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公司型砂鑄(zhu)(zhu)造(zao)線于2002年(nian)導入(ru)并(bing)于當年(nian)投產，是中(zhong)(zhong)(zhong)國唯一(yi)擁有(you)中(zhong)(zhong)(zhong)空凸輪軸生砂生產技術的工廠，同(tong)時實(shi)現盤類等部品(pin)一(yi)型多件化(hua)生產，在鑄(zhu)(zhu)造(zao)生產過程中(zhong)(zhong)(zhong)會產生惡臭氣體，其治理一(yi)直是鑄(zhu)(zhu)造(zao)行業長期研(yan)究和改善的課題(ti)。

2001年前，公(gong)司(si)周(zhou)邊為(wei)工(gong)業用(yong)地(di)，無(wu)商住樓(lou)(lou)，由于(yu)政府規劃的(de)(de)(de)(de)(de)變更，公(gong)司(si)周(zhou)邊商住樓(lou)(lou)逐漸增(zeng)多(duo)。而公(gong)司(si)與(yu)最近的(de)(de)(de)(de)(de)商住樓(lou)(lou)（和(he)瑞大(da)廈）的(de)(de)(de)(de)(de)廢氣(qi)類(lei)衛(wei)生距離僅30m，不滿(man)足(zu)法規要(yao)求（≥400m）。因此，公(gong)司(si)產生的(de)(de)(de)(de)(de)臭(chou)氣(qi)未來得及有效擴散就(jiu)達到居民區(qu)，影響周(zhou)邊居民及單位的(de)(de)(de)(de)(de)生活與(yu)工(gong)作，導(dao)致(zhi)公(gong)司(si)2012年~2014年間累計受到52起投訴，公(gong)司(si)面臨的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)環境風險逐漸增(zeng)大(da)。為(wei)減(jian)少臭(chou)氣(qi)對周(zhou)邊單位和(he)居民的(de)(de)(de)(de)(de)影響，確保公(gong)司(si)正常生產經營(ying)，研(yan)(yan)制一套高(gao)效的(de)(de)(de)(de)(de)鑄造臭(chou)氣(qi)處理裝置成(cheng)為(wei)公(gong)司(si)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)重點項(xiang)目(mu)。

 

具體技術方案

1.設計圖

2.臭氣處理流程

圖1  處理(li)流程

3.技術原理

（1）鑄(zhu)造惡(e)臭(chou)氣體的產生及組成(cheng)

公(gong)司的鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝均采用粘土(tu)濕砂(sha)型(xing)(xing)，即以(yi)(yi)(yi)粘土(tu)和(he)適(shi)量的水為型(xing)(xing)砂(sha)的主(zhu)要(yao)粘結劑(ji)，制(zhi)成砂(sha)型(xing)(xing)后直接在濕態下合型(xing)(xing)和(he)澆注（以(yi)(yi)(yi)下簡稱型(xing)(xing)砂(sha)鑄(zhu)造(zao)）。型(xing)(xing)砂(sha)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝在生產(chan)過程會(hui)加入(ru)原(yuan)料(liao)，主(zhu)要(yao)有酚醛樹脂(zhi)、硬脂(zhi)酸鈣、烏洛托品、淀(dian)粉、膨潤土(tu)以(yi)(yi)(yi)及煤(mei)粉等(deng)，這些原(yuan)料(liao)在高溫(wen)條件下會(hui)分(fen)解各種氣體，由(you)于溫(wen)度(du)從1500℃下降到常(chang)溫(wen)這個跨度(du)大(da)(da)，產(chan)生的惡臭氣體成分(fen)很復雜，經檢測分(fen)析(xi)，主(zhu)要(yao)成分(fen)有氨(an)氣、二氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu)、硫(liu)化(hua)氫、油脂(zhi)類(lei)、醛類(lei)、酚類(lei)以(yi)(yi)(yi)及烴類(lei)。這些惡臭物(wu)除(chu)了氨(an)氣、硫(liu)化(hua)氫和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu)外，大(da)(da)部分(fen)都為有機物(wu)。

（2）處理技術研究

紫外線（英文ultraviolet，簡稱UV），UV技術是一種新(xin)興技術，屬于(yu)光(guang)化學氧化法的(de)一種。按照光(guang)化學Einstein公式，當光(guang)照射到惡臭氣體分(fen)子時(shi)，光(guang)子的(de)能量(liang)大(da)于(yu)惡臭分(fen)子的(de)化學鍵能時(shi)，便會引起(qi)光(guang)解(jie)反應，其化學鍵被打斷，即分(fen)子被分(fen)解(jie)。

根據波(bo)長(chang)(chang)λ與能(neng)(neng)量(liang)E的(de)關系式：E=1240/λ，可(ke)知(zhi)能(neng)(neng)量(liang)與波(bo)長(chang)(chang)成(cheng)反比關系，即波(bo)長(chang)(chang)越短(duan)，光子能(neng)(neng)量(liang)越大。λ＜400nm為紫(zi)(zi)外光，E＞300.1KJ/mol，當(dang)波(bo)長(chang)(chang)λ=184.9nm時，其光子能(neng)(neng)量(liang)E=670.6 KJ/mol，該波(bo)段的(de)紫(zi)(zi)外線能(neng)(neng)量(liang)當(dang)級大于絕大多數惡臭(chou)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)子的(de)結(jie)合能(neng)(neng)，所以可(ke)被裂解(jie)呈游離態(tai)的(de)離子。且波(bo)長(chang)(chang)在200nm以下紫(zi)(zi)外線能(neng)(neng)分(fen)(fen)解(jie)氧氣(qi)O2分(fen)(fen)子，最(zui)終(zhong)形成(cheng)臭(chou)氧O3。臭(chou)氧對惡臭(chou)氣(qi)體(ti)及其它異味氣(qi)體(ti)有強氧化效果(guo)(guo)，最(zui)終(zhong)達到除臭(chou)的(de)效果(guo)(guo)。

表1是部分化學分子(zi)的結合能，可見，184.9nm的紫外(wai)光能打(da)斷含有(you)該化學鍵的分子(zi)。

表1  部分化學分子的結合能

當惡臭(chou)分(fen)(fen)子(zi)量越(yue)(yue)大，UV光(guang)解效果越(yue)(yue)明顯。在184.9nm能量當級的紫外線作用下，大分(fen)(fen)子(zi)惡臭(chou)分(fen)(fen)子(zi)吸收光(guang)能分(fen)(fen)解成無(wu)臭(chou)小(xiao)分(fen)(fen)子(zi)，臭(chou)氣濃度得到降低，去除效率約60%~75%。

通(tong)過(guo)試驗研(yan)究，在確保(bao)發揮UV光(guang)解效率時(shi)，處(chu)(chu)理(li)惡(e)臭分子(zi)停留時(shi)間宜大于1.5s，選(xuan)用150w的UV燈，單根(gen)處(chu)(chu)理(li)能力為(wei)200m3/h，光(guang)解效率80-85%，光(guang)衰減(jian)5%-10%，則UV光(guang)解處(chu)(chu)理(li)效率為(wei)75%，當風量(liang)(liang)為(wei)10000m3/h，臭氣濃度為(wei)5000，燈光(guang)數量(liang)(liang)宜200盞。

分解反應如下：

C6HmR/RCHO/C3H5(RCOO)3/CnHm＋UV→CO2+H2O+NOx+SO2+其他(ta)無味氣體

NH3 + UV（能量）+ O2→NOx+H2O

H2S + UV（能(neng)量）+ O2→SO2+H2O

SO2 + 2H2O →H2SO4

圖2 UV光解氧化(hua)法原理

由于(yu)UV光(guang)解(jie)(jie)(jie)并不能100%分解(jie)(jie)(jie)所有惡臭(chou)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，除了(le)受(shou)UV燈發射能量(liang)效率(lv)影響外，還因為鑄(zhu)造廢氣(qi)(qi)(qi)中含有80mg/m3~260mg/m3的(de)顆(ke)粒(li)物(wu)，這(zhe)部分顆(ke)粒(li)會阻擋UV光(guang)分解(jie)(jie)(jie)惡臭(chou)分子，且(qie)(qie)大流量(liang)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)在某程度上制(zhi)約了(le)處理(li)效率(lv)。顆(ke)粒(li)物(wu)中的(de)所含的(de)煤粉體(ti)積小，附(fu)著力強，且(qie)(qie)帶有油脂和焦糊味，UV技術無法解(jie)(jie)(jie)決此難題(ti)。而(er)在實(shi)績(ji)工程中發現，在UV光(guang)解(jie)(jie)(jie)之后增加一套噴淋系統可明顯(xian)的(de)解(jie)(jie)(jie)決此難題(ti)。

噴淋(lin)常用液(ye)體是水，水能(neng)(neng)將(jiang)惡(e)臭分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)和(he)顆粒物吸(xi)收(shou)、溶(rong)解(jie)(jie)，達(da)到凈化的(de)(de)效(xiao)果(guo)。為提(ti)高(gao)(gao)效(xiao)果(guo)，可(ke)(ke)添加堿(jian)性(xing)(xing)物質，吸(xi)收(shou)、取代、置(zhi)換惡(e)臭分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，改變其分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)結果(guo)，使之(zhi)變成無(wu)臭分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)。也可(ke)(ke)添加具有微凝膠效(xiao)果(guo)的(de)(de)藥劑，國內外稱(cheng)這種藥劑為除臭植物液(ye)。植物液(ye)包括人工合成的(de)(de)和(he)天然植物提(ti)取的(de)(de)，藥劑分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)是聚合大(da)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)間空隙大(da)，且多數(shu)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)帶有分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)電荷，可(ke)(ke)吸(xi)附比本身小的(de)(de)惡(e)臭分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，宏觀表現為藥劑具有粘(zhan)附性(xing)(xing)，可(ke)(ke)吸(xi)附惡(e)臭分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，最終溶(rong)解(jie)(jie)于水中，快速、高(gao)(gao)效(xiao)凈化廢(fei)氣。噴淋(lin)優于噴霧，因為能(neng)(neng)減少藥劑和(he)水的(de)(de)浪費，節約成本。經UV光解(jie)(jie)之(zhi)后增加噴淋(lin)裝置(zhi)，噴淋(lin)液(ye)采用高(gao)(gao)效(xiao)吸(xi)附能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)植物液(ye)，能(neng)(neng)進(jin)一步降低臭氣濃度，去除效(xiao)率(lv)可(ke)(ke)達(da)81.7%以上。

整個系(xi)統的控制采用PLC編程，與生產現場除(chu)塵風機操作連鎖，實(shi)現自動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)和關閉，自動(dong)(dong)噴淋和補水，異常報警等(deng)全(quan)過(guo)程自動(dong)(dong)化，液晶實(shi)時顯示系(xi)統運行狀態。

4.與其他技(ji)術方案(an)比較

鑄(zhu)造惡臭氣體的治(zhi)理相對于一(yi)般(ban)的空(kong)氣污染治(zhi)理來(lai)說，難度更大。目前國(guo)內比(bi)較常(chang)用的處理鑄(zhu)造惡臭氣體的方法(fa)(fa)有：生物(wu)分解(jie)法(fa)(fa)、活性炭吸附法(fa)(fa)和等(deng)離(li)子(zi)法(fa)(fa)、燃燒法(fa)(fa)等(deng)，結合公(gong)司已有的處理方法(fa)(fa)，對比(bi)除(chu)臭效果：

（1）生物分解法

生(sheng)(sheng)物除臭技(ji)術(shu)是借鑒(jian)生(sheng)(sheng)物污(wu)水處理(li)技(ji)術(shu)的(de)原理(li)，利用微(wei)生(sheng)(sheng)物將臭味中的(de)污(wu)染(ran)物生(sheng)(sheng)物氧化、降解為(wei)無害或(huo)低害物質的(de)過程。使收集(ji)到的(de)廢氣在適宜的(de)條件下通過生(sheng)(sheng)長(chang)有微(wei)生(sheng)(sheng)物的(de)填料，氣味物質先被填料吸收，然后被填料上(shang)的(de)微(wei)生(sheng)(sheng)物氧化分解，完(wan)成(cheng)廢氣的(de)凈化過程。公司污(wu)水處理(li)站運用此工藝，除臭效果60%~75%。

（2）活性炭吸附法

活性炭是一種(zhong)很細小的(de)(de)炭粒,有(you)很大的(de)(de)表面積,而(er)且炭粒中(zhong)還有(you)更細小的(de)(de)孔——毛(mao)(mao)細管(guan).這(zhe)種(zhong)毛(mao)(mao)細管(guan)具有(you)很強(qiang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附能力,由于炭粒的(de)(de)表面積很大,所以(yi)能與氣體(雜(za)質(zhi))充分接觸,當這(zhe)些(xie)氣體(雜(za)質(zhi))碰到(dao)毛(mao)(mao)細管(guan)就被吸(xi)(xi)附,起凈化作用。除臭效(xiao)果50%~75%。

（3）等離子法

等(deng)離(li)子(zi)(zi)體凈(jing)化技術就是(shi)利用高頻(pin)高壓(ya)的(de)電(dian)場(chang)，將空氣中的(de)氧分(fen)(fen)子(zi)(zi)和(he)其(qi)它分(fen)(fen)子(zi)(zi)電(dian)離(li)產生出電(dian)子(zi)(zi)、離(li)子(zi)(zi)、自由基和(he)中性粒子(zi)(zi)等(deng)小分(fen)(fen)子(zi)(zi)，這些等(deng)離(li)子(zi)(zi)通(tong)過(guo)進入需(xu)分(fen)(fen)解的(de)臭(chou)氣分(fen)(fen)子(zi)(zi)內部，打開分(fen)(fen)子(zi)(zi)鏈，破(po)壞臭(chou)氣分(fen)(fen)子(zi)(zi)結(jie)構，從(cong)而將有害物轉化為(wei)無害物的(de)方(fang)法(fa)。除(chu)臭(chou)效果(guo)40%~60%。

以上三種方(fang)法(fa)(fa)較為常(chang)用，技術成(cheng)熟，但在長期使(shi)用中也(ye)暴露不(bu)少(shao)缺點(dian)。生(sheng)物(wu)分解法(fa)(fa)需要使(shi)微生(sheng)物(wu)保(bao)(bao)持(chi)高(gao)的(de)活性(xing)(xing)，為之創造(zao)一個良好的(de)生(sheng)存(cun)條件，比如(ru)：適宜的(de)濕(shi)度(du)、pH值、溫(wen)度(du)和營養(yang)成(cheng)分等，異常(chang)將導致微生(sheng)物(wu)死亡，須(xu)重新培(pei)養(yang)，運行條件苛刻；活性(xing)(xing)炭(tan)吸收(shou)法(fa)(fa)對于大(da)(da)流量的(de)惡(e)臭(chou)廢(fei)氣很快(kuai)就(jiu)會達到飽和，失(shi)去吸附(fu)活性(xing)(xing)，且高(gao)溫(wen)、高(gao)濕(shi)和細小的(de)粉塵(chen)均會快(kuai)速使(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)失(shi)去效果，頻繁(fan)更(geng)換耗時、耗力、耗財(cai)；等離子法(fa)(fa)不(bu)適合用于大(da)(da)流量鑄造(zao)廢(fei)氣，惡(e)劣的(de)環境對設(she)備設(she)計和質量要求(qiu)高(gao)，投資大(da)(da)，維護(hu)保(bao)(bao)養(yang)難度(du)大(da)(da)，而且存(cun)在火災(zai)隱患。

綜上(shang)所述(shu)，鑄造(zao)廠(chang)產生的惡臭氣體需要一種更為高效(xiao)、安全，投資和運行成本較低(di)的技術(shu)工藝，與以上(shang)三種方法相比，UV與噴淋相結(jie)合的組合式技術(shu)具有更高的穩定性和高效(xiao)性。

（三）應用情況

該套(tao)除(chu)臭裝置(zhi)高效率、低運行成本的特點，可應用鑄造行業(ye)臭氣(qi)治(zhi)理(li)(li)，尤其是工(gong)(gong)業(ye)商業(ye)混合的工(gong)(gong)廠(chang)，在(zai)滿足法規要(yao)求的同時，能(neng)有效降低環境風險。該套(tao)除(chu)臭裝置(zhi)的綜合技(ji)術已在(zai)公司的新工(gong)(gong)廠(chang)鑄造3線得到推廣，且效果(guo)顯(xian)著。（處理(li)(li)后，鑄造冷卻(que)工(gong)(gong)藝段有組織臭氣(qi)濃度為416，黑砂后處理(li)(li)工(gong)(gong)藝段臭氣(qi)濃度為309）

   

（四）創新點（亮點）

1.該成(cheng)果(guo)將(jiang)UV高(gao)能光解和多層旋流噴淋兩種不同處(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)相(xiang)結合，運用(yong)于(yu)鑄(zhu)造臭氣的治理(li)，克服了這兩種技(ji)(ji)術(shu)固有的不足，相(xiang)互不缺，將(jiang)處(chu)理(li)效果(guo)發(fa)揮(hui)倒較高(gao)水平。

2.該成果(guo)可由工廠自身(shen)需(xu)求或地方法規(gui)要求，通過(guo)調整UV燈管的數(shu)量(liang)、噴淋量(liang)和(he)停留時間，進(jin)一(yi)步提高除(chu)臭效果(guo)，將臭氣(qi)(qi)濃度指標(biao)穩(wen)定控制(zhi)在500以下，從而滿足400m衛生防(fang)護距離(li)以外居民區空(kong)氣(qi)(qi)質量(liang)（無組(zu)織(zhi)臭氣(qi)(qi)）標(biao)準（20以下）。

三、實施效果

（一）環(huan)境效益——臭氣削減

1. 有組織（煙囪）臭氣濃度削(xue)減。

該裝(zhuang)置經(jing)調試后(hou)于2014年11月25日投入(ru)運行(xing)。2015年1月15日對處理系統進行(xing)效(xiao)果檢證，同(tong)時委托兩家有資質的檢測(ce)公司同(tong)一時間在處理前和處理后(hou)進行(xing)采樣分析，分析數據如圖5和圖6。

【責任編輯：李凡】