光氧催化技术应用于定型机有机废气处理研究

章文斌，王玲玲，曹晓涵，杨明宪，顾汝科

（江苏省常州环境监测中心，江苏常州213000）

纺织染整行业一直是我国的传统行业，在定型过程中会产生大量的挥发性有机废气。随着工业废气污染物排放要求，定型企业几乎都已经安装了废气处理设施，也能达标排放[1−2]。

现阶段主流的定型机有机废气治理技术“热能回收一水喷淋洗涤一静电除油”[3]，此技术虽能让废气达标排放，但实际中仍有定机器废气投诉案件发生，投诉问题大多为有“臭味”。环保管理人员到达现场后发现确实有一股烧焦味，但是经环境监测人员监测后各项指标都符合相应的排放标准。究其原因为纺织印染定型过程中添加了大量的有机助剂，废气中含有大量油雾，但含油量很低且带有恶臭味，其主要成分为醛酮类、酸醇酯类、杂环芳香族类等。[4]这些恶臭废气经处理后虽达标排放却不能完全被传统废气处理设施所吸收，若被人体直接吸入，将对人体有不可逆的伤害。[5−6]若在此基础上加上光氧催化处理设施后却能使“民标”也达标。通过对某企业两套定型机废气处理装置改造前后排气筒的跟踪监测，分析此技术的实用性。

1 材料与方法

1.1 定型机

该企业为门幅2.2m/10箱型定型机，额定废气量为10000Nm3/h。从定型机底部吸入空气，定型温度一般控制在160～200℃（根据不同类型的布料而定），定型结束后排出的废气温度降低到140～180℃左右。温度较高的有机废气通过换热器回收热能，将新鲜空气经换热器换热至110℃左右再次进入到定型机内参与定型，换热后的有机废气温度降至80℃进入废气处理设施内。

在此定型过程中，将产生由油、颗粒物结合态的有机废气，不同织物的性质和前道处理工序决定了有机成分，颗粒物来自于织物上的可燃粉尘及纤维。[7]

1.2 原废气处理系统

定型机有机废气换热后从底部进入湿式静电吸收塔，吸收塔从上至下分别为高压静电吸附、填料喷淋、油水分离池，工艺图见图1。废气先经填料水喷淋吸收，废气降温同时部分有机废气、烟尘、油雾被水雾捕集。水雾流入油水分离池，利用循环泵将分离池净化后的水循环喷淋与清洗。废气继续上升进入高压静电吸附装置，被吸附的油污经导流板流入油水分离池，最后温度约为40℃废气经吸收塔顶部通过主风机排入大气。油水分离池中分离废纤维油脂，以油污的形式回收利用，无废水外排。

图1 湿式静电吸收塔工艺图

1.3 新增光氧催化设备

在吸收塔后端加装一台光氧催化设备，该设备按照按单台定型机风量10000m3/h来设计，壳体为不锈钢材质，尺寸为4000*1000*1000mm，灯管60根，二氧化钛光触媒3块。其除臭技术原理为:

（1）特定波段（253.7nm)的紫外线对恶臭气体的分子链进行分解，将大分子结构打碎变成小分子结构。

（2）利用紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，UV+O2→O−+O*（活性氧），O+O2→O3（臭氧）。恶臭气体通进入高效光解氧化模块的反应腔后，高能紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。[8−10]

（3）恶臭气体在催化剂（TiO2)的作用下，高能紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、CO2和H2O等无机物。[11−13]

1.4 监测方案

2018年8月、12月对该企业1号、2号定型机（未改造前）的排气筒进行有组织监测，监测指标分别为非甲烷总烃、臭气浓度。非甲烷总烃监测频次为1小时内等间隔取4个样品，臭气浓度为1小时内取瞬时样，均以小时浓度均值进行评价；在2019年3月、4月、9月在对已完成光氧催化改造后的排气筒以同样的方式进行跟踪监测。最终通过监测数据来分析改造前后有机废气处理的效果。

1.5 监测依据与仪器

废气监测依据为《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157−1996），采样仪器为崂应3012H型自动烟尘（气）测试仪、崂应3072型智能双路烟气采样器、真空箱气袋采样器、玻璃针筒。非甲烷总烃分析方法为《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法》（HJ 38−2017），分析仪器为Entech7032AB−L自动气体进样器，Agilent 7820A气相色谱仪（FID检测器）；臭气浓度分析方法为《空气质量恶臭的测定 三点比较式臭袋法》（GB/T 14675−1993），分析由2名配气员和6名嗅辨员完成。

1.6 评价依据

废气目前尚无定型机有机废气的排放标准，只有少数地方制定了当地的行业排放标准。如浙江省“染整行业大气污染物排放标准”（DB33/962−2015），绍兴县“印染行业整理排放限值”（DB330621/T001）。鉴于此情况，评价标准执行该企业环评中的要求，非甲烷总烃根据排气筒高度执行GB16297−1996《大气污染物综合排放标准》表2中的二级标准，臭气浓度根据排气筒高度执行GB14554−93《恶臭污染物排放标准》中表2的标准值。

2 结果与分析

2018年8月、12月（未进行光氧催化改造前）的监测数据显示1号定型机两次非甲烷总烃小时均值分别为3.63mg/m3、3.38mg/m3，2号定型机分别为2.84mg/m3、2.40mg/m3；而2019年3、4、9月的监测数据显示，1、2号定型机非甲烷总烃小时均值较前两次明显下降，变化趋势见图2。虽然非甲烷总烃小时均值浓度明显下降，但是改造之前浓度就比较低，远远满足GB16297−1996《大气污染物综合排放标准》表2中二级标准120mg/m3。

图2 非甲烷总烃监测数据分析图

2018年8月（未进行光氧催化改造前）的臭气浓度监测数据显示1号为132，2号为550（单位为无量纲），臭气浓度排放符合GB14554−93《恶臭污染物排放标准》表2标准（排气筒高度15m，标准值为2000）。增加光氧催化装置之后，2019年4月、9月的监测数据显示，1号分别为72、54，2号为97、72，较改造之前，1号定型机废气臭气浓度下降分别为45.5%、59.1%，2号定型机废气臭气浓度下降分别为82.4%、86.9%。虽然未改造之前，臭气浓度达标，但是有明显的异味，加装光氧催化装置后，臭气浓度明显下降至100以下，现场已无臭味，变化趋势见图3。

图3 臭气浓度监测数据分析图

3 结语

原定型有机废气治理设施湿式静电处理系统的基础上新增光氧催化装置，较改造之前，1号、2号定型机排气筒非甲烷总烃浓度较加装前平均下降68.7%和51.9%，浓臭气浓度较加装前1号定型机废气臭气浓度下降分别为45.5%、59.1%，2号定型机废气臭气浓度下降分别为82.4%、86.9%。虽然在未改造之前，非甲烷总烃已达《大气污染物综合排放标准》（GB16297−1996）表2中的二级标准，臭气浓已达《恶臭污染物排放标准》（GB14554−93）中表2的标准值，但是现场有明显的“烧焦”异味，有无组织臭气超标的风险。在加装光氧催化装置后，臭气浓度值下降明显，浓度低至100（单位无量纲）以下，已闻不到异味。最后，定型机有机废气在传统湿式静电处理系统的基础上加装光氧催化装置可进一步降低臭气浓度，对异味处理有一定的实用性。