淀粉行业异味治理工艺及工程实例

刘建伟，徐嵩，刘元涛，张波，田洪钰，陈雪威

(1.北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京 100044；2.山东阜丰发酵有限公司，山东 临沂 276600；3.北京钧跃环境科技有限公司，北京 100083)

近年来，淀粉因其丰富的产出、广泛的来源和用途，受到越来越多的关注。国内淀粉加工和生产行业得到了快速发展，并显示出良好的发展前景。但在淀粉加工和生产过程中的破碎、发酵、干燥和产品烘干等工序，均会产生含有粉尘、硫类、脂类、醇类和烃类等物质的异味气体，影响厂内工作人员和周围居民的身体健康，破坏大气环境[1-3]。随着对环境保护要求的日益提高以及企业节能减排和清洁生产的力度加大，淀粉加工和生产过程产生的异味气体治理越来越受到人们的重视。

现有的淀粉行业异味治理工艺包括微生物降解工艺、等离子除臭工艺、活性炭吸附工艺、喷淋吸收工艺等[2]。其中，微生物降解工艺和喷淋吸收工艺，因具有异味治理效果好、运行成本低和管理方便等优点，在恶臭气体处理中得到广泛研究和应用。

山东某淀粉有限公司淀粉糖生产项目以玉米淀粉为原料，年加工玉米10万t、生产淀粉6.6万t、葡萄糖及糊精产品7.1万t、黄原胶产品1.5万t。该淀粉糖生产项目选址于某县城近郊，周围2 km处分布着多处居民区和村庄。为了避免生产过程产生的异味气体对工人和居民健康的影响以及生态环境的破坏，针对该项目淀粉生产不同工序异味气体产生特点、排放特性，进行不同的治理工艺研究，从而高效去除淀粉生产全过程异味。

1 异味治理工艺

淀粉车间管束蒸发器烘干废气、玉米破碎和分离废气、糊精和葡萄糖车间产生的蒸发浓缩废气以及黄原胶发酵废气的气体组成、产生特征和气体量见表1。

常规异味治理技术主要包括物理、化学和生物技术等[4]。其中，物理和化学技术具有停留时间短、装置启动快，占地小等优点[5]，但需要添加额外的吸收或吸附剂，而且往往不能彻底去除异味物质；生物技术是通过微生物的代谢作用，将异味物质转化为无害或低害的物质，具有处理效果好、运行费用低和无二次污染等特点，特别适用于大流量、低浓度异味气体的治理，但设备占地面积大、启动时间长[6-7]。

表1 不同工序异味气体产生特性

本项目各工序产生的异味气体组成复杂、产生量大、分布不均匀、扩散空间多样，采用单一技术难以有效同时去除所有的异味物质。同时，考虑到工艺合理性、可靠性、投资和运行的经济性以及操作方便性，本项目选择在不同工序综合应用碱洗喷淋、阻沫分离-组合生物过滤技术对异味进行处理。将异味治理系统分为两个系统。

1.1 管束蒸发器烘干废气、玉米破碎和分离废气以及蒸发浓缩废气

三种废气收集后统一采用碱洗喷淋工艺处理，采用碱液作为介质，气体自下向上进入喷淋反应器，与自上向下喷淋的碱液不断接触，气液两相充分接触传质，气体中的粉尘和VOCs均得到高效净化，同时气体温度降低至正常排放水平。

1.2 发酵废气

主要成分为酯类、酮类、醛类、醇类、有机酸类以及低浓度的硫化物和氨。

采用阻沫分离-组合式生物过滤技术进行处理。其中利用阻沫分离器阻止泡沫层的溢罐和逃液，提高放罐系数，回收排气中带走的水分，组合生物过滤工艺中的生物洗涤工段用于吸收和降解气体中的水溶性异味物质，生物过滤工段则用以去除在生物洗涤工段未降解的异味VOCs物质。该组合工艺可确保发酵异味气体达标排放，无二次污染产生[8]。

2 异味治理系统的工程设计

2.1 管束蒸发器烘干废气、玉米破碎和分离废气以及蒸发浓缩废气

合并收集后采用一个系统进行处理。气体产生量为58 km3/h，设计处理量为60 km3/h。工艺流程见图1。

图1 管束蒸发器烘干、玉米破碎和分离以及蒸发浓缩工序废气处理工艺

此系统的主体工艺为碱洗喷淋工艺。收集后的异味气体经引风机送至碱洗喷淋塔，在碱洗喷淋塔中通过填料和喷淋液的吸收、吸附作用将气体中的异味物质去除，处理的气体通过排气筒排放。其中，喷淋液采用浓度为15%的NaOH溶液，循环使用，饱和后的少量喷淋液定期排至工厂的污水处理站进行处理。

本工程采用的洗涤喷淋塔为多级填料净化塔，由塔体、贮液箱、填料、填料支撑层、喷淋头、除雾装置、循环泵和风机组成，气体停留时间为3 s，具体工艺参数见表2。

表2 碱洗喷淋工艺参数

洗涤喷淋塔主体为圆柱形，塔体及内部所有部件均选用耐腐材料。喷淋液由循环泵提升至塔体上部的喷头喷淋至塔内填料表面；填料采用塑料空心球填料，耐酸碱、压降小，保证气液充分接触，填料使用FRP格栅板支撑；喷淋头采用无堵塞PP材质、均匀布置，保证气液接触的均匀性。喷头将喷淋液充分雾化成微小液滴，液滴附着在填料上，形成极大的接触面积，与异味污染物分子充分接触，从而达到吸收和净化目的；除雾装置为一排具有一定倾斜角度的导流板，将水雾截留，可保证出气含水率降至15%以下。

该碱洗喷淋塔通过气液两相充分接触、碰撞、吸收而同时去除气体中的颗粒和异味物质，且工艺简单、管理、操作及维修方便。

2.2 发酵废气处理

单独采用一个系统，在各发酵罐罐体上安装集气管，气体收集后经风机引入处理系统进行处理，处理工艺采用阻沫分离-组合生物过滤技术。气体首先进入阻沫分离器工艺，以阻止泡沫层的溢罐和逃液，提高放罐系数、回收排气中带走的发酵液水分和回收无菌空气。经阻沫分离器分离后的气体进入组合生物过滤系统进行处理，通过生物洗涤、吸收和微生物降解作用去除异味污染物，系统处理气体量为300 00 m3/h。处理工艺流程见图2。

图2 发酵废气处理工艺

阻沫分离器与发酵罐排气管相连，回收管安装在发酵罐中部，分离器由外排气管、罐式气液分离回收器、阻沫器、排气内引气盘、双L管和回收气液分配管组成。其工作原理为：气体首先进入气液分离仓，与其中管壁碰撞后往下流动，使细微液雾粒和微粒撞击凝聚成大液滴和大颗粒，在引气盘和无菌空气作用下，气流向下旋转运动，在离心力作用下液滴被分离，经L管回流入发酵罐，气体则由净化仓排气口排出至组合生物过滤系统处理。

组合生物过滤系统的工艺参数见表3。

表3 组合生物过滤系统工艺参数

组合生物过滤系统的设计处理气量为30 000 m3/h，设备外形尺寸为8.0 m×7.0 m×4.3 m，有效容积210 m3。其中，洗涤区高度为0.4 m，过滤区高度为3.6 m(酸性相反应区1.8 m，中性相反应区1.8 m)，加湿区0.3 m。选用4-72 10D型离心式高性能不锈钢风机1台，风机风量为26 775～37 476 m3/h，全压为1 395～1 104 Pa，转速为960 r/min，功率为5.5 kW。

该组合生物过滤系统集吸收和两相生物工艺于一体，用于处理低浓度、大风量以及含一定颗粒物的异味气体，具有高效率、低运行成本、无二次污染等特点，能够较好的实现异味气体的达标排放，且投资、运行费用低、管理方便[9-10]。

3 系统运行效果

在工程实施3月后，系统稳定运行时，对碱洗喷淋塔、阻沫分离器-组合生物过滤系统进出气异味浓度进行监测，结果发现系统排放的各污染物排放浓度均低于《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)中二级排放标准，厂房工作区环境满足《工作场所有害因素职业接触限值》(GB Z2.1—2007)要求。说明异味治理工程的实施对于该项目异味气体排放的控制起到较明显作用。

4 结论

(1)本异味治理工程将淀粉生产全过程所产生异味气体分为两部分，其中管束蒸发器烘干废气、玉米破碎和分离废气以及葡萄糖蒸发浓缩废气采用碱洗喷淋技术；发酵废气采用阻沫分离-组合生物过滤技术。

(2)管束蒸发器烘干废气、玉米破碎和分离废气以及葡萄糖蒸发浓缩废气处理系统处理规模为60 000 m3/h，所采用的碱洗喷淋技术有投资运行费用低、操作维护简单以及二次污染物排放量少等优点。

(3)发酵废气系统处理规模为30 000 m3/h，采用阻沫分离-组合生物过滤技术，其中组合生物过滤系统将生物洗涤和生物过滤相结合，通过控制各区工艺运行参数，使各区微生物在自身最适环境条件下生长繁殖，从而高效降解异味气体中污染物。

(4)在异味治理设备投入运行后，对淀粉生产过程所产生异味气体实现了有效控制，各污染物排放浓度均低于《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)中二级排放标准。