煙氣進(jìn)行集中收集(圖1)，每個(gè)吸煙罩頂部安裝一臺(tái)變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可根據(jù)煙氣產(chǎn)生的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，吸煙罩收集后仍有少量散逸部分形成無組織煙氣，通過設(shè)置鋁合金房進(jìn)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(shè)置變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)速根據(jù)煙氣大小進(jìn)行調(diào)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(chǎn)生回流。需要注意的是，改性瀝青防水卷材生產(chǎn)時(shí)，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(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，這些揚(yáng)塵會(huì)隨環(huán)保管道內(nèi)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(fù)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(qiáng)制喂料的方式，基本杜絕了揚(yáng)塵的產(chǎn)生，大幅降低了環(huán)保處理裝置的負(fù)荷(圖2)。
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，老式環(huán)保集氣設(shè)備單獨(dú)依靠大功率風(fēng)機(jī)負(fù)壓吸氣，煙氣和新鮮空氣進(jìn)人量無法控制，無重點(diǎn)收集。而且，由于風(fēng)量大、流速快，導(dǎo)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(gè)收集點(diǎn)采用獨(dú)立的變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，有針對性地對各個(gè)煙氣產(chǎn)生點(diǎn)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行收集。同時(shí)，對煙氣進(jìn)行正壓推送，減小風(fēng)量、風(fēng)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(jìn)行處理。
5廢氣凈化系統(tǒng)
經(jīng)煙氣收集系統(tǒng)收集到的瀝青廢氣還需采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行凈化處理與回收，業(yè)內(nèi)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(dá)到國標(biāo)排放限值40mg／m，但遠(yuǎn)高于北京地標(biāo)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(yán)重超標(biāo)。新型瀝青防水卷材生產(chǎn)線將瀝青攪拌罐粉料添加方式改進(jìn)為強(qiáng)制喂料后，大大減少了進(jìn)入廢氣凈化系統(tǒng)的粉塵等顆粒物總量。在前工序、設(shè)備等系統(tǒng)大幅減少污染物的同時(shí)，配合采用高壓靜電捕集與光氧催化相結(jié)合的6級(jí)分體式處理工藝，實(shí)現(xiàn)了瀝青煙氣的達(dá)標(biāo)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(zhuǎn)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(shí)起到防火作用。
2)水汽分離塔。利用多孔介質(zhì)，對瀝青廢氣進(jìn)行預(yù)處理，如攔截過濾顆粒物和油，使瀝青煙氣中的焦油細(xì)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(gè)高效的運(yùn)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(chǎn)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(dá)到凈化目的。
4)布袋過濾塔。布袋過濾塔內(nèi)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(dá)450m以上。作用原理是：粉塵顆粒在經(jīng)過濾布纖維時(shí)，在慣性作用下與纖維碰撞而被攔截，粉塵被阻留的同時(shí)氣體得到凈化，為后續(xù)光氧催化裝置提供一個(gè)高效的運(yùn)行環(huán)境，也保證了最終排放氣體內(nèi)的顆粒物指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。布袋過濾塔帶有自動(dòng)反吹系統(tǒng)，自動(dòng)反吹時(shí)采用瞬問高壓氣流，不會(huì)對管道內(nèi)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(yīng)產(chǎn)生臭氧，再通過臭氧與惡臭化合物進(jìn)行氧化反應(yīng)，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(gè)分解氧化過程可在l～3S內(nèi)完成。光解催化凈化設(shè)備能高效去除各種揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、無機(jī)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(dá)95％以上。光氧催化凈化塔內(nèi)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(dá)16000h。燈管材質(zhì)為石英玻璃，耐高溫可達(dá)1200℃。燈頭材質(zhì)為陶瓷，耐高溫可達(dá)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(jìn)行分解后，氣體中會(huì)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(shè)備的最后工序設(shè)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(dòng)，沖淡臭氧濃度，最終實(shí)現(xiàn)消除；二是在中和罐內(nèi)通導(dǎo)熱油，加溫到100oC左右后恒溫，在此溫度條件下臭氧會(huì)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(shè)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(dá)到95％以上，均超過老式水洗處理法。同時(shí)，新型環(huán)保廢氣處理系統(tǒng)不使用活性炭，不會(huì)造成二次污染。
7結(jié)語
新型廢氣凈化系統(tǒng)采用電捕與光氧化相結(jié)合的6級(jí)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(chǎn)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(shè)備的處理效率。該處理工藝處理過程無任何機(jī)械動(dòng)作，無需專人管理，只需定期檢查，因而運(yùn)行成本較低、資源消耗少，且不會(huì)產(chǎn)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
特此聲明：
1. 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)。
2. 請文章來源方確保投稿文章內(nèi)容及其附屬圖片無版權(quán)爭議問題，如發(fā)生涉及內(nèi)容、版權(quán)等問題，文章來源方自負(fù)相關(guān)法律責(zé)任。
3. 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日內(nèi)起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)益。