胡俊波 郭威 王鵬飛 薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

彈性體改性瀝青防水卷材瀝青煙污染防治技術(shù)探討

胡俊波 郭威 王鵬飛 薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)過程中的污染以大氣污染為主，主要污染物為瀝青煙，瀝青煙以烴類混合物為主要成分，其中B[a]P為代表的多環(huán)芳烴類物質(zhì)是強致癌物。這里針對彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)時瀝青煙的產(chǎn)生情況，結(jié)合對企業(yè)的調(diào)查，對瀝青煙防治技術(shù)進(jìn)行探討。

瀝青防水卷材；瀝青煙；防治技術(shù)

0 前言

彈性體改性瀝青防水卷材是用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、聚苯乙烯丁二烯共聚物（SBR）、橡膠改性瀝青等做涂層，用玻纖氈、聚酯氈、玻纖增強聚酯氈為胎基，兩面覆以隔離材料所做成的一種性能優(yōu)異的防水材料，具有耐熱、耐寒、耐腐蝕、抗老化、熱塑性好、抗拉力大、延伸率高、抗撕裂性強等優(yōu)點，主要是用于建筑墻體、屋面、隧道、公路、垃圾填埋場等處。隨著防水行業(yè)的發(fā)展，人們對建筑防水的需求越來越大,要求也越來越高，彈性體改性瀝青防水卷材需求量也越來越大，防水卷材行業(yè)發(fā)展也隨之逐步加快，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物，尤其是瀝青煙氣中含有的高致癌物苯并芘B[a] P也越來越不容忽視。

1 彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)工藝

彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)原料中的瀝青為熔融液體,由專用保溫罐車運至廠內(nèi)的瀝青儲罐，通過瀝青泵打入混料罐內(nèi)，混料罐內(nèi)由導(dǎo)熱油管加熱，經(jīng)導(dǎo)熱油爐將瀝青加熱至230℃，然后加入滑石粉、SBS（熱塑性丁苯橡膠）、SBR（橡膠顆粒）、膠粉顆粒等原料混合保溫（保溫溫度為150℃）形成混合物。該過程采用密閉罐體和管道。

彈性體改性瀝青防水卷材以聚酯氈為基胎，胎布經(jīng)導(dǎo)熱油管加熱空氣進(jìn)行烘干，在浸漬機內(nèi)放入改性瀝青，通入胎布，使瀝青黏附在胎布上面，然后覆蓋雙向交叉疊壓高密度聚乙烯膜、聚乙烯隔離膜和鋁塑聚酯膜，進(jìn)入壓延機滾壓成型，壓延機輥內(nèi)加有冷卻水對卷材進(jìn)行冷卻。在收卷速度過慢時，卷材可暫時在儲存機內(nèi)儲存,之后調(diào)整卷材位置，計量長度后切割成卷，產(chǎn)品經(jīng)檢驗后即可入庫，具體流程如圖1所示。

圖1 彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)工藝流程圖

2 瀝青煙的產(chǎn)生及防治方案

彈性體改性瀝青防水卷材生產(chǎn)過程主要污染物為瀝青煙，瀝青煙主要出現(xiàn)在瀝青加熱、攪拌、保溫和浸漬等過程中，以加熱時排放量最大。瀝青煙的組成與瀝青相近，主要是多環(huán)芳烴（PAH）及少量的氧、氮、硫的雜環(huán)化合物，有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多種。在這些組分中，有幾十種物質(zhì)是致癌物質(zhì)，特別是苯并芘對動物、植物、人體都會造成嚴(yán)重的危害，是一種強致癌物。因此，瀝青煙必須及時治理。

瀝青煙產(chǎn)生量參考前蘇聯(lián)拉扎列夫主編的《工業(yè)生產(chǎn)中有害物物質(zhì)手冊》第一卷[1]及金相燦主編的《有機化合物污染化學(xué)》[2]，每噸石油瀝青在加熱過程中可產(chǎn)生瀝青煙450g。根據(jù)采用相同生產(chǎn)工藝的東方雨虹防水材料有限公司（徐州）石油瀝青性質(zhì)薄膜烘箱試驗質(zhì)量變化核算（163℃，5h），其實際檢測結(jié)果為質(zhì)量變化-0.051%。這里取每噸熱瀝青的瀝青煙產(chǎn)生量為450g，年產(chǎn)1500萬m2彈性體改性瀝青防水卷材年用瀝青量約為9825t，則產(chǎn)生瀝青煙約4.42t/a，折1.1kg/h。類比瀝青原料相同的某防水材料有限公司，瀝青熔融狀態(tài)產(chǎn)生的B[a]P產(chǎn)生量約為23.25mg/t熱瀝青，折5.71×10-5kg/h，0.228kg/a。

為減少瀝青煙的產(chǎn)生，筆者建議建設(shè)單位在加熱混料及攪拌工段采用密閉罐體，在罐體上方通過管道將瀝青煙氣抽出至煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理；在輸送時采用密閉管道輸送改性瀝青，在浸漬廢氣產(chǎn)生點設(shè)置集氣罩對瀝青煙收集后引入處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

為了進(jìn)一步降低活性炭使用量，提高系統(tǒng)處理效率，瀝青煙處理采用高效瀝青煙處理裝置，處理方案為:煙氣收集→水冷間接冷凝→風(fēng)冷直接冷凝→油水分離→特種改性油脂海綿吸附→活性炭吸附→30m高排氣筒排放。

項目投產(chǎn)試運行后，根據(jù)實地監(jiān)測結(jié)果（監(jiān)測期間企業(yè)滿負(fù)荷生產(chǎn)，日產(chǎn)防水卷材6萬m2，折1 500萬m2/a，負(fù)荷率100%），經(jīng)采取上述措施后本項目的瀝青煙及B[a]P排放濃度分別為2.96mg/m3及8×10-6mg/m3，排放量為0.12kg/h及3.2×10-7kg/h，可滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中二級標(biāo)準(zhǔn)30m高排氣筒排放標(biāo)準(zhǔn)要求，即:瀝青煙排放濃度≤40mg/m3，排放量≤1.3kg/h；B[a]P排放濃度≤0.50×10-3mg/m3，排放量≤0.29× 10-3kg/h。

3 瀝青煙的防治措施分析

瀝青煙主要由氣、液兩相組成，液相部分是十分細(xì)微的揮發(fā)冷凝物，粒徑多在0.1～1.0μm，最小的約0.01μm，最大的約10μm。氣相是不同氣體的混合物。對于這種濃度不高又極為分散的瀝青煙霧，用常規(guī)的方法不可能將其凈化，目前正在研究和應(yīng)用的凈化方法有4種類型,即燃燒法、電捕法、吸附法和吸收法。

燃燒法。瀝青煙中含有大量可燃燒的物質(zhì)，因為瀝青煙的基本成分是碳?xì)浠衔?，其中又含有油粒及其他可燃燒的物質(zhì)，因此在一定的溫度下，經(jīng)供氧是可以保證其燃燒的。試驗證明，當(dāng)溫度超過790℃時，燃燒時間＞0.5s，供氧充足的條件下，烴類物質(zhì)可以燃燒得很完全；當(dāng)溫度大于900℃時,混雜在瀝青煙中的其他物質(zhì)也能燃燒得很完全了。燃燒法的影響因素有兩點:一是瀝青煙的濃度越高，越有利于燃燒的進(jìn)行；二是燃燒的溫度與時間，一般在800～1000℃，燃燒時間應(yīng)該控制在0.5s左右。如果溫度不足，時間不夠，則燃燒不完全；若溫度過高時間過長,則會使部分瀝青煙炭化成顆粒，以粉末形式隨煙氣排出產(chǎn)生二次污染。

電捕法。電捕法是基于靜電場的一些性質(zhì)而進(jìn)行的。瀝青煙中的顆粒及大分子進(jìn)入電場后，在靜電場的作用下可以載上不同的電荷,并驅(qū)向極板，被捕集后聚集為液體狀，靠自重順板流下，從靜電捕集器底部定期排出，從而達(dá)到凈化瀝青煙的目的。該方法的優(yōu)點是:回收的瀝青呈焦油狀且均溶于苯或環(huán)己烷，可返回生產(chǎn)系統(tǒng)或作燃料使用；系統(tǒng)阻力小，能耗少，運行費用低。缺點是:對煙溫要求較高，一般應(yīng)控制在70～80℃，溫度過高，比電阻值超過1011Ω·cm，不利于靜電捕集,溫度過低又易于凝結(jié)在極板上；干式電捕集器對氣相組分的捕集效率幾乎為零，濕式靜電捕集器雖然可捕集氣態(tài)瀝青，但增加了污水處理設(shè)備和維修費用；瀝青易燃，有時會發(fā)生放電著火現(xiàn)象，因此靜電捕集器不能用于炭粉塵的捕集回收,特別是不適合炭粉塵與瀝青煙氣混合氣體凈化；長期運行凈化效率降低；一次性投資大，占地面積大。

吸收法。吸收法即采用有機類液體做吸收劑，使瀝青煙的混合煙氣與吸收劑逆流充分接觸并被洗滌，除去煙氣有毒成分，達(dá)到凈化的目的?，F(xiàn)使用過的吸附劑有洗油、柴油和水。吸收法多用于焦化廠、涂料廠和石油化工廠等。該方法的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單、維修方便、系統(tǒng)阻力小、能耗低、運行費用少。其缺點是存在二次污染，凈化的效率不高。因此，吸收法還沒有得到比較廣泛的應(yīng)用,還需要進(jìn)一步研究、試驗和改進(jìn)。

吸附法。吸附法即采用各種顆粒小或多孔具有較大比表面積的物質(zhì)（如焦炭粉、氧化鋁、白云石粉或滑石粉等）作吸附劑，對瀝青煙進(jìn)行物理吸附。吸附劑的選定要結(jié)合實際生產(chǎn)性質(zhì)與特點。凈化設(shè)備可采用固定床、流化床及輸送床等，具體設(shè)備應(yīng)視凈化瀝青煙的濃度、吸附劑的性質(zhì)、凈化標(biāo)準(zhǔn)等條件而定。該方法的優(yōu)點是:工藝簡單，凈化效率高；投資省，運行費用低，操作維修方便，無二次污染。

與其他方法相比,吸附法具有去除效率高、凈化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣使用等優(yōu)點，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟效益?；钚蕴縿t由于具有巨大的比表面積、吸附容量大、易再生、來源豐富和價格較低等優(yōu)點，成為最常用的吸附劑。

4 結(jié)論

通過對彈性體改性瀝青防水卷材瀝青煙的防治措施進(jìn)行分析，采用瀝青煙間接冷凝+直接冷凝+油水分離+特種改性海綿吸附+活性炭吸附凈化裝置后，可滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，最終達(dá)到保護(hù)環(huán)

境的目的。

[1]H.B.拉扎列夫.工業(yè)生產(chǎn)中有害物物質(zhì)手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]金相燦.有機化合物污染化學(xué)[M].清華大學(xué)出版社.