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公(gong)司型砂鑄造(zao)線于2002年導入并于當年投(tou)產(chan)，是中(zhong)(zhong)國唯一(yi)(yi)擁有中(zhong)(zhong)空凸(tu)輪(lun)軸生(sheng)(sheng)砂生(sheng)(sheng)產(chan)技術的工廠(chang)，同時實現盤類等部品(pin)一(yi)(yi)型多件(jian)化生(sheng)(sheng)產(chan)，在鑄造(zao)生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)惡(e)臭氣體，其治理一(yi)(yi)直是鑄造(zao)行(xing)業長(chang)期研究和改(gai)善的課題。

2001年(nian)前，公司(si)周(zhou)(zhou)邊為工業(ye)用地，無商住樓(lou)，由(you)于政府(fu)規劃的(de)(de)(de)變更(geng)，公司(si)周(zhou)(zhou)邊商住樓(lou)逐(zhu)漸(jian)增多。而公司(si)與最(zui)近的(de)(de)(de)商住樓(lou)（和瑞(rui)大廈）的(de)(de)(de)廢氣(qi)(qi)(qi)類(lei)衛生距離(li)僅30m，不滿足法規要求（≥400m）。因此，公司(si)產生的(de)(de)(de)臭(chou)氣(qi)(qi)(qi)未來(lai)得及有效(xiao)擴散就達到居民(min)區(qu)，影響周(zhou)(zhou)邊居民(min)及單位的(de)(de)(de)生活與工作，導致公司(si)2012年(nian)~2014年(nian)間累計受到52起(qi)投訴，公司(si)面臨的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)環境風(feng)險逐(zhu)漸(jian)增大。為減(jian)少臭(chou)氣(qi)(qi)(qi)對周(zhou)(zhou)邊單位和居民(min)的(de)(de)(de)影響，確保公司(si)正常(chang)生產經營，研制(zhi)一套高效(xiao)的(de)(de)(de)鑄造臭(chou)氣(qi)(qi)(qi)處理裝置(zhi)成(cheng)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(li)流程

3.技術原理

（1）鑄造惡臭氣體的產生(sheng)及組成

公司的鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)均采用粘土濕(shi)(shi)砂型(xing)(xing)，即(ji)以(yi)(yi)粘土和適(shi)量(liang)的水為型(xing)(xing)砂的主要粘結(jie)劑，制成(cheng)砂型(xing)(xing)后直接在濕(shi)(shi)態(tai)下合型(xing)(xing)和澆(jiao)注（以(yi)(yi)下簡稱型(xing)(xing)砂鑄(zhu)造）。型(xing)(xing)砂鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)在生(sheng)產過(guo)程會(hui)加入原(yuan)料(liao)，主要有酚(fen)醛(quan)樹(shu)脂、硬脂酸鈣、烏洛托品、淀粉(fen)、膨潤土以(yi)(yi)及煤粉(fen)等，這(zhe)(zhe)些(xie)原(yuan)料(liao)在高(gao)溫條件(jian)下會(hui)分(fen)解各種氣體(ti)，由于(yu)溫度(du)從1500℃下降到常溫這(zhe)(zhe)個跨(kua)度(du)大(da)，產生(sheng)的惡(e)臭氣體(ti)成(cheng)分(fen)很(hen)復雜，經檢測(ce)分(fen)析(xi)，主要成(cheng)分(fen)有氨(an)氣、二氧化(hua)硫(liu)、硫(liu)化(hua)氫(qing)、油脂類、醛(quan)類、酚(fen)類以(yi)(yi)及烴類。這(zhe)(zhe)些(xie)惡(e)臭物(wu)除了氨(an)氣、硫(liu)化(hua)氫(qing)和二氧化(hua)硫(liu)外，大(da)部(bu)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(ji)術(shu)(shu)是一(yi)種新興技(ji)術(shu)(shu)，屬于光化(hua)(hua)(hua)學氧化(hua)(hua)(hua)法的一(yi)種。按照(zhao)光化(hua)(hua)(hua)學Einstein公式，當光照(zhao)射(she)到惡臭(chou)氣體分(fen)子時，光子的能量(liang)大于惡臭(chou)分(fen)子的化(hua)(hua)(hua)學鍵(jian)能時，便會(hui)引起光解(jie)反應，其化(hua)(hua)(hua)學鍵(jian)被打(da)斷，即分(fen)子被分(fen)解(jie)。

根據波長(chang)λ與能量(liang)E的關(guan)系式：E=1240/λ，可知(zhi)能量(liang)與波長(chang)成反比關(guan)系，即波長(chang)越(yue)短，光(guang)子(zi)(zi)能量(liang)越(yue)大。λ＜400nm為(wei)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光(guang)，E＞300.1KJ/mol，當(dang)波長(chang)λ=184.9nm時(shi)，其光(guang)子(zi)(zi)能量(liang)E=670.6 KJ/mol，該波段(duan)的紫(zi)(zi)外(wai)(wai)線能量(liang)當(dang)級大于(yu)絕大多(duo)數惡臭(chou)(chou)氣體分子(zi)(zi)的結合能，所以可被裂解呈游離(li)態的離(li)子(zi)(zi)。且波長(chang)在200nm以下紫(zi)(zi)外(wai)(wai)線能分解氧(yang)氣O2分子(zi)(zi)，最終形成臭(chou)(chou)氧(yang)O3。臭(chou)(chou)氧(yang)對惡臭(chou)(chou)氣體及(ji)其它異味氣體有強(qiang)氧(yang)化(hua)效果，最終達到(dao)除臭(chou)(chou)的效果。

表(biao)1是部分(fen)(fen)化學(xue)分(fen)(fen)子(zi)的結合能(neng)，可(ke)見，184.9nm的紫外光能(neng)打斷含(han)有(you)該化學(xue)鍵(jian)的分(fen)(fen)子(zi)。

表1  部分(fen)(fen)化(hua)學(xue)分(fen)(fen)子的結合能(neng)

當(dang)惡臭分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量越大，UV光解效果越明顯(xian)。在184.9nm能量當(dang)級的紫外線作用下，大分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)惡臭分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)吸(xi)收光能分(fen)(fen)(fen)解成無臭小分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，臭氣濃(nong)度得到(dao)降低(di)，去除效率約60%~75%。

通過試驗研(yan)究，在(zai)確保發揮(hui)UV光(guang)解效率(lv)時，處(chu)理(li)惡臭分子停留時間宜大(da)于(yu)1.5s，選用150w的(de)UV燈，單根處(chu)理(li)能(neng)力(li)為200m3/h，光(guang)解效率(lv)80-85%，光(guang)衰減5%-10%，則UV光(guang)解處(chu)理(li)效率(lv)為75%，當風量(liang)為10000m3/h，臭氣濃(nong)度為5000，燈光(guang)數量(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(wu)味(wei)氣(qi)體

NH3 + UV（能(neng)量）+ O2→NOx+H2O

H2S + UV（能量）+ O2→SO2+H2O

SO2 + 2H2O →H2SO4

圖2 UV光解(jie)氧化法(fa)原(yuan)理

由(you)于UV光(guang)解(jie)并不能(neng)100%分(fen)解(jie)所有惡臭氣(qi)體(ti)(ti)，除了受UV燈發射能(neng)量效率影響外(wai)，還因為鑄造(zao)廢氣(qi)中(zhong)含有80mg/m3~260mg/m3的(de)(de)顆粒物，這部分(fen)顆粒會阻擋UV光(guang)分(fen)解(jie)惡臭分(fen)子，且大流量的(de)(de)廢氣(qi)在某(mou)程度上制(zhi)約了處理效率。顆粒物中(zhong)的(de)(de)所含的(de)(de)煤粉體(ti)(ti)積小，附著力強，且帶有油脂和焦糊(hu)味，UV技(ji)術無法解(jie)決此難(nan)題(ti)。而在實績工(gong)程中(zhong)發現，在UV光(guang)解(jie)之后增加一套噴(pen)淋系統可明顯的(de)(de)解(jie)決此難(nan)題(ti)。

噴(pen)淋常用液(ye)體是(shi)水，水能(neng)(neng)將惡(e)(e)臭分(fen)子(zi)(zi)和顆粒物(wu)(wu)吸(xi)收、溶解，達到凈化的(de)效(xiao)(xiao)果。為(wei)提(ti)高(gao)效(xiao)(xiao)果，可添加堿性物(wu)(wu)質，吸(xi)收、取(qu)代、置換(huan)惡(e)(e)臭分(fen)子(zi)(zi)，改變其分(fen)子(zi)(zi)結果，使之(zhi)變成無臭分(fen)子(zi)(zi)。也可添加具有(you)(you)微凝膠效(xiao)(xiao)果的(de)藥劑，國(guo)內外稱這種藥劑為(wei)除臭植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)。植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)包括人工合成的(de)和天然植(zhi)物(wu)(wu)提(ti)取(qu)的(de)，藥劑分(fen)子(zi)(zi)是(shi)聚(ju)合大分(fen)子(zi)(zi)，分(fen)子(zi)(zi)間空隙大，且多數(shu)分(fen)子(zi)(zi)帶有(you)(you)分(fen)子(zi)(zi)電荷，可吸(xi)附比本身(shen)小的(de)惡(e)(e)臭分(fen)子(zi)(zi)，宏觀表現為(wei)藥劑具有(you)(you)粘附性，可吸(xi)附惡(e)(e)臭分(fen)子(zi)(zi)，最終溶解于(yu)水中(zhong)，快速、高(gao)效(xiao)(xiao)凈化廢氣。噴(pen)淋優(you)于(yu)噴(pen)霧，因為(wei)能(neng)(neng)減少藥劑和水的(de)浪費(fei)，節(jie)約成本。經UV光解之(zhi)后增加噴(pen)淋裝置，噴(pen)淋液(ye)采(cai)用高(gao)效(xiao)(xiao)吸(xi)附能(neng)(neng)力的(de)植(zhi)物(wu)(wu)液(ye)，能(neng)(neng)進一步降低臭氣濃度，去除效(xiao)(xiao)率可達81.7%以上。

整個系(xi)統的控制采(cai)用PLC編程，與生產現場除塵風機操作連(lian)鎖(suo)，實現自(zi)動(dong)啟(qi)動(dong)和關閉，自(zi)動(dong)噴淋和補水，異常(chang)報警等全過程自(zi)動(dong)化，液晶(jing)實時顯示系(xi)統運(yun)行狀態。

4.與其他技術方案比較

鑄造(zao)惡臭氣(qi)體的治(zhi)理(li)相對(dui)(dui)于一般的空氣(qi)污染(ran)治(zhi)理(li)來(lai)說，難度更大。目前(qian)國(guo)內比較常(chang)用的處(chu)(chu)理(li)鑄造(zao)惡臭氣(qi)體的方(fang)(fang)法(fa)有(you)：生物分解(jie)法(fa)、活性炭吸附法(fa)和(he)等離子法(fa)、燃(ran)燒法(fa)等，結合公司已有(you)的處(chu)(chu)理(li)方(fang)(fang)法(fa)，對(dui)(dui)比除臭效果：

（1）生物分解法

生(sheng)(sheng)物除臭技術(shu)是(shi)借鑒生(sheng)(sheng)物污(wu)(wu)水處理技術(shu)的(de)原(yuan)理，利用微生(sheng)(sheng)物將臭味中的(de)污(wu)(wu)染物生(sheng)(sheng)物氧化(hua)、降(jiang)解為無害或低害物質的(de)過程(cheng)(cheng)。使(shi)收(shou)集到的(de)廢氣在適宜的(de)條件下(xia)通過生(sheng)(sheng)長有微生(sheng)(sheng)物的(de)填(tian)料(liao)(liao)，氣味物質先被(bei)(bei)填(tian)料(liao)(liao)吸(xi)收(shou)，然(ran)后被(bei)(bei)填(tian)料(liao)(liao)上的(de)微生(sheng)(sheng)物氧化(hua)分解，完成廢氣的(de)凈化(hua)過程(cheng)(cheng)。公司(si)污(wu)(wu)水處理站運用此工藝，除臭效果60%~75%。

（2）活性炭吸附法

活性炭(tan)是一種很細小(xiao)的(de)(de)炭(tan)粒(li)(li),有很大(da)的(de)(de)表面積(ji),而(er)且炭(tan)粒(li)(li)中還(huan)有更細小(xiao)的(de)(de)孔——毛(mao)細管.這種毛(mao)細管具有很強的(de)(de)吸附能(neng)力,由(you)于(yu)炭(tan)粒(li)(li)的(de)(de)表面積(ji)很大(da),所以能(neng)與氣體(ti)(雜質)充分接觸,當這些氣體(ti)(雜質)碰到(dao)毛(mao)細管就被吸附,起凈化作用(yong)。除臭效(xiao)果50%~75%。

（3）等離子法

等離子(zi)(zi)(zi)體凈(jing)化(hua)技術就是(shi)利用高頻高壓的電場，將(jiang)空氣中(zhong)的氧(yang)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)和(he)其它分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)電離產生出電子(zi)(zi)(zi)、離子(zi)(zi)(zi)、自(zi)由基和(he)中(zhong)性粒(li)子(zi)(zi)(zi)等小分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，這些等離子(zi)(zi)(zi)通過進入需分(fen)(fen)解的臭氣分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)內部(bu)，打開(kai)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)鏈(lian)，破壞臭氣分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)結構，從而將(jiang)有害(hai)物轉化(hua)為(wei)無害(hai)物的方(fang)法。除臭效果(guo)40%~60%。

以上三種方法較為常用，技術成熟，但在長期(qi)使用中也暴露不少(shao)缺點。生(sheng)物(wu)分(fen)解法需要(yao)使微生(sheng)物(wu)保(bao)持高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)活性，為之創造一個(ge)良(liang)好的(de)(de)(de)生(sheng)存條件，比如：適宜的(de)(de)(de)濕度(du)、pH值、溫度(du)和(he)(he)營養成分(fen)等(deng)，異(yi)常將(jiang)導致微生(sheng)物(wu)死亡，須重新培養，運行條件苛刻；活性炭(tan)(tan)吸(xi)收法對(dui)于(yu)(yu)大(da)流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)惡(e)臭廢氣很快就會達到飽和(he)(he)，失去吸(xi)附活性，且高(gao)(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)(gao)濕和(he)(he)細小的(de)(de)(de)粉(fen)塵均會快速使活性炭(tan)(tan)失去效果，頻繁更換耗(hao)(hao)時、耗(hao)(hao)力、耗(hao)(hao)財；等(deng)離子法不適合用于(yu)(yu)大(da)流(liu)量(liang)鑄造廢氣，惡(e)劣的(de)(de)(de)環境對(dui)設備設計和(he)(he)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)高(gao)(gao)(gao)，投資(zi)大(da)，維護(hu)保(bao)養難度(du)大(da)，而且存在火災隱患。

綜上(shang)(shang)所述，鑄(zhu)造(zao)廠產生的(de)(de)(de)惡臭氣體需要一種更(geng)為高效(xiao)、安全，投資和(he)運行成本較低的(de)(de)(de)技術(shu)(shu)工藝，與(yu)以上(shang)(shang)三種方法相比，UV與(yu)噴淋相結(jie)合的(de)(de)(de)組合式技術(shu)(shu)具有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)穩定性和(he)高效(xiao)性。

（三）應用情況

該套除臭裝置高(gao)效(xiao)率、低運行成本的(de)特點，可應用鑄(zhu)造(zao)行業臭氣(qi)治(zhi)理(li)，尤其是工(gong)(gong)業商業混合的(de)工(gong)(gong)廠，在滿足法規(gui)要求的(de)同時，能有效(xiao)降(jiang)低環境(jing)風險。該套除臭裝置的(de)綜合技(ji)術已在公司的(de)新工(gong)(gong)廠鑄(zhu)造(zao)3線得到推廣，且效(xiao)果顯著。（處理(li)后，鑄(zhu)造(zao)冷卻工(gong)(gong)藝段有組織臭氣(qi)濃度為416，黑砂(sha)后處理(li)工(gong)(gong)藝段臭氣(qi)濃度為309）

   

（四(si)）創新點（亮點）

1.該成果將UV高(gao)能光解和多層(ceng)旋流(liu)噴淋兩(liang)種不同處(chu)理技術相結(jie)合(he)，運(yun)用于鑄造(zao)臭氣的治(zhi)理，克服了(le)這(zhe)兩(liang)種技術固有(you)的不足(zu)，相互不缺，將處(chu)理效果發揮(hui)倒較高(gao)水(shui)平。

2.該成果可由工廠自身需求或地方法規要求，通過(guo)調整UV燈管的數量(liang)(liang)、噴淋(lin)量(liang)(liang)和停留時(shi)間，進一(yi)步(bu)提高(gao)除臭(chou)(chou)效果，將臭(chou)(chou)氣(qi)濃度指標穩定(ding)控制在(zai)500以(yi)(yi)下(xia)(xia)，從(cong)而滿足400m衛(wei)生防護距離以(yi)(yi)外居民區空氣(qi)質量(liang)(liang)（無組織臭(chou)(chou)氣(qi)）標準（20以(yi)(yi)下(xia)(xia)）。

三、實施效果

（一）環境效益——臭氣削減

1. 有(you)組織（煙(yan)囪）臭氣濃度削(xue)減(jian)。

該裝置經(jing)調試后于2014年11月25日投入(ru)運行。2015年1月15日對處(chu)理系統進(jin)行效果(guo)檢證，同時委托兩(liang)家有資(zi)質的檢測公司同一時間在處(chu)理前和(he)(he)處(chu)理后進(jin)行采樣分析，分析數據如圖5和(he)(he)圖6。

【責任編輯：李凡】