橡膠廠煙氣成分分析及橡膠煙氣治理技術(shù)

　　橡膠制品生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的二硫化碳、非甲烷總烴等有機廢氣，嚴重影響大氣環(huán)境。近年來，各類環(huán)境污染事件接連發(fā)生，公眾對涉及污染物排放的企業(yè)環(huán)保治理及對周邊環(huán)境滿意度方面的要求越來越高，圍繞著橡膠制品企業(yè)周邊彌漫的橡膠異味和惡臭現(xiàn)象的問題投訴和搬遷意見屢見不鮮。為此，國家環(huán)保部聯(lián)合國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2011年10月發(fā)布了GB27632-2011《橡膠制品工業(yè)污染物排放標準》，對橡膠制品企業(yè)產(chǎn)生的污染物制訂了嚴格的排放標準。該標準已于2012年1月1日起實施。

　　本文從橡膠廠煙氣成分分析入手，面對當(dāng)下環(huán)保高壓和企業(yè)生存、發(fā)展的沖突，結(jié)合橡膠廠煙氣治理的現(xiàn)狀和存在的突出問題，針對困擾企業(yè)的難點，探討煙氣治理的解決路徑。

　　一、橡膠工廠的煙氣成分

　　在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中，生膠等原材料在煉膠、壓延、硫化等工序的高溫塑煉和加工過程中，容易產(chǎn)生有害物質(zhì)。同時，原材料中沸點較低的有機物質(zhì)也能夠被釋放出來，從而發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的煙氣。橡膠工業(yè)廢氣的主要組成成分是硫化物、揮發(fā)性質(zhì)的有機化合物，其成分的具體組成和含量多變復(fù)雜。從當(dāng)前我國橡膠制品企業(yè)情況的調(diào)查結(jié)果來看，橡膠煙氣中污染物成分較多，組成復(fù)雜，根據(jù)相關(guān)資料分析，該種類煙氣中的污染物種類達上百種。按照污染物的化學(xué)性質(zhì)可以分為烷烴類、苯類、烯類、有機硫類、有機酸類、酚類等不同的種類。當(dāng)前，國內(nèi)外還沒有對其組成成分做出準確、全面的鑒定。由于有機化合物和硫化物是產(chǎn)生惡臭的主要物質(zhì)，導(dǎo)致橡膠廢氣均有較強烈的、難聞的異味。

　　大量的調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，橡膠制品排放的廢氣污染物對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較重，容易引發(fā)人體的呼吸系統(tǒng)、血液神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)中樞系統(tǒng)等疾病。尤其低揮發(fā)性的甲醛、苯、甲苯等，對人的身體健康有嚴重的影響和傷害。在橡膠工業(yè)生產(chǎn)附近的地區(qū)，人的特殊疾病以及常見疾病均有較高的發(fā)生率。如揮發(fā)性的有機物VOCs，當(dāng)其總質(zhì)量濃度不超過0.2mg/m3時，對人體健康不會產(chǎn)生危害;在0.2 mg～0.3 mg/m3時，會導(dǎo)致人體出現(xiàn)刺激等不適應(yīng)癥狀;在3 mg～25 mg/m 3的范圍時，人就會出現(xiàn)頭痛等其他癥狀;當(dāng)超過25mg/m 3時。那么就會對人體產(chǎn)生明顯的毒害性效應(yīng)。

　　1.橡膠煙氣的追溯

　　對橡膠煙氣的認知，要追溯到20世紀80年代。首先是我國的衛(wèi)生、防疫、勞保等研究部門針對煙氣對人體的危害，開展了相關(guān)病理實驗。二是項目建設(shè)前對環(huán)境進行環(huán)境影響評價時，也要求對橡膠煙氣進行監(jiān)測。三是通過國外橡膠輪胎行業(yè)的文獻資料，認知了橡膠煙氣的危害。

　　基于以上3點，對橡膠煙氣的認識大致分3個階段。

　　第一階段：80年代和90年代初，國內(nèi)科研設(shè)計單位開始對煙氣進行討論和研究，同時引起了主管部門的重視，出現(xiàn)材料的替換。盡管當(dāng)時只是從減少對人體的危害角度考慮，沒有關(guān)注橡膠煙氣異味，這在當(dāng)時也是了不起的進步。

　　第二階段：90年代中后期，隨著外資輪胎企業(yè)進入國內(nèi)及行業(yè)主管部門的弱化，煙氣問題逐漸淡化。尤其是2000年以后國內(nèi)輪胎行業(yè)井噴式發(fā)展，煙氣問題關(guān)注的就更少，基本處以回避或規(guī)避狀態(tài)。另外，國內(nèi)外文獻資料少有提及。

　　第三階段：隨著城市化的推進，人類環(huán)保意識的增強，人們對環(huán)境的要求不斷提高。2011年頒布實施的國家標準《橡膠制品工業(yè)污染物排放標準》(GB 27623-2011)，煙氣對環(huán)境的影響進一步明確。時至今日，煙氣治理已是箭在弦上不得不發(fā)。

　　2.橡膠煙氣的數(shù)據(jù)來源

　　數(shù)據(jù)主要來源于以下3個方面：一是基于國外文獻資料的報道;二是基于項目環(huán)境影響評價報告及驗收報告;三是基于生產(chǎn)企業(yè)委托第三方的檢測報告。

　　3.橡膠煙氣的指標

　　(1)煉膠煙氣

　　非甲烷總烴含量治理較差的企業(yè)在20mg/m3以上，一般企業(yè)為10mg/m3以上，較好的企業(yè)在10mg/m3以下。

　　臭氣濃度治理較差的企業(yè)在2000倍以上，一般企業(yè)為2000倍以下，較好的企業(yè)在1000倍以下。

　　(2)硫化煙氣

　　非甲烷總烴含量在4mg～8mg/m3。臭氣濃度在2000倍以上，處理后為500倍。

　　廠界的非甲烷總烴含量在2mg～4mg/m3。臭氣濃度在20倍以上。

　　從指標看，大部分企業(yè)和環(huán)保要求有差距，因此，必須對橡膠生產(chǎn)中伴隨的廢氣進行有效的治理，使其能達到環(huán)境污染排放的標準。

　　二、環(huán)保高壓和企業(yè)發(fā)展之間的關(guān)系

　　國家對環(huán)保的要求日趨嚴格。近年來，從國家到行業(yè)都對廢氣治理產(chǎn)業(yè)提出了十分明確的目標和要求。2012年，經(jīng)國務(wù)院批準，環(huán)保部、國家發(fā)改委、財政部聯(lián)合印發(fā)了《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，提出全面展開揮發(fā)性有機物污染防治工作，確定了重點區(qū)域揮發(fā)性有機物污染防治目標。

　　從企業(yè)目前的實際狀況看，大部分企業(yè)社會責(zé)任感增強，企業(yè)自身也有做好企業(yè)公民的意識和覺悟，堅定了走好低碳、綠色、環(huán)保之路的信心。

　　三、煙氣治理的現(xiàn)狀和存在的問題和難點

　　但是仍有部分企業(yè)處于煙氣被動治理的心態(tài)，僅僅是為了應(yīng)付或滿足達標的基本要求。而大部分有良知的企業(yè)在治理工作中，還面臨一些問題和難點急需解決。

　　1.治理技術(shù)難以選擇

　　目前由于缺乏技術(shù)性法規(guī)指導(dǎo)，進入VOCs治理市場的門檻較低，企業(yè)在進行治理時不知道選擇何種治理技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)低價中標現(xiàn)象。而草率選擇的治理技術(shù)不一定適合這個企業(yè)的VOCs治理，致使不能實現(xiàn)達標排放，造成工程重復(fù)建設(shè)。

　　VOCs治理公司只與工程公司合作進行VOCs治理還不夠，需要聯(lián)合政府相關(guān)部門參與，征得政府相關(guān)部門在政策扶持、技術(shù)推廣和治理組織等方面的支持，建立三方參與的治理結(jié)構(gòu)。

　　當(dāng)前我國VOCs治理總體技術(shù)水平不高，有待于國家和企業(yè)加大技術(shù)研發(fā)力度，提升技術(shù)水平。

　　由于VOCs所涉及的污染物種類繁多，性質(zhì)各異，決定了VOCs治理技術(shù)體系復(fù)雜。國內(nèi)的主流技術(shù)與國外同類技術(shù)相比，在技術(shù)細節(jié)、工藝設(shè)計水平、設(shè)備材料和制造水平上還存在一定差距。尤其是在規(guī)范化設(shè)計方面，國內(nèi)尚沒有統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范約束，致使不同企業(yè)的凈化設(shè)備在性能上存在很大差別。

　　膜分離技術(shù)、生物技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、光催化技術(shù)和光氧化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來應(yīng)用于VOCs凈化的新技術(shù)。但由于我國欠缺技術(shù)基礎(chǔ)，對技術(shù)的適用范圍和使用條件缺乏規(guī)律性認識，在工藝設(shè)計和凈化裝備設(shè)計上存在很大隨意性，造成很多凈化設(shè)施凈化效果差，難以實現(xiàn)達標排放要求。對于這些新技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)該加大基礎(chǔ)研究投入，明確不同技術(shù)的治理對象和適用范圍，指導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用和工程設(shè)計。

　　在大多數(shù)情況下，由于煙氣中同時含有多種類型的污染物，需要采用兩種或兩種以上的技術(shù)組合進行綜合治理。與國外治理公司相比，目前國內(nèi)治理企業(yè)在技術(shù)組合的系統(tǒng)設(shè)計上缺乏經(jīng)驗，系統(tǒng)設(shè)計能力較弱，難以達到技術(shù)集成效果。需要企業(yè)在實踐中不斷積累設(shè)計經(jīng)驗，有鑒于此，建議國家對重點行業(yè)應(yīng)該組織進行工程技術(shù)示范，優(yōu)勝劣汰，全面提高工藝設(shè)計水平。

　　VOCs的污染治理技術(shù)體系復(fù)雜，對設(shè)計人員的綜合要求高，需要掌握化學(xué)化工、通排風(fēng)、機械設(shè)計、自動控制等專業(yè)人才。由于我國VOCs治理工作起步較晚，從事VOCs治理的企業(yè)一般規(guī)模較小，不注重人才培養(yǎng)，缺乏有經(jīng)驗、綜合型從事VOCs治理的人才隊伍。國內(nèi)很多VOCs治理企業(yè)只有極少數(shù)有經(jīng)驗的設(shè)計人員，甚至沒有考取環(huán)境工程師資格的人員，嚴重制約了企業(yè)的發(fā)展。特別是在一些大型VOCs治理工程設(shè)計上，國內(nèi)企業(yè)的綜合設(shè)計水平與國外公司相比，還存在較大差距。

　　目前VOCs治理行業(yè)結(jié)構(gòu)還不完善，市場上存在低價競爭等現(xiàn)象，相關(guān)政策法規(guī)、標準還需要完善。

　　2.缺乏煙氣治理的整體解決方案

　　目前，VOCs治理行業(yè)給使用企業(yè)普遍提供的是采用末端治理的技術(shù)，即收集+治理技術(shù)，缺乏煙氣治理的整體解決方案。VOCs治理行業(yè)在開拓治理市場的同時，要加強自律，提高技術(shù)水平，提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

　　3.工程設(shè)計方面的措施

　　在治理VOCs污染的工程項目設(shè)計中，要重視和研究工況溫度、流量、壓力等參數(shù)變化產(chǎn)生的影響;技術(shù)方面，要重視工況溫度、工況流量、工況壓力等動態(tài)變化對治理工程系統(tǒng)的影響;思想方面，要端正對設(shè)計目的的認識，克服設(shè)計工作中存在的問題，按照國家安全和環(huán)保法規(guī)要求，完善治理易揮發(fā)有機化合物VOCs的項目設(shè)計，達到控制VOCs揮發(fā)污染的目標。

　　四、解決路徑

　　結(jié)合橡膠廠煙氣治理的現(xiàn)狀和存在的突出問題，針對困擾企業(yè)的難點，探討了解決煙氣治理的路徑。

　　1.生產(chǎn)企業(yè)

　　首先應(yīng)該考慮源頭減排，推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，從源頭上減少VOCs的使用量和排放量。

　　VOCs減排潛力巨大，能密封的，一定要在密閉的空間和設(shè)備里進行操作，無組織排放改為有組織排放是未來VOCs控制的趨勢;不能密封的，要對無組織排放的節(jié)點進行控制。還要對廠界或代表性的點位進行監(jiān)控，保證不污染周邊環(huán)境。

　　對于末端治理VOCs，選擇治理技術(shù)工藝時，應(yīng)該綜合評價其是否具備技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性。其中，技術(shù)上應(yīng)考慮的因素包括：廢氣性質(zhì)(組成、含量、溫度、壓力等)、要求的廢氣凈化效率、設(shè)備運行安全性、可用建設(shè)面積、與生產(chǎn)工藝(排污工藝)的協(xié)同性、必要的附屬設(shè)施(如水、電、蒸汽的供給等)。經(jīng)濟效益方面，應(yīng)該考慮的因素包括設(shè)備與工程投資、運行費用和使用周期等。

　　對于重點區(qū)域、工業(yè)園區(qū)、重點行業(yè)和重點企業(yè)的VOCs治理，要統(tǒng)一規(guī)劃，集中治理。

　　2.設(shè)備廠家

　　我國廢氣處理產(chǎn)業(yè)以企業(yè)為主體的廢氣處理技術(shù)創(chuàng)新體系尚不完善，一些核心技術(shù)還未完全掌握;企業(yè)規(guī)模普遍偏小，產(chǎn)業(yè)集中度低，骨干企業(yè)帶動作用有待進一步提高;廢氣處理法規(guī)和標準體系、服務(wù)體系也不健全。雖然市場廣闊、需求巨大，但是作為新興產(chǎn)業(yè)，廢氣處理產(chǎn)業(yè)總體上還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期。

　　3.整體解決方案

　　末端治理只是VOCs治理的一部分，需要從生產(chǎn)等環(huán)節(jié)做起，進行全過程治理。

　　(1)前期準備。收集有關(guān)資料，詳細調(diào)查分析企業(yè)的生產(chǎn)、產(chǎn)排污情況，列出全廠異味物質(zhì)清單、產(chǎn)生及排放異味物質(zhì)的污染源清單，并編制詳細工作計劃。

　　(2)環(huán)境質(zhì)量摸底監(jiān)測。對廠外居民區(qū)、廠界環(huán)境和廠內(nèi)辦公區(qū)等重要區(qū)域的環(huán)境本底進行摸底監(jiān)測，了解環(huán)境污染現(xiàn)狀水平和主要超標物質(zhì)等現(xiàn)狀。

　　(3)全廠廢氣產(chǎn)排污調(diào)查。通過實測、平衡計算或類比分析等手段，對全廠的廢氣產(chǎn)排情況進行全面監(jiān)測，并調(diào)查各污染源的主要排放方式和排放參數(shù)，包括全部有組織、無組織(含設(shè)備泄漏)的廢氣排放源。

　　(4)建模預(yù)測。調(diào)查該區(qū)域氣象條件，以排污調(diào)查結(jié)果為排放源，預(yù)測分析全廠異味污染貢獻及主要貢獻源情況。

　　(5)提出削減控制要求。以異味物質(zhì)環(huán)境感官閾值濃度質(zhì)量標準限值，根據(jù)全廠各廢氣污染源的污染貢獻預(yù)測結(jié)果，推演提出各主要廢氣污染源的削減控制要求。

　　(6)制定整改方案。根據(jù)模擬預(yù)測推演提出的各主要廢氣污染源的削減要求，制定各主要污染源對應(yīng)的具體整改方案。

　　(7)實施整改并驗證。實施各項整改方案后，對整套整改方案的實施效果進行驗證分析。對廠外居民區(qū)、廠界環(huán)境和廠內(nèi)辦公區(qū)等重要區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，分析方案實施前后環(huán)境質(zhì)量變化情況是否達到了既定環(huán)境目標。同時，提出企業(yè)后期的生產(chǎn)運行和環(huán)保管理的保障措施建議。