轮胎生产过程中有机废气处理方法

于　鹏，郭　鹏

(山东省环境保护科学研究设计院，山东　济南　250013)



轮胎生产过程中有机废气处理方法

于鹏，郭鹏

(山东省环境保护科学研究设计院，山东济南250013)

汽车工业迅猛发展，轮胎生产行业也进入“快车道”，其中轮胎生产过程中产生的有机废气也愈来愈引起人们的重视，有机废气的处理问题已经成为企业环境排放达标的关键难题，废气中的挥发性有机化合物的处理更是难中之难。本文介绍了几种有机废气处理方法，包括传统工艺和现代处理方法，对方法的优缺点进行了阐述，并对未来的有机废气处理方向和工艺进行了展望。

轮胎生产；挥发性有机废气；处理方法

我国改革开放后，随着经济发展进入“快车道”，汽车也渐渐进入寻常百姓家，群众购车刚性需求旺盛，截止2014年年底，我国机动车保有量达2.64亿辆[1]。与其相关联的轮胎生产行业也发展迅速，人们也越来越重视轮胎生产过程中产生的废气处理。

轮胎生产工艺主要有生胶炼胶、胎圈制造、帘布复胶压延、轮胎成型、轮胎硫化[2]等过程，主要产生含有粉尘、硫化物以及含有挥发性有机化合物(VOCs)的有机废气并伴有恶臭。本文主要介绍轮胎生产过程中有机废气的处理方法。

1　吸附法

活性炭吸附法是一种有效的处理低浓度挥发性有机化合物的方法，目前常使用的有颗粒活性炭、粉末活性炭和活性炭纤维等，在使用前先进行处理，使其产生密集的无法用肉眼识别的小孔，因此具有较大的比表面积，这些小孔通过分子间相互作用力，吸附废气中的气体分子[3]，从而达到处理有机废气的目标。活性炭吸附法是最早应用于有机废气处理的技术之一，方法简单实用、工艺成熟、处理效率高，恶臭去除明显，但是设备庞大、流程复杂、易被轮胎生产过程中产生的粉尘胶粒堵塞等缺点。

2　吸收法

吸收方法根据吸收过程的不同，又分为物理吸收法和化学吸收法。即将有机废气引入吸收液，利用两者相似相容的原理进行吸收净化。但是由于吸收液易于饱和，处理效率相对较低[4]，因此现在单独应用较少，而较多的作为预处理手段与其它方法相结合。

3　燃烧法

燃烧法根据具体操作流程的不同可以分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是让浓度较高并且风量较小的有机废气在气流中直接或辅助燃烧，使有机废气中的有机物燃烧氧化成二氧化碳和水的方法。但是对于废气浓度较低且缺少废气燃料的情况下，难以直接燃烧。催化燃烧法则是在较低的温度下，废气中的可燃组分在贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、复氧化物催化剂[5]的作用下彻底氧化分解并释放出大量热，从而净化处理有机废气的一种方法。燃烧法能有效去除挥发性有机化合物，减少恶臭，但催化燃烧法对工艺要求严格，不能含有影响催化剂寿命和效率的胶粒或雾滴，或使催化剂中毒的物质。

4　冷凝法

冷凝法就是利用有机化合物在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压的特性，采用降低温度或者提高压力的方法使气态的有机污染物冷凝而从废气中分离出来的方法[6]。为获得较高的回收率，采用降温或升压的方法使得运行费用较高，能耗较大，所以此方法经常与压缩、吸附、吸收等过程相结合，回收尚有利用价值的产品。

5　光催化氧化法

光催化氧化法是利用TiO2等催化剂的光催化活性，以一定波长的光进行照射[7]，使催化剂表面吸附的挥发性有机物分子发生一系列复杂的氧化还原反应，最终降解成二氧化碳、水及无机小分子物质。此方法具有反应效率高、反应条件无需加热加压、能选择性去除和能耗低的优点，但现在此技术仅限于实验室反应系统，尚未未大批量工业化生产应用。

6　低温等离子法

低温等离子法是在外加电压作用下，利用击穿气体产生的高能性粒子与污染物分子发生一系列的复杂等离子体物化[8]反应，使污染物分子发生分解，从而将有机污染物降解为无毒无害的物质。低温等离子法与常规技术相比，具有常温常压下反应、工艺简单、操作流程简便、有效处理低浓度有机废气的特点，由于初始投入大，目前该技术尚未有效推广。

7　膜分离法

膜分离法利用气体各组分通过半透性高分子聚合膜的速度不同的原理，将有机废气从膜中穿过，有机组分和空气分子通透能力不同而分离的方法。此方法适合高浓度有机废气的分离和回收处理，具有方法简单、能耗低、无二次污染的优点。

8　生物法

生物法是利用微生物以有机废气中的有机组分为能源和养分，经历复杂的代谢降解过程，分解为二氧化碳、水及细胞组成物质的方法。过程复杂，大概分为三个过程：①利用气液两相间有机物浓度梯度、有机物水溶性和微生物吸附性，污染物由气体传质到液相(固体表面液膜)；②污染物通过扩散和对流从液膜表面进入到生物膜中；③微生物将污染物氧化分解[9]。

生物法具有处理能力大、能耗低、净化效果好、低浓度处理效果好的特点。国内外应用较广泛的主要处理装置为生物过滤器、生物滴滤器和生物洗涤器。

8.1生物过滤器

提前在营养液中润湿的有机废气通入到生物过滤器中载有微生物的吸附性填料层，有机污染物从气相转移到生物层中，经过人工驯化的微生物利用有机废气中的有机组分为碳源进行生理代谢活动，从而消除降解有机组分。填料层可由土壤、塑性颗粒、活性炭颗粒、陶瓷滤料、木屑[10]等易透气的成分组成，气容性大，能有效处理低浓度有机废气。生物过滤器是目前研究和应用成熟的废气生物处理技术，结构简单、投资费用低廉，有较多工业应用案例，不足是设备占地空间较大，需要定期更换填料等。

8.2生物滴滤器

生物滴滤器和生物过滤器的工作原理和结构类似，最大区别是生物滴滤器在上方循环喷淋底部渗漏下的循环液[11]，废气无需润湿而从底部进入并逐步上升，经过填料层，与渗流而下的循环液顺流或逆流方式流动，有机组分传质至填料层中附着的生物表面液膜中，被生物膜内的微生物降解，产生的二氧化碳气体等又按反方向传质至外部，并最终排出滴滤器外。反应产生的菌体产物和酸类物质则可被水带至底部的循环液中，克服了处理效率随pH值减小而下降的的问题。不足是设备和操作较复杂，不适合处理水溶性差的化合物，需严格控制营养液的添加以防微生物过度繁殖。

8.3生物洗涤器

生物洗涤器完全不同于生物过滤器和滴滤器，是一个悬浮活性污泥处理设备，它是由一个装有填料的洗涤器单元和一个具有活性污泥的的生物反应器单元组成的[10]，在第一个反应器单元中主要进行物理溶解过程，废气由气态转换为液态。液态型污染物进入到第二个单元，在生物反应器中通过活性污泥的代谢作用进行降解。此设备反应条件易控制，填料不易堵塞，压降低。缺点是需外加营养液，设备多，成本较高，对液相中菌体生长活动的控制比较难，因此不如前两中设备应用广泛。

9　结　语

通过对以上技术的简介，处理轮胎有机废气的传统处理技术要提高去除率，节约成本，绿色运行等方面进行深入研究。相关新技术也层出不穷，但大规模采用新技术的案例较少，存在工业化应用难、气体组分复杂降低去除率等问题。下一步，可向工艺联合方向侧重，某两种或三种工艺进行科学组合优化，发挥各工艺的优势，高效率低成本去除轮胎生产过程中的有机废气，保护人类生存环境，维护生态环境稳定。

[1]中国公安部交通管理局[DB/OL]. www.mps.gov.cn.

[2]金萍,程君石.橡胶轮胎工艺清洁生产评述[J].安徽化工,2002(1):34-35.

[3]王瑞鑫.有机废气处理技术及前景展望[J].资源节约与环保,2014(1):10-11.

[4]孙甜甜.浅析有机废气处理技术[J].科技论坛,2013(16):15-16.

[5]黄建洪,宁平，许振成,等.挥发性有机废气治理技术进展[J].环境科学导刊,2011,30(5):70-72.

[6]曾祥诚.有机废气处理方法探讨[J].科技创新导报,2009(35):155.

[7]赵方林.树脂生产企业废气综合治理工程设计[D].杭州:浙江大学,2014.

[8]汪涵,郭桂悦,周玉萤,等.挥发性有机废气治理技术的现状与进展[J].化工进展,2009,28(10):1833-1841.

[9]安萤玉,张兴文,杨凤林,等.有机废气生物处理技术现状与展望[J].四川环境,2006,25(1):65-69.

[10]石宁,曹宇,等.生物净化有机废气技术研究进展[J].科技资讯,2012(35):144-145.

[11]陈建孟,王家德,唐翔宇.生物技术在有机废气处理中的研究进展[J].环境科学进展,1998,6(3):31-32.

Processing Method of Organic Waste Gas in Tire Production Process

YUPeng,GUOPeng

(Shandong Academy of Environmental Science，Shandong Jinan 250013, China)

The rapid development of automobile industry leads tire manufacturing industry entere the "fast lane", adn the increasing organic waste in the tire manufacturing process attracts more and more attention, deal with the problem of organic waste has become a key problem to reach environmental emissions standards, volatile organic compounds in the process is more difficult to be treated. Several organic waste treatment methods were described, including traditional techniques and modern processing methods, the advantages and disadvantages of the method were described, and the future direction of organic waste gas treatment and process were discussed.

production of tire; volatile organic waste; approach

X783.3

A

1001-9677(2016)03-0123-02