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公司型砂鑄(zhu)造線于2002年導入(ru)并于當年投(tou)產(chan)，是中(zhong)(zhong)國(guo)唯一擁(yong)有中(zhong)(zhong)空凸輪軸生砂生產(chan)技術(shu)的工廠，同時(shi)實現盤(pan)類等部品一型多件化生產(chan)，在鑄(zhu)造生產(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)會產(chan)生惡臭氣體，其治理一直是鑄(zhu)造行(xing)業長(chang)期(qi)研究和改善的課題。

2001年(nian)前，公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)周邊為工業(ye)用地，無商(shang)住樓(lou)，由于政府規(gui)(gui)劃的變更，公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)周邊商(shang)住樓(lou)逐漸增多。而(er)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)與最近的商(shang)住樓(lou)（和瑞大廈(sha)）的廢氣(qi)類衛生(sheng)(sheng)距離僅30m，不滿足法(fa)規(gui)(gui)要求（≥400m）。因此，公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)產生(sheng)(sheng)的臭氣(qi)未來(lai)得及(ji)有效擴散就達到居民區，影響(xiang)周邊居民及(ji)單位的生(sheng)(sheng)活與工作，導致公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)2012年(nian)~2014年(nian)間累計受(shou)到52起投(tou)訴，公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)面(mian)臨(lin)的的環境風險逐漸增大。為減少臭氣(qi)對周邊單位和居民的影響(xiang)，確保公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)正常生(sheng)(sheng)產經營，研制一套高(gao)效的鑄造臭氣(qi)處理(li)裝置成為公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(si)研究的重點項目(mu)。

 

具體技術方案

1.設計圖

2.臭氣處理流程

圖1  處理流程

3.技術原理

（1）鑄造惡臭氣(qi)體(ti)的(de)產生及組成

公司的鑄造工藝(yi)(yi)均采用粘(zhan)(zhan)土濕砂(sha)型(xing)(xing)，即以(yi)粘(zhan)(zhan)土和(he)適量(liang)的水(shui)為(wei)型(xing)(xing)砂(sha)的主(zhu)要(yao)粘(zhan)(zhan)結(jie)劑，制成砂(sha)型(xing)(xing)后直接在濕態下(xia)合型(xing)(xing)和(he)澆注（以(yi)下(xia)簡稱型(xing)(xing)砂(sha)鑄造）。型(xing)(xing)砂(sha)鑄造工藝(yi)(yi)在生產(chan)過程會加(jia)入(ru)原料(liao)，主(zhu)要(yao)有(you)酚醛樹脂、硬脂酸鈣、烏洛(luo)托品、淀粉、膨潤土以(yi)及煤粉等(deng)，這(zhe)些原料(liao)在高溫條件(jian)下(xia)會分(fen)解(jie)各種(zhong)氣體，由于溫度從1500℃下(xia)降到常溫這(zhe)個跨度大(da)，產(chan)生的惡臭氣體成分(fen)很(hen)復(fu)雜，經檢測分(fen)析，主(zhu)要(yao)成分(fen)有(you)氨氣、二氧(yang)化硫(liu)、硫(liu)化氫、油脂類(lei)(lei)、醛類(lei)(lei)、酚類(lei)(lei)以(yi)及烴類(lei)(lei)。這(zhe)些惡臭物除了(le)氨氣、硫(liu)化氫和(he)二氧(yang)化硫(liu)外，大(da)部分(fen)都為(wei)有(you)機物。

（2）處理技術研究

紫外(wai)線(xian)（英文ultraviolet，簡(jian)稱UV），UV技術是一(yi)種新興技術，屬(shu)于(yu)光(guang)(guang)化學氧化法的(de)一(yi)種。按(an)照(zhao)(zhao)光(guang)(guang)化學Einstein公式，當光(guang)(guang)照(zhao)(zhao)射到惡臭氣體分(fen)子時，光(guang)(guang)子的(de)能量大(da)于(yu)惡臭分(fen)子的(de)化學鍵能時，便會引起(qi)光(guang)(guang)解反應，其化學鍵被打斷，即分(fen)子被分(fen)解。

根據波(bo)(bo)長(chang)λ與(yu)能(neng)量(liang)E的關(guan)系式：E=1240/λ，可(ke)知能(neng)量(liang)與(yu)波(bo)(bo)長(chang)成(cheng)反比(bi)關(guan)系，即波(bo)(bo)長(chang)越(yue)短(duan)，光(guang)子能(neng)量(liang)越(yue)大(da)。λ＜400nm為紫外(wai)光(guang)，E＞300.1KJ/mol，當波(bo)(bo)長(chang)λ=184.9nm時(shi)，其光(guang)子能(neng)量(liang)E=670.6 KJ/mol，該波(bo)(bo)段(duan)的紫外(wai)線能(neng)量(liang)當級大(da)于絕大(da)多數惡臭(chou)氣體分子的結(jie)合能(neng)，所(suo)以(yi)可(ke)被裂解呈(cheng)游離態的離子。且波(bo)(bo)長(chang)在200nm以(yi)下紫外(wai)線能(neng)分解氧(yang)(yang)氣O2分子，最終形成(cheng)臭(chou)氧(yang)(yang)O3。臭(chou)氧(yang)(yang)對(dui)惡臭(chou)氣體及其它異味氣體有強(qiang)氧(yang)(yang)化效果，最終達到除臭(chou)的效果。

表1是部分(fen)化(hua)學分(fen)子(zi)的(de)結合能，可見，184.9nm的(de)紫(zi)外光能打(da)斷含有該(gai)化(hua)學鍵的(de)分(fen)子(zi)。

表(biao)1  部(bu)分(fen)化學分(fen)子的(de)結合(he)能

當惡臭(chou)(chou)分(fen)子(zi)(zi)(zi)量越大，UV光解(jie)效果越明顯(xian)。在184.9nm能量當級(ji)的(de)紫外(wai)線作(zuo)用下(xia)，大分(fen)子(zi)(zi)(zi)惡臭(chou)(chou)分(fen)子(zi)(zi)(zi)吸收光能分(fen)解(jie)成無臭(chou)(chou)小分(fen)子(zi)(zi)(zi)，臭(chou)(chou)氣濃度得到降(jiang)低(di)，去除效率約60%~75%。

通過試驗研究，在確保發揮(hui)UV光(guang)解效率(lv)時(shi)，處理惡臭分子停(ting)留時(shi)間宜(yi)(yi)大于1.5s，選(xuan)用150w的UV燈，單(dan)根(gen)處理能(neng)力為200m3/h，光(guang)解效率(lv)80-85%，光(guang)衰減5%-10%，則UV光(guang)解處理效率(lv)為75%，當風量為10000m3/h，臭氣(qi)濃度為5000，燈光(guang)數量宜(yi)(yi)200盞。

分解反應如下：

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

NH3 + UV（能(neng)量）+ O2→NOx+H2O

H2S + UV（能量）+ O2→SO2+H2O

SO2 + 2H2O →H2SO4

圖2 UV光解氧化法原理

由于UV光解(jie)并不能100%分(fen)解(jie)所(suo)有惡臭氣(qi)(qi)(qi)體，除了受(shou)UV燈發(fa)射能量(liang)效率影響外，還因為(wei)鑄造廢氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)含(han)有80mg/m3~260mg/m3的顆粒(li)物，這部分(fen)顆粒(li)會阻(zu)擋(dang)UV光分(fen)解(jie)惡臭分(fen)子，且(qie)大流量(liang)的廢氣(qi)(qi)(qi)在某程(cheng)度上制約(yue)了處理效率。顆粒(li)物中(zhong)的所(suo)含(han)的煤粉體積小(xiao)，附著力強，且(qie)帶有油脂和焦糊味，UV技術無法解(jie)決此難題(ti)。而在實績工程(cheng)中(zhong)發(fa)現(xian)，在UV光解(jie)之(zhi)后增加一套噴淋系統(tong)可明顯的解(jie)決此難題(ti)。

噴(pen)淋(lin)常用液(ye)(ye)體是(shi)水(shui)(shui)，水(shui)(shui)能(neng)將(jiang)惡臭(chou)(chou)分子(zi)(zi)和顆粒(li)物(wu)(wu)吸收、溶(rong)解，達(da)到凈(jing)化的(de)(de)效(xiao)果。為(wei)提高(gao)(gao)效(xiao)果，可(ke)添加堿(jian)性物(wu)(wu)質，吸收、取(qu)代、置(zhi)換惡臭(chou)(chou)分子(zi)(zi)，改變(bian)其(qi)分子(zi)(zi)結(jie)果，使(shi)之(zhi)變(bian)成(cheng)無臭(chou)(chou)分子(zi)(zi)。也可(ke)添加具有微凝膠效(xiao)果的(de)(de)藥(yao)劑，國內外稱這種藥(yao)劑為(wei)除(chu)臭(chou)(chou)植物(wu)(wu)液(ye)(ye)。植物(wu)(wu)液(ye)(ye)包括人工合(he)成(cheng)的(de)(de)和天然植物(wu)(wu)提取(qu)的(de)(de)，藥(yao)劑分子(zi)(zi)是(shi)聚合(he)大分子(zi)(zi)，分子(zi)(zi)間空隙大，且多數分子(zi)(zi)帶有分子(zi)(zi)電荷，可(ke)吸附(fu)比本身(shen)小的(de)(de)惡臭(chou)(chou)分子(zi)(zi)，宏觀表(biao)現為(wei)藥(yao)劑具有粘附(fu)性，可(ke)吸附(fu)惡臭(chou)(chou)分子(zi)(zi)，最終溶(rong)解于水(shui)(shui)中，快速、高(gao)(gao)效(xiao)凈(jing)化廢氣。噴(pen)淋(lin)優于噴(pen)霧，因(yin)為(wei)能(neng)減少(shao)藥(yao)劑和水(shui)(shui)的(de)(de)浪費，節約成(cheng)本。經UV光(guang)解之(zhi)后(hou)增加噴(pen)淋(lin)裝置(zhi)，噴(pen)淋(lin)液(ye)(ye)采用高(gao)(gao)效(xiao)吸附(fu)能(neng)力的(de)(de)植物(wu)(wu)液(ye)(ye)，能(neng)進(jin)一步降低臭(chou)(chou)氣濃(nong)度，去除(chu)效(xiao)率可(ke)達(da)81.7%以(yi)上(shang)。

整(zheng)個系統的(de)控制采用PLC編程(cheng)(cheng)，與(yu)生(sheng)產現場除塵風機操作(zuo)連(lian)鎖(suo)，實(shi)現自(zi)動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)和關閉，自(zi)動(dong)(dong)噴淋和補水(shui)，異常報警等全過(guo)程(cheng)(cheng)自(zi)動(dong)(dong)化，液晶實(shi)時顯示系統運行狀態(tai)。

4.與(yu)其他技術方(fang)案比較

鑄(zhu)造惡(e)臭氣體(ti)的(de)治(zhi)(zhi)理相對(dui)于一般的(de)空氣污(wu)染治(zhi)(zhi)理來說，難度更(geng)大(da)。目前國內比較常用的(de)處(chu)理鑄(zhu)造惡(e)臭氣體(ti)的(de)方(fang)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)子法(fa)(fa)、燃燒法(fa)(fa)等(deng)，結合公司已(yi)有的(de)處(chu)理方(fang)法(fa)(fa)，對(dui)比除臭效(xiao)果：

（1）生物分解法

生(sheng)物(wu)(wu)除臭技術(shu)是借鑒生(sheng)物(wu)(wu)污水(shui)(shui)處(chu)理技術(shu)的(de)原(yuan)理，利用微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)將(jiang)臭味(wei)中的(de)污染(ran)物(wu)(wu)生(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化、降(jiang)解(jie)為無害(hai)或低(di)害(hai)物(wu)(wu)質的(de)過(guo)程(cheng)。使收集到的(de)廢氣在適(shi)宜的(de)條件(jian)下(xia)通過(guo)生(sheng)長有微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)填料，氣味(wei)物(wu)(wu)質先被(bei)填料吸收，然后被(bei)填料上的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化分解(jie)，完(wan)成廢氣的(de)凈化過(guo)程(cheng)。公司污水(shui)(shui)處(chu)理站運用此工藝(yi)，除臭效果(guo)60%~75%。

（2）活性炭吸附法

活(huo)性炭(tan)是(shi)一種很細小的(de)(de)炭(tan)粒(li),有(you)很大(da)的(de)(de)表面積(ji),而且(qie)炭(tan)粒(li)中還有(you)更(geng)細小的(de)(de)孔——毛細管(guan)(guan)(guan).這(zhe)種毛細管(guan)(guan)(guan)具有(you)很強(qiang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附能力,由(you)于炭(tan)粒(li)的(de)(de)表面積(ji)很大(da),所以能與氣體(雜(za)質)充分(fen)接觸,當這(zhe)些氣體(雜(za)質)碰(peng)到毛細管(guan)(guan)(guan)就(jiu)被(bei)吸(xi)(xi)附,起(qi)凈化作用。除臭效果50%~75%。

（3）等離子法

等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體凈化技術就是(shi)利用高頻高壓的(de)(de)電場，將(jiang)空氣(qi)(qi)中的(de)(de)氧分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)和(he)其(qi)它分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)電離產生出(chu)電子(zi)(zi)(zi)、離子(zi)(zi)(zi)、自由(you)基(ji)和(he)中性粒(li)子(zi)(zi)(zi)等(deng)小分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，這些(xie)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)通過進入需分(fen)(fen)解的(de)(de)臭氣(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)內部(bu)，打開分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)鏈，破壞臭氣(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)結構，從(cong)而將(jiang)有(you)害(hai)物轉化為無(wu)害(hai)物的(de)(de)方法(fa)。除(chu)臭效果40%~60%。

以上三種方法(fa)(fa)(fa)較為常(chang)(chang)用(yong)，技術成熟，但在長期(qi)使用(yong)中也暴露(lu)不(bu)少(shao)缺(que)點。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)分解法(fa)(fa)(fa)需要使微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)保持高(gao)的(de)(de)(de)活性(xing)，為之創(chuang)造(zao)一(yi)個良(liang)好的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)存(cun)條(tiao)件，比(bi)如：適(shi)宜(yi)的(de)(de)(de)濕(shi)度、pH值、溫(wen)度和(he)營養成分等，異常(chang)(chang)將(jiang)導致微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)死亡(wang)，須重新培(pei)養，運行條(tiao)件苛刻；活性(xing)炭吸收法(fa)(fa)(fa)對于大流量的(de)(de)(de)惡臭廢(fei)氣很快就會(hui)達到飽和(he)，失(shi)去吸附(fu)活性(xing)，且(qie)高(gao)溫(wen)、高(gao)濕(shi)和(he)細(xi)小的(de)(de)(de)粉塵均會(hui)快速使活性(xing)炭失(shi)去效果，頻繁更(geng)換耗時、耗力、耗財；等離子(zi)法(fa)(fa)(fa)不(bu)適(shi)合用(yong)于大流量鑄造(zao)廢(fei)氣，惡劣的(de)(de)(de)環境對設備設計(ji)和(he)質量要求高(gao)，投資大，維護保養難度大，而且(qie)存(cun)在火(huo)災隱患。

綜上(shang)所述，鑄造(zao)廠產生的惡臭氣(qi)體需要一(yi)種更為高效(xiao)、安全，投資(zi)和(he)運行成本較低的技術工藝，與(yu)以上(shang)三種方法相比，UV與(yu)噴淋相結合的組(zu)合式技術具有更高的穩(wen)定性(xing)和(he)高效(xiao)性(xing)。

（三）應用情況

該套除(chu)臭(chou)裝置高效率、低運(yun)行(xing)(xing)成本(ben)的(de)特點(dian)，可應用鑄造(zao)行(xing)(xing)業臭(chou)氣治理(li)，尤(you)其(qi)是(shi)工(gong)(gong)業商業混合的(de)工(gong)(gong)廠(chang)，在滿足(zu)法規要求的(de)同時，能(neng)有效降低環境風險。該套除(chu)臭(chou)裝置的(de)綜合技術已(yi)在公司的(de)新工(gong)(gong)廠(chang)鑄造(zao)3線得到(dao)推廣(guang)，且效果顯著。（處理(li)后，鑄造(zao)冷卻工(gong)(gong)藝段有組(zu)織臭(chou)氣濃度為(wei)416，黑砂后處理(li)工(gong)(gong)藝段臭(chou)氣濃度為(wei)309）

   

（四）創新(xin)點(dian)(dian)（亮點(dian)(dian)）

1.該成果(guo)將UV高能光解和多層(ceng)旋流噴(pen)淋兩種不(bu)同(tong)處理技術相結合(he)，運用(yong)于鑄造臭氣的(de)治理，克服了(le)這(zhe)兩種技術固有的(de)不(bu)足，相互不(bu)缺，將處理效果(guo)發(fa)揮倒較高水平。

2.該(gai)成果可由工廠自(zi)身需求或地方法規(gui)要求，通過調整(zheng)UV燈(deng)管的數(shu)量、噴(pen)淋量和停留時(shi)間，進一步提高除臭效(xiao)果，將(jiang)臭氣(qi)濃度指(zhi)標穩定控制在(zai)500以(yi)(yi)下，從而滿(man)足400m衛(wei)生(sheng)防護距離以(yi)(yi)外居民區空氣(qi)質量（無組織臭氣(qi)）標準（20以(yi)(yi)下）。

三、實施效果

（一）環境效益——臭氣削減

1. 有組織（煙囪）臭(chou)氣濃度削減。

該裝置經(jing)調(diao)試后于2014年11月25日投入(ru)運(yun)行。2015年1月15日對處(chu)理(li)系統進行效(xiao)果檢證，同(tong)(tong)時委托兩家有資質(zhi)的檢測公司同(tong)(tong)一(yi)時間在處(chu)理(li)前(qian)和處(chu)理(li)后進行采樣(yang)分(fen)(fen)析(xi)，分(fen)(fen)析(xi)數據如圖5和圖6。

【責任編輯：李凡】