轮胎制品企业有机废气治理设施分析

摘要：轮胎是汽车的重要组成部分,轮胎生产过程中会产生大量的废气,排入大气后造成大气污染,已逐步受到环保管理部门重视。随着《"十三五"挥发性有机物污染防治工作方案》的实施,越来越多的轮胎制造企业正采用先进的、成熟的环保治理设施对轮胎生产过程产生的废气进行处置,使废气达标排放,同时降低排入至大气中的有机挥发性污染物总量。本文对不同企业采用的治理措施进行了比较,提出轮胎企业有机废气治理的合理工艺。

引言

轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品，是汽车的重要组成部分。轮胎通常由外胎、内胎、垫带3 部分组成；外胎是由胎体、缓冲层（或称带束层）、胎面、胎侧和胎圈组成。

轮胎企业的主要大气污染为粉尘性污染和化学性废气污染，化学性废气污染主要为挥发性有机污染物。通过走访天津几家知名的轮胎制造企业，轮胎企业的主要大气污染工艺段包括炼胶、胎圈制造、帘子布压延、带束层、胎侧、胎面挤压成型、轮胎硫化等过程。

随着2017 年国家环境保护部的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》及2018 年天津市环境保护局《“十三五”挥发性有机物污染防治工作实施方案》的发布，要求以改善环境空气质量为核心，以重点地区为主要着力点，以重点行业和重点污染物为主要控制对象，推进VOCs和NOx协同减排，强化新增污染物排放控制，实施固定污染源排污许可，建立VOCs污染防治长效机制，促进环境空气质量持续改善和产业绿色发展。

1 轮胎生产工艺流程

根据对天津不同轮胎生产企业的走访调查，轮胎的生产工艺一般以生胶开始炼胶，采用一段法或者两段法工艺炼制熟胶。熟胶用于帘子布、胎侧、胎面、胎体、带束层等各部分的挤出、压延出型，再通过成型机将各部分组合形成轮胎的形状，然后经过硫化机硫化后出成品，最终经检验后包装入库。

以某企业为例，经过对轮胎生产企业工艺流程的梳理，可知轮胎企业的主要有机废气产生的节点见下图。

2 有机废气治理措施介绍

现有一般轮胎制造企业对密炼、挤出、压延、硫化等工位段均采用软帘布设计，将设备进行封闭，使产生的废气经过集中收集后通过“除尘预处理+UV光解催化+生物喷淋”或“除尘预处理+低温等离子+UV光解净化+ACF吸附”措施进行净化处置，再通过排气筒排放。

第一套废气装置工艺简述如下:

①除尘预处理：为保证UV紫外灯管的使用寿命和效果，UV设备前段设有预处理段，主要作用是过滤进气中的油烟和粉尘。预处理段采用高效过滤棉，采用抽拉式结构，便于更换。

②UV光催化系统：UV光催化工艺是光氧化和催化氧化的结合，通过光催化反应器完成。

③生物洗涤系统：生物洗涤废气利用液体吸收和生物处理的组合作用进行降解有机废气。

该套废气处理装置主要处理密炼过程中产生的粉尘、密炼有机废气，该类废气中粉尘主要通过布袋除尘器进行预处理，有机废气中非甲烷总烃、VOCs先经过UV光解将大分子有机物降解为小分子有机物，再进入生物喷淋系统处理，通过微生物将小分子有机物进一步出力为无害的二氧化碳和水，并转化为微生物的食物。

第二套废气装置为模块化设施，工艺简述如下:

①预处理模块：烟气首先进入预处理模块，预处理模块采用高效油气分离装置，将烟气中焦油与气体进行分离。

②等离子净化：经过预处理模块处理后，烟气进入设备的核心处理区域—等离子净化区，在等离子净化区，大部分异味分子被等离子轰击、氧化后变成无毒、无色、无味的气体。

③光化学模块：本项目光化学模块是光氧化和催化氧化的结合，通过光催化反应器完成。

④ACF净化：ACF（碳纤维）以含碳纤维为原料制成，含碳纤维经过高温活化，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化性能。活性碳纤维上布满微孔，对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍；特别是对低浓度的废气吸附能力表现优异。

该套废气处理装置主要处理压延、挤出、硫化过程中产生的有机废气，该类有机废气的特点是污染物浓度低，风量大，采用低温等离子净化器先处理一部分废气，再进入UV 光解系统，再处理一部分废气，最后上一套碳纤维装置作为保险，满足最终的废气处置要求。

3 有机废气治理措施监测分析

通过对部分轮胎企业采用上述两种废气处理装置对生产过程中产生的有机废气进行处理，通过现状监测，可知两种废气处理装置均有良好的处置效率，可满足《工业企业挥发性有机物排放控制标准》（DB12/524-2014）表2·轮胎企业排放限值要求，也可满足《橡胶制品工业污染物排放标准》（GB27632-2011）中表5·大气排放限值要求。

由上表可以看出，在类似橡胶生产企业中，采用上述有机废气处理设备对有机废气进行处理，非甲烷总烃净化效率为70.2～91.7%之间；VOCs 净化效率为70.7～70.7%之间。

4 轮胎制造企业有机废气治理管理

经过对几家轮胎企业的监测数据可知，轮胎有机废气污染强度不大，但是污染排放量大，每家企业均涉及十几~二十几根排气筒排放有机废气，因此加强有机废气治理和管理不容忽视。根据《工业企业挥发性有机物排放控制标准》（DB12/524-2014） 中规定：若单套有机废气处理装置排放风量大于等于60000m3/h，应安装在线监测系统，并与环保部门联网，有利于直观监测废气排放情况。另外根据《排污单位自行监测技术指南总则》（HJ819-2017）中规定：重点行业应加大日常监测频次，对于轮胎类企业废气排气筒监测频次应为每年两次，冬季和夏季各一次。根据《固定污染源排污许可分类管理名录（2017 年版）》中规定：橡胶制造业应在2020年底前完成排污许可证申请，要求企业持证、按证排污。

结语

橡胶制造企业作为对环境污染严重的企业，应加强环境保护意识，采取先进的治理工艺，目前通用的治理工艺以“预处理+生物喷淋+过滤棉吸附”或“预处理+低温等离子+UV 光解”为主，对橡胶制造企业产生的废气具有良好的治理效果，能有效降低污染物的产生量，但企业仍应随着技术的变更，采取更先进的工艺，并且从源头开始，减少污染物的产生量。