弹性体改性沥青防水卷材沥青烟污染防治技术探讨

胡俊波 郭威 王鹏飞 薛俊杰

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

弹性体改性沥青防水卷材沥青烟污染防治技术探讨

胡俊波 郭威 王鹏飞 薛俊杰

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

弹性体改性沥青防水卷材生产过程中的污染以大气污染为主，主要污染物为沥青烟，沥青烟以烃类混合物为主要成分，其中B[a]P为代表的多环芳烃类物质是强致癌物。这里针对弹性体改性沥青防水卷材生产时沥青烟的产生情况，结合对企业的调查，对沥青烟防治技术进行探讨。

沥青防水卷材；沥青烟；防治技术

0 前言

弹性体改性沥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）、橡胶改性沥青等做涂层，用玻纤毡、聚酯毡、玻纤增强聚酯毡为胎基，两面覆以隔离材料所做成的一种性能优异的防水材料，具有耐热、耐寒、耐腐蚀、抗老化、热塑性好、抗拉力大、延伸率高、抗撕裂性强等优点，主要是用于建筑墙体、屋面、隧道、公路、垃圾填埋场等处。随着防水行业的发展，人们对建筑防水的需求越来越大,要求也越来越高，弹性体改性沥青防水卷材需求量也越来越大，防水卷材行业发展也随之逐步加快，其生产过程中产生的大气污染物，尤其是沥青烟气中含有的高致癌物苯并芘B[a] P也越来越不容忽视。

1 弹性体改性沥青防水卷材生产工艺

弹性体改性沥青防水卷材生产原料中的沥青为熔融液体,由专用保温罐车运至厂内的沥青储罐，通过沥青泵打入混料罐内，混料罐内由导热油管加热，经导热油炉将沥青加热至230℃，然后加入滑石粉、SBS（热塑性丁苯橡胶）、SBR（橡胶颗粒）、胶粉颗粒等原料混合保温（保温温度为150℃）形成混合物。该过程采用密闭罐体和管道。

弹性体改性沥青防水卷材以聚酯毡为基胎，胎布经导热油管加热空气进行烘干，在浸渍机内放入改性沥青，通入胎布，使沥青黏附在胎布上面，然后覆盖双向交叉叠压高密度聚乙烯膜、聚乙烯隔离膜和铝塑聚酯膜，进入压延机滚压成型，压延机辊内加有冷却水对卷材进行冷却。在收卷速度过慢时，卷材可暂时在储存机内储存,之后调整卷材位置，计量长度后切割成卷，产品经检验后即可入库，具体流程如图1所示。

图1 弹性体改性沥青防水卷材生产工艺流程图

2 沥青烟的产生及防治方案

弹性体改性沥青防水卷材生产过程主要污染物为沥青烟，沥青烟主要出现在沥青加热、搅拌、保温和浸渍等过程中，以加热时排放量最大。沥青烟的组成与沥青相近，主要是多环芳烃（PAH）及少量的氧、氮、硫的杂环化合物，有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多种。在这些组分中，有几十种物质是致癌物质，特别是苯并芘对动物、植物、人体都会造成严重的危害，是一种强致癌物。因此，沥青烟必须及时治理。

沥青烟产生量参考前苏联拉扎列夫主编的《工业生产中有害物物质手册》第一卷[1]及金相灿主编的《有机化合物污染化学》[2]，每吨石油沥青在加热过程中可产生沥青烟450g。根据采用相同生产工艺的东方雨虹防水材料有限公司（徐州）石油沥青性质薄膜烘箱试验质量变化核算（163℃，5h），其实际检测结果为质量变化-0.051%。这里取每吨热沥青的沥青烟产生量为450g，年产1500万m2弹性体改性沥青防水卷材年用沥青量约为9825t，则产生沥青烟约4.42t/a，折1.1kg/h。类比沥青原料相同的某防水材料有限公司，沥青熔融状态产生的B[a]P产生量约为23.25mg/t热沥青，折5.71×10-5kg/h，0.228kg/a。

为减少沥青烟的产生，笔者建议建设单位在加热混料及搅拌工段采用密闭罐体，在罐体上方通过管道将沥青烟气抽出至烟气处理系统进行处理；在输送时采用密闭管道输送改性沥青，在浸渍废气产生点设置集气罩对沥青烟收集后引入处理系统进行处理。

为了进一步降低活性炭使用量，提高系统处理效率，沥青烟处理采用高效沥青烟处理装置，处理方案为:烟气收集→水冷间接冷凝→风冷直接冷凝→油水分离→特种改性油脂海绵吸附→活性炭吸附→30m高排气筒排放。

项目投产试运行后，根据实地监测结果（监测期间企业满负荷生产，日产防水卷材6万m2，折1 500万m2/a，负荷率100%），经采取上述措施后本项目的沥青烟及B[a]P排放浓度分别为2.96mg/m3及8×10-6mg/m3，排放量为0.12kg/h及3.2×10-7kg/h，可满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中二级标准30m高排气筒排放标准要求，即:沥青烟排放浓度≤40mg/m3，排放量≤1.3kg/h；B[a]P排放浓度≤0.50×10-3mg/m3，排放量≤0.29× 10-3kg/h。

3 沥青烟的防治措施分析

沥青烟主要由气、液两相组成，液相部分是十分细微的挥发冷凝物，粒径多在0.1～1.0μm，最小的约0.01μm，最大的约10μm。气相是不同气体的混合物。对于这种浓度不高又极为分散的沥青烟雾，用常规的方法不可能将其净化，目前正在研究和应用的净化方法有4种类型,即燃烧法、电捕法、吸附法和吸收法。

燃烧法。沥青烟中含有大量可燃烧的物质，因为沥青烟的基本成分是碳氢化合物，其中又含有油粒及其他可燃烧的物质，因此在一定的温度下，经供氧是可以保证其燃烧的。试验证明，当温度超过790℃时，燃烧时间＞0.5s，供氧充足的条件下，烃类物质可以燃烧得很完全；当温度大于900℃时,混杂在沥青烟中的其他物质也能燃烧得很完全了。燃烧法的影响因素有两点:一是沥青烟的浓度越高，越有利于燃烧的进行；二是燃烧的温度与时间，一般在800～1000℃，燃烧时间应该控制在0.5s左右。如果温度不足，时间不够，则燃烧不完全；若温度过高时间过长,则会使部分沥青烟炭化成颗粒，以粉末形式随烟气排出产生二次污染。

电捕法。电捕法是基于静电场的一些性质而进行的。沥青烟中的颗粒及大分子进入电场后，在静电场的作用下可以载上不同的电荷,并驱向极板，被捕集后聚集为液体状，靠自重顺板流下，从静电捕集器底部定期排出，从而达到净化沥青烟的目的。该方法的优点是:回收的沥青呈焦油状且均溶于苯或环己烷，可返回生产系统或作燃料使用；系统阻力小，能耗少，运行费用低。缺点是:对烟温要求较高，一般应控制在70～80℃，温度过高，比电阻值超过1011Ω·cm，不利于静电捕集,温度过低又易于凝结在极板上；干式电捕集器对气相组分的捕集效率几乎为零，湿式静电捕集器虽然可捕集气态沥青，但增加了污水处理设备和维修费用；沥青易燃，有时会发生放电着火现象，因此静电捕集器不能用于炭粉尘的捕集回收,特别是不适合炭粉尘与沥青烟气混合气体净化；长期运行净化效率降低；一次性投资大，占地面积大。

吸收法。吸收法即采用有机类液体做吸收剂，使沥青烟的混合烟气与吸收剂逆流充分接触并被洗涤，除去烟气有毒成分，达到净化的目的。现使用过的吸附剂有洗油、柴油和水。吸收法多用于焦化厂、涂料厂和石油化工厂等。该方法的主要优点是设备简单、维修方便、系统阻力小、能耗低、运行费用少。其缺点是存在二次污染，净化的效率不高。因此，吸收法还没有得到比较广泛的应用,还需要进一步研究、试验和改进。

吸附法。吸附法即采用各种颗粒小或多孔具有较大比表面积的物质（如焦炭粉、氧化铝、白云石粉或滑石粉等）作吸附剂，对沥青烟进行物理吸附。吸附剂的选定要结合实际生产性质与特点。净化设备可采用固定床、流化床及输送床等，具体设备应视净化沥青烟的浓度、吸附剂的性质、净化标准等条件而定。该方法的优点是:工艺简单，净化效率高；投资省，运行费用低，操作维修方便，无二次污染。

与其他方法相比,吸附法具有去除效率高、净化彻底、能耗低、工艺成熟、易于推广使用等优点，具有很好的环境和经济效益。活性炭则由于具有巨大的比表面积、吸附容量大、易再生、来源丰富和价格较低等优点，成为最常用的吸附剂。

4 结论

通过对弹性体改性沥青防水卷材沥青烟的防治措施进行分析，采用沥青烟间接冷凝+直接冷凝+油水分离+特种改性海绵吸附+活性炭吸附净化装置后，可满足国家排放标准要求，最终达到保护环

境的目的。

[1]H.B.拉扎列夫.工业生产中有害物物质手册[M].化学工业出版社.

[2]金相灿.有机化合物污染化学[M].清华大学出版社.