盛勇 徐子義

（1. 常州常大創(chuàng)業(yè)環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇常州 213161；2. 蘇州瑞賽澤環(huán)境設(shè)計(jì)工程有限公司，江蘇蘇州 215000）

1 引言

當(dāng)前我國(guó)化纖、紗、布、呢絨、絲織品、服裝等主要紡織品產(chǎn)量位居世界第一位。在紡織印染過(guò)程中需要用到各種硫化染料和活性染料，產(chǎn)生的污染較大，如果無(wú)組織地排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成非常大的污染［1］。印染行業(yè)定型機(jī)排放的有機(jī)廢氣主要包括顆粒物、油煙、甲醛、苯、二甲苯等物質(zhì)，對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的治理技術(shù)主要有水噴淋處理技術(shù)、靜電處理技術(shù)、水噴淋技術(shù)＋靜電處理技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、光氧化法、一次性活性炭吸附技術(shù)。從紡織企業(yè)對(duì)定型機(jī)有機(jī)廢氣的治理實(shí)踐來(lái)看，普遍存在著有機(jī)廢氣治理技術(shù)及設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性不高，處理技術(shù)凈化效率較低，尾氣排放不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，企業(yè)環(huán)保問(wèn)題比較嚴(yán)重，必須進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化［2］。本文以江蘇某紡織印染廠為案例，在其定型機(jī)VOCs 原有處理工藝及系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了改造工藝系統(tǒng)的研究。

2 原有定型機(jī)VOCs 處理工藝分析

江蘇某紡織印染廠為門幅2.2 m/10 箱型定型機(jī)，額定廢氣量為10 000 Nm3/h。該定型機(jī)定型工作過(guò)程中，主要產(chǎn)生油、顆粒物結(jié)合態(tài)的有機(jī)廢氣，必須進(jìn)行治理后才能進(jìn)行排放。

2.1 原有定型機(jī)VOCs 處理工藝流程

VOCs 原有定型機(jī)處理工藝流程如圖1 所示。高達(dá)170～180 ℃的VOCs 先經(jīng)定型廢氣換熱器后，進(jìn)入濕式靜電系統(tǒng)進(jìn)行處理，VOCs 得以降溫，同時(shí)水霧將其中的部分油霧、煙塵、廢氣進(jìn)行去除；水霧經(jīng)濕式靜電裝置再次吸附含有的細(xì)顆粒物、有機(jī)廢氣等后流入油水分離池裝置；VOCs 上升進(jìn)入高壓電源進(jìn)行處理，被吸附的油污經(jīng)導(dǎo)流板流入油水分離池；最后30～45 ℃的VOCs 從吸收塔頂部經(jīng)主風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪排出。在油水分離池凈化后的水通過(guò)循環(huán)泵提升再次用于清洗＋噴淋，廢油污進(jìn)行回收利用［3］。

圖1 VOCs 原有定型機(jī)處理工藝流程示意

2.2 原有定型機(jī)VOCs 處理系統(tǒng)設(shè)備

原有定型機(jī)VOCs 處理系統(tǒng)設(shè)備主要包括定型機(jī)廢氣換熱器、水清洗＋噴淋系統(tǒng)、濕式靜電裝置、高壓電源裝置、主風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、集氣罩及煙道系統(tǒng)。

2.3 原有定型機(jī)VOCs 處理系統(tǒng)分析

2.3.1 定型機(jī)廢氣換熱器

該企業(yè)定型機(jī)共有5 個(gè)單元10 個(gè)反應(yīng)室進(jìn)行工作，每個(gè)單元安設(shè)有1 臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行排放，流量為2 000 Nm3/h，5 個(gè)單元共排放VOCs 廢氣10 000 Nm3/h。經(jīng)風(fēng)機(jī)排放的VOCs 廢氣溫度高達(dá)170～180 ℃，通過(guò)定型廢氣換熱器回收熱能。其工作原理為：當(dāng)定型廢氣換熱器中的熱管被溫度較高的廢氣加熱時(shí)，使水箱水升溫，正常水溫在20 ℃，加熱的水溫可達(dá)到50～80 ℃，組合式熱管要將新鮮空氣加熱至130 ℃左右的熱風(fēng)后流入定型機(jī)，對(duì)廢氣熱能進(jìn)行回收利用［4］。

2.3.2 濕式靜電裝置系統(tǒng)

廢氣經(jīng)定型廢氣換熱器后溫度從170～180 ℃降低至75 ℃，從底部進(jìn)入濕式靜電裝置系統(tǒng)。該濕式靜電裝置系統(tǒng)主要由濕式靜電裝置、油水分離池、循環(huán)泵三大部分組成。濕式靜電裝置下部采用雙筒體結(jié)構(gòu)設(shè)置，安裝有噴淋裝置和不銹鋼絲網(wǎng)填料，中部設(shè)置有梯形柵板，上部有高壓電源裝置。經(jīng)高壓靜電進(jìn)行分離后的油污經(jīng)導(dǎo)流板從塔壁間隙流入裝置底部；通過(guò)循環(huán)泵將油水分離池凈化后的下層循環(huán)水進(jìn)行循環(huán)利用于清洗＋噴淋，用循環(huán)水清洗高壓電源的陽(yáng)極筒壁，用循環(huán)水噴淋填料層對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻吸收；對(duì)油水分離池凈化后的上層廢油污進(jìn)行回收利用，經(jīng)濕式靜電裝置系統(tǒng)處理后的廢氣溫度為30～45 ℃［5］。

2.3.3 主風(fēng)機(jī)

在定型機(jī)廢氣排放系統(tǒng)當(dāng)中存在阻力作用，煙道系統(tǒng)、定型廢氣換熱器、濕式靜電裝置、活性炭裝置吸附的阻力分別為350～550，250，1 250，600～1 300 Pa，根據(jù)這一情況，設(shè)定的廢氣排放主風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓在3 200～3 900 Pa。

3 原有定型機(jī)VOCs 處理工藝存在的問(wèn)題

該企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定型機(jī)VOCs 經(jīng)處理后的廢氣前期基本上能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)企業(yè)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，廢氣經(jīng)環(huán)境檢測(cè)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)有多起投訴企業(yè)排放廢氣有“臭味”的環(huán)境案例發(fā)生，經(jīng)檢測(cè)分析“臭味”氣體為醛酮類和雜環(huán)芳香族物質(zhì)，為企業(yè)印染定型生產(chǎn)中添加的有機(jī)助劑產(chǎn)生，現(xiàn)有定型機(jī)VOCs 處理工藝無(wú)法對(duì)其進(jìn)行處理消除。針對(duì)以上問(wèn)題，必須對(duì)該企業(yè)原有定型機(jī)VOCs 處理工藝及系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。

4 對(duì)定型機(jī)VOCs 處理工藝及系統(tǒng)的改造

針對(duì)企業(yè)原定型機(jī)VOCs 廢氣排放不達(dá)標(biāo)的環(huán)境問(wèn)題，對(duì)原定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝及系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增設(shè)活性炭裝置和催化氧化裝置，提高對(duì)VOCs 的處理效果。

4.1 吸附再生及催化氧化組合工藝

在原定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝的主風(fēng)機(jī)出口位置增設(shè)活性炭裝置和催化氧化裝置，如圖2 所示。

圖2 增設(shè)的活性炭裝置和催化氧化裝置示意

從圖2 可知，增設(shè)的1 號(hào)活性炭裝置和2 號(hào)活性炭裝置互為備用，當(dāng)其中一套裝置吸附飽和后，隨即將廢氣通道切換到另一套裝置中進(jìn)行吸附，經(jīng)活性炭裝置吸附后的廢氣經(jīng)煙囪進(jìn)行排放。活性炭裝置吸附飽和后采用熱空氣再生方法進(jìn)入活性炭再生過(guò)程，脫附的廢氣有機(jī)物再次進(jìn)入催化氧化裝置分解成水和二氧化碳，處理后的廢氣溫度高達(dá)350～380 ℃，將其引至定型廢氣換熱器回收余熱。

系統(tǒng)新增的主要設(shè)備有活性炭裝置、再生風(fēng)機(jī)、催化氧化裝置、再生換熱器?；钚蕴垦b置中活性炭的填裝高度為600 mm，再生風(fēng)機(jī)風(fēng)流量為1 200～2 000 Nm3/h，催化氧化裝置催化劑填量為70～100 L，再生換熱器采用碳鋼材質(zhì)，新鮮風(fēng)機(jī)流量為1 900～2 200 Nm3/h，廢氣流量約為12 000 Nm3/h。

4.2 活性炭吸附再生

有研究表明，活性炭對(duì)于紡織印染定型有機(jī)廢氣具有較好的物理吸附效果，同時(shí)也是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中有機(jī)廢氣治理應(yīng)用的較多方法之一?；钚蕴坑糜谟袡C(jī)廢氣的吸附是可逆的，具有再生功能。當(dāng)被活性炭吸附的分子遇到加熱及其他條件時(shí)，會(huì)基于熱運(yùn)動(dòng)再次脫離固體外表，這個(gè)過(guò)程被稱為脫附過(guò)程。當(dāng)活性炭進(jìn)行吸附作業(yè)時(shí)，其活性炭固體顆粒表面上被吸附的有機(jī)廢氣逐漸增多，同時(shí)也有一定的脫附過(guò)程，兩者相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)活性炭對(duì)有機(jī)廢氣的吸附量與脫附量基本一致時(shí)，即達(dá)到飽和狀態(tài)。有學(xué)者研究了活性炭床層有機(jī)廢氣流速與壓降的關(guān)系情況［6］，如圖3 所示。

圖3 活性炭床層VOCs廢氣流速與壓降的關(guān)系

結(jié)合圖3 研究數(shù)據(jù)，確定該企業(yè)定型機(jī)VOCs廢氣處理系統(tǒng)新增設(shè)的活性炭裝置的工作參數(shù)如下：活性炭裝置吸附溫度確定為45～65 ℃，廢氣通入流速為0.35～0.45 m/s，活性炭裝填高度為600 mm。在設(shè)備運(yùn)行情況下，活性炭對(duì)定型有機(jī)廢氣的飽和吸附容量在0.12～0.25 g/g。當(dāng)活性炭裝置吸附飽和后，采用熱空氣進(jìn)行脫附，活性炭裝置脫附參數(shù)設(shè)置如下：脫附溫度為105～115 ℃（溫度過(guò)高活性炭易氧化），脫附空氣流速為0.115 m/s，脫附時(shí)間為45 min。

4.3 催化氧化裝置

該企業(yè)定型機(jī)有機(jī)廢氣中主要含有二甲苯、苯、甲苯等污染物，經(jīng)活性炭吸附脫附的濃縮有機(jī)廢氣量為1 100～2 000 Nm3/h，催化氧化裝置采用的催化劑起燃溫度低于320 ℃。因此，確定催化氧化裝置的工作參數(shù)為：催化劑裝填量為70～100 L，工作溫度為330～380 ℃，空速不大于30 000 h－1。

4.4 改造后的效果分析

對(duì)原定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝及系統(tǒng)采用吸附再生及催化氧化組合工藝進(jìn)行改造后，投入實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)改造前后的廢氣處理情況進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比分析，其對(duì)比檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝改造前后的對(duì)比檢測(cè)結(jié)果

從表1 數(shù)據(jù)可知，改造后的定型機(jī)有機(jī)廢氣凈化技術(shù)工藝效果有了明顯提高，改造后顆粒物的去除率從改造前的80%左右提高到90%左右，改造后VOCs 的去除率從改造前的82%左右提高到95%左右。有效解決了當(dāng)企業(yè)定型機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)VOCs排放超標(biāo)的問(wèn)題，同時(shí)廢氣中的醛酮類和雜環(huán)芳香族有機(jī)物質(zhì)也被凈化，排放氣體中無(wú)“臭味”產(chǎn)生。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)江蘇某紡織印染廠定型機(jī)有機(jī)廢氣排放超標(biāo)問(wèn)題，在原有定型機(jī)VOCs 處理工藝的基礎(chǔ)上，增設(shè)了吸附再生及催化氧化組合工藝。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，改造后的定型機(jī)VOCs 處理工藝顆粒物去除率和VOCs 去除率有了顯著提高，有效解決了企業(yè)存在的定型機(jī)有機(jī)廢氣排放超標(biāo)問(wèn)題。