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公(gong)司型砂(sha)鑄(zhu)造線于2002年導入并于當年投產(chan)，是中國(guo)唯一擁有(you)中空凸輪軸生(sheng)砂(sha)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的工廠(chang)，同時(shi)實現盤類等部品一型多件化生(sheng)產(chan)，在鑄(zhu)造生(sheng)產(chan)過程中會產(chan)生(sheng)惡(e)臭(chou)氣體，其治理一直是鑄(zhu)造行業(ye)長(chang)期研(yan)究和改(gai)善的課(ke)題。

2001年前，公司(si)周(zhou)(zhou)邊(bian)為工業用地，無商(shang)住(zhu)樓(lou)(lou)，由于政府規劃的(de)(de)(de)變更，公司(si)周(zhou)(zhou)邊(bian)商(shang)住(zhu)樓(lou)(lou)逐漸增(zeng)多。而公司(si)與最近的(de)(de)(de)商(shang)住(zhu)樓(lou)(lou)（和瑞(rui)大(da)(da)廈）的(de)(de)(de)廢氣(qi)類衛生(sheng)(sheng)距(ju)離僅30m，不滿(man)足法規要求（≥400m）。因此，公司(si)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)臭氣(qi)未來得(de)及有效(xiao)擴散就達到居(ju)民(min)區，影響周(zhou)(zhou)邊(bian)居(ju)民(min)及單(dan)位(wei)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)活(huo)與工作，導(dao)致公司(si)2012年~2014年間累計(ji)受到52起投訴(su)，公司(si)面臨(lin)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)環境(jing)風險(xian)逐漸增(zeng)大(da)(da)。為減少臭氣(qi)對(dui)周(zhou)(zhou)邊(bian)單(dan)位(wei)和居(ju)民(min)的(de)(de)(de)影響，確保公司(si)正常生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)經營，研制(zhi)一套高效(xiao)的(de)(de)(de)鑄造臭氣(qi)處理裝置(zhi)成為公司(si)研究的(de)(de)(de)重點項目。

 

具體技術方案

1.設計圖

2.臭氣處理流程

圖1  處理流程(cheng)

3.技術原理

（1）鑄造惡臭(chou)氣體的(de)產生及組成(cheng)

公司的(de)鑄造(zao)工(gong)藝(yi)均采用粘土濕砂(sha)型，即以(yi)粘土和(he)適(shi)量的(de)水為(wei)(wei)型砂(sha)的(de)主(zhu)要粘結劑(ji)，制成砂(sha)型后直(zhi)接在(zai)(zai)濕態下(xia)(xia)合型和(he)澆(jiao)注（以(yi)下(xia)(xia)簡稱型砂(sha)鑄造(zao)）。型砂(sha)鑄造(zao)工(gong)藝(yi)在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)會(hui)加入原(yuan)料(liao)，主(zhu)要有酚醛(quan)樹脂(zhi)、硬(ying)脂(zhi)酸(suan)鈣、烏洛托品(pin)、淀粉、膨潤(run)土以(yi)及煤(mei)粉等，這(zhe)些原(yuan)料(liao)在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)條件(jian)下(xia)(xia)會(hui)分(fen)(fen)解(jie)各種氣體(ti)，由于(yu)溫(wen)(wen)度從1500℃下(xia)(xia)降(jiang)到(dao)常(chang)溫(wen)(wen)這(zhe)個跨度大，產(chan)(chan)生(sheng)的(de)惡(e)臭氣體(ti)成分(fen)(fen)很復雜(za)，經檢測分(fen)(fen)析，主(zhu)要成分(fen)(fen)有氨氣、二氧化(hua)硫、硫化(hua)氫(qing)、油脂(zhi)類(lei)、醛(quan)類(lei)、酚類(lei)以(yi)及烴類(lei)。這(zhe)些惡(e)臭物除了氨氣、硫化(hua)氫(qing)和(he)二氧化(hua)硫外(wai)，大部分(fen)(fen)都為(wei)(wei)有機(ji)物。

（2）處理技術研究

紫外線(xian)（英文ultraviolet，簡稱(cheng)UV），UV技術(shu)(shu)是一(yi)種(zhong)新(xin)興技術(shu)(shu)，屬于(yu)光化(hua)學氧化(hua)法的一(yi)種(zhong)。按(an)照(zhao)光化(hua)學Einstein公式，當(dang)光照(zhao)射到惡(e)臭氣體分(fen)(fen)子(zi)時，光子(zi)的能量大(da)于(yu)惡(e)臭分(fen)(fen)子(zi)的化(hua)學鍵(jian)能時，便會引起光解(jie)反應，其化(hua)學鍵(jian)被打斷，即分(fen)(fen)子(zi)被分(fen)(fen)解(jie)。

根據(ju)波(bo)(bo)長(chang)(chang)λ與能(neng)量E的(de)關(guan)系式：E=1240/λ，可知能(neng)量與波(bo)(bo)長(chang)(chang)成反比關(guan)系，即(ji)波(bo)(bo)長(chang)(chang)越短，光(guang)子能(neng)量越大(da)。λ＜400nm為(wei)紫(zi)外光(guang)，E＞300.1KJ/mol，當(dang)波(bo)(bo)長(chang)(chang)λ=184.9nm時，其光(guang)子能(neng)量E=670.6 KJ/mol，該波(bo)(bo)段(duan)的(de)紫(zi)外線(xian)能(neng)量當(dang)級(ji)大(da)于(yu)絕(jue)大(da)多數惡臭(chou)(chou)氣體(ti)分子的(de)結合能(neng)，所以(yi)可被裂解呈游(you)離(li)態的(de)離(li)子。且波(bo)(bo)長(chang)(chang)在200nm以(yi)下紫(zi)外線(xian)能(neng)分解氧(yang)(yang)氣O2分子，最終形(xing)成臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)O3。臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)對惡臭(chou)(chou)氣體(ti)及其它異味氣體(ti)有強氧(yang)(yang)化效果(guo)，最終達到(dao)除臭(chou)(chou)的(de)效果(guo)。

表1是(shi)部分(fen)化學(xue)分(fen)子的(de)結合能，可見(jian)，184.9nm的(de)紫外光能打(da)斷(duan)含有該(gai)化學(xue)鍵的(de)分(fen)子。

表1  部分化學分子的結(jie)合能

當(dang)惡臭分(fen)子(zi)量(liang)越大(da)，UV光(guang)解效果越明顯。在184.9nm能(neng)量(liang)當(dang)級的紫(zi)外線作用下，大(da)分(fen)子(zi)惡臭分(fen)子(zi)吸收(shou)光(guang)能(neng)分(fen)解成(cheng)無臭小分(fen)子(zi)，臭氣濃(nong)度得到降低，去除效率約60%~75%。

通過試驗研究，在確保發揮UV光(guang)解效(xiao)率時，處(chu)理惡臭分子(zi)停留時間宜大于1.5s，選用150w的UV燈(deng)，單根處(chu)理能力為200m3/h，光(guang)解效(xiao)率80-85%，光(guang)衰(shuai)減5%-10%，則(ze)UV光(guang)解處(chu)理效(xiao)率為75%，當風量為10000m3/h，臭氣濃(nong)度(du)為5000，燈(deng)光(guang)數量宜200盞。

分解反應如下：

C6HmR/RCHO/C3H5(RCOO)3/CnHm＋UV→CO2+H2O+NOx+SO2+其(qi)他(ta)無味(wei)氣體

NH3 + UV（能量(liang)）+ O2→NOx+H2O

H2S + UV（能量）+ O2→SO2+H2O

SO2 + 2H2O →H2SO4

圖2 UV光解氧化法原(yuan)理(li)

由(you)于UV光(guang)(guang)解(jie)(jie)并(bing)不能100%分解(jie)(jie)所有惡臭氣(qi)體，除(chu)了受(shou)UV燈發射能量效率影響外，還因為鑄造廢(fei)(fei)氣(qi)中(zhong)含有80mg/m3~260mg/m3的(de)顆(ke)粒物，這部分顆(ke)粒會阻擋UV光(guang)(guang)分解(jie)(jie)惡臭分子，且大流量的(de)廢(fei)(fei)氣(qi)在某程度上制約了處(chu)理(li)效率。顆(ke)粒物中(zhong)的(de)所含的(de)煤粉(fen)體積小，附著力強，且帶有油脂和焦(jiao)糊味，UV技(ji)術(shu)無法解(jie)(jie)決(jue)此(ci)(ci)難題。而(er)在實(shi)績(ji)工程中(zhong)發現，在UV光(guang)(guang)解(jie)(jie)之后增加一套噴淋系(xi)統可明顯的(de)解(jie)(jie)決(jue)此(ci)(ci)難題。

噴淋(lin)常用液(ye)體是(shi)水(shui)，水(shui)能將惡(e)臭(chou)(chou)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)和顆粒(li)物(wu)(wu)吸收、溶解，達到凈化的(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)。為(wei)提高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)，可添加(jia)堿性物(wu)(wu)質(zhi)，吸收、取代、置(zhi)換惡(e)臭(chou)(chou)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，改變其分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)結果(guo)(guo)(guo)，使之變成(cheng)無臭(chou)(chou)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)。也可添加(jia)具(ju)有微凝膠效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)的(de)(de)藥劑，國(guo)內外稱這種藥劑為(wei)除(chu)臭(chou)(chou)植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)。植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)包括人工合成(cheng)的(de)(de)和天(tian)然植(zhi)物(wu)(wu)提取的(de)(de)，藥劑分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)是(shi)聚(ju)合大分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)間(jian)空隙大，且多數分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)帶有分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)電荷，可吸附(fu)(fu)比本身小的(de)(de)惡(e)臭(chou)(chou)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，宏(hong)觀(guan)表現為(wei)藥劑具(ju)有粘附(fu)(fu)性，可吸附(fu)(fu)惡(e)臭(chou)(chou)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，最(zui)終溶解于水(shui)中(zhong)，快速、高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)凈化廢氣。噴淋(lin)優于噴霧，因為(wei)能減少(shao)藥劑和水(shui)的(de)(de)浪費，節約成(cheng)本。經(jing)UV光解之后增加(jia)噴淋(lin)裝置(zhi)，噴淋(lin)液(ye)采用高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)吸附(fu)(fu)能力(li)的(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)，能進一步(bu)降(jiang)低臭(chou)(chou)氣濃度，去除(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)率可達81.7%以上。

整個系統(tong)的控制采用PLC編程(cheng)，與(yu)生(sheng)產(chan)現場除塵風機(ji)操作(zuo)連(lian)鎖，實現自動啟動和關閉，自動噴淋和補水，異常報(bao)警等全過程(cheng)自動化，液晶實時顯示系統(tong)運行(xing)狀態。

4.與其他技術方(fang)案比較

鑄(zhu)(zhu)造惡(e)臭氣(qi)(qi)體的(de)治理(li)相對(dui)(dui)于一般(ban)的(de)空氣(qi)(qi)污染治理(li)來說，難度更大(da)。目前國(guo)內比較常用的(de)處理(li)鑄(zhu)(zhu)造惡(e)臭氣(qi)(qi)體的(de)方法有(you)：生(sheng)物分解法、活性炭吸附法和等(deng)(deng)離子法、燃燒法等(deng)(deng)，結合(he)公(gong)司已有(you)的(de)處理(li)方法，對(dui)(dui)比除臭效果：

（1）生物分解法

生(sheng)物(wu)(wu)(wu)除臭技(ji)術是借鑒生(sheng)物(wu)(wu)(wu)污(wu)水處(chu)理技(ji)術的(de)(de)(de)原理，利用(yong)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)將臭味中的(de)(de)(de)污(wu)染物(wu)(wu)(wu)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)氧化(hua)、降解為無害或低(di)害物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)過(guo)程。使收(shou)集到的(de)(de)(de)廢氣在適宜的(de)(de)(de)條件(jian)下通過(guo)生(sheng)長(chang)有微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)填料(liao)，氣味物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)先被(bei)填料(liao)吸收(shou)，然后被(bei)填料(liao)上的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)氧化(hua)分解，完成廢氣的(de)(de)(de)凈化(hua)過(guo)程。公司(si)污(wu)水處(chu)理站(zhan)運用(yong)此工藝(yi)，除臭效果(guo)60%~75%。

（2）活性炭吸附法

活性炭(tan)是一種很細(xi)小(xiao)的(de)(de)炭(tan)粒(li),有很大(da)的(de)(de)表面積(ji),而(er)且(qie)炭(tan)粒(li)中還有更細(xi)小(xiao)的(de)(de)孔——毛(mao)(mao)細(xi)管.這種毛(mao)(mao)細(xi)管具(ju)有很強的(de)(de)吸附(fu)能力,由(you)于炭(tan)粒(li)的(de)(de)表面積(ji)很大(da),所以能與氣體(ti)(雜質)充分接觸,當(dang)這些氣體(ti)(雜質)碰到(dao)毛(mao)(mao)細(xi)管就被吸附(fu),起(qi)凈化作用。除臭效果50%~75%。

（3）等離子法

等離(li)子(zi)(zi)體凈(jing)化技(ji)術就是(shi)利用(yong)高頻高壓的電(dian)(dian)(dian)場，將空氣(qi)中(zhong)(zhong)的氧(yang)分(fen)(fen)子(zi)(zi)和(he)其它分(fen)(fen)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)離(li)產生(sheng)出電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)、離(li)子(zi)(zi)、自由基和(he)中(zhong)(zhong)性粒子(zi)(zi)等小分(fen)(fen)子(zi)(zi)，這些等離(li)子(zi)(zi)通過進入(ru)需分(fen)(fen)解的臭(chou)氣(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)內部，打開分(fen)(fen)子(zi)(zi)鏈，破壞(huai)臭(chou)氣(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)結構，從而將有害(hai)物轉化為無害(hai)物的方法(fa)。除臭(chou)效(xiao)果40%~60%。

以上三種(zhong)方法(fa)較為(wei)常(chang)(chang)用，技術成熟，但在長期使用中也暴(bao)露不(bu)少缺點。生(sheng)物(wu)分(fen)解法(fa)需要(yao)使微生(sheng)物(wu)保持高的(de)活性(xing)，為(wei)之創造(zao)一個(ge)良好的(de)生(sheng)存條件，比如：適宜的(de)濕度、pH值、溫度和(he)(he)(he)營養(yang)成分(fen)等，異常(chang)(chang)將導致微生(sheng)物(wu)死亡(wang)，須重新(xin)培(pei)養(yang)，運行(xing)條件苛刻；活性(xing)炭吸(xi)收法(fa)對(dui)于大(da)流量的(de)惡(e)臭廢(fei)氣很快就(jiu)會達到飽和(he)(he)(he)，失去(qu)(qu)吸(xi)附(fu)活性(xing)，且高溫、高濕和(he)(he)(he)細小的(de)粉塵均會快速使活性(xing)炭失去(qu)(qu)效果，頻繁更換耗時(shi)、耗力、耗財(cai)；等離(li)子法(fa)不(bu)適合用于大(da)流量鑄造(zao)廢(fei)氣，惡(e)劣(lie)的(de)環境對(dui)設(she)備設(she)計和(he)(he)(he)質量要(yao)求高，投資大(da)，維護保養(yang)難度大(da)，而且存在火災隱患。

綜上所(suo)述，鑄造廠(chang)產生(sheng)的惡臭氣體(ti)需(xu)要一(yi)種更為高效(xiao)、安全，投資(zi)和(he)運行成本(ben)較低的技術工藝，與以上三種方法相(xiang)比，UV與噴淋相(xiang)結合的組合式(shi)技術具有更高的穩定性和(he)高效(xiao)性。

（三）應用情況

該套(tao)除(chu)臭裝置(zhi)高效率、低(di)運行成本的(de)特(te)點，可應用鑄(zhu)(zhu)造行業臭氣治(zhi)理，尤其是工(gong)業商業混合的(de)工(gong)廠，在滿足法(fa)規要求的(de)同(tong)時，能有效降(jiang)低(di)環境風險。該套(tao)除(chu)臭裝置(zhi)的(de)綜合技術已(yi)在公司(si)的(de)新工(gong)廠鑄(zhu)(zhu)造3線得到推廣，且(qie)效果顯(xian)著。（處(chu)理后，鑄(zhu)(zhu)造冷卻工(gong)藝段(duan)有組織臭氣濃(nong)度(du)為(wei)416，黑砂后處(chu)理工(gong)藝段(duan)臭氣濃(nong)度(du)為(wei)309）

   

（四(si)）創新點（亮點）

1.該成果(guo)將UV高(gao)能(neng)光解和多層旋流噴(pen)淋兩(liang)種不(bu)同處理技(ji)術相結合，運用于鑄造臭(chou)氣的(de)治理，克服了這兩(liang)種技(ji)術固(gu)有(you)的(de)不(bu)足，相互不(bu)缺，將處理效(xiao)果(guo)發揮倒較高(gao)水平。

2.該成果(guo)可由工廠自身需求或地方法規要(yao)求，通過調整UV燈管的(de)數量、噴淋量和(he)停留時間，進一步提高除臭(chou)效果(guo)，將臭(chou)氣濃度指(zhi)標穩定控(kong)制在500以下，從而滿足400m衛生防護距離(li)以外居民區空氣質(zhi)量（無組織臭(chou)氣）標準（20以下）。

三、實施效果

（一(yi)）環境效益——臭氣(qi)削減

1. 有(you)組(zu)織（煙囪(cong)）臭氣濃度削減。

該裝(zhuang)置經調試后(hou)于(yu)2014年(nian)11月25日(ri)投入運行。2015年(nian)1月15日(ri)對處理(li)系(xi)統進行效果(guo)檢證(zheng)，同時委(wei)托(tuo)兩家有資質(zhi)的檢測(ce)公司同一時間(jian)在處理(li)前(qian)和(he)處理(li)后(hou)進行采(cai)樣分析(xi)，分析(xi)數(shu)據如圖5和(he)圖6。

【責任編輯：李凡】