王　玉

(吉林省環(huán)境科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春　130012)

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吉林省糠醛工業(yè)污染特征及控制現(xiàn)狀研究

王玉

(吉林省環(huán)境科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春130012)

【摘要】吉林省是我國(guó)擁有糠醛生產(chǎn)企業(yè)最多的省份。本文并結(jié)合吉林省糠醛工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)狀況和污染防治的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)吉林省糠醛工業(yè)水污染物、大氣污染物、噪聲和固廢的污染特征及控制現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析。作者認(rèn)為：吉林省糠醛工業(yè)噪聲、固廢污染對(duì)周邊環(huán)境影響較小，水污染物還存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業(yè)污染控制的“死角”。

【關(guān)鍵詞】糠醛工業(yè)；污染特征；控制現(xiàn)狀；吉林省

1引言

糠醛生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，一次性投資少，原材料就地取材，可以充分利用吉林省豐富的玉米芯資源。同時(shí)還能解決農(nóng)村部分剩余勞動(dòng)力的就業(yè)問題，是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的生產(chǎn)行業(yè)。

吉林省是我國(guó)擁有糠醛生產(chǎn)企業(yè)最多的省份，現(xiàn)有糠醛生產(chǎn)企業(yè)60余家。由于糠醛工業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣，因此一直以來糠醛工業(yè)被歸屬為重污染行業(yè)。目前，隨著糠醛生產(chǎn)工藝和環(huán)境污染防治技術(shù)的日趨完善，以及“蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備”、“燃糠醛渣專用鍋爐”、“燃糠醛渣爐專用除塵器”等國(guó)家專利技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一定程度上推動(dòng)了糠醛工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境效益明顯。

2糠醛工業(yè)污染特征及控制現(xiàn)狀

2.1水污染物特征及控制現(xiàn)狀

糠醛工業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度工藝廢水，業(yè)內(nèi)稱為“塔下廢水”，產(chǎn)生量約為20m3/t糠醛。塔下廢水中BOD和COD的濃度比值與可生化處理的臨界值0.3十分接近，因此該廢水采用單一的生化處理法處理，很難達(dá)到排放要求。

2005年左右，糠醛生產(chǎn)企業(yè)為了“生產(chǎn)許可”，通常采用生化法附加膜過濾、壓力式活性炭吸附等處理技術(shù)，處理塔下廢水，雖能達(dá)到排放要求，但因污水處理系統(tǒng)運(yùn)行成本極高，加之中國(guó)能源價(jià)格不能反映資源稀缺和環(huán)境成本，使得許多企業(yè)鋌而走險(xiǎn)，“偷排”現(xiàn)象屢禁不止。社會(huì)反映強(qiáng)烈，環(huán)境污染嚴(yán)重。

2007年左右，“蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備”這項(xiàng)國(guó)家專利問世，并投入試運(yùn)行。由于它具有投資少、占地小、運(yùn)行費(fèi)用低及可將糠醛塔下廢水回收利用率達(dá)至100%的特點(diǎn)，所以2009年之后，已在吉林省糠醛生產(chǎn)行業(yè)得到廣泛使用，環(huán)境效益明顯。

2.1.1蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備

目前，吉林省糠醛工業(yè)企業(yè)全部采用“蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備”處理工藝廢水，且工藝廢水回收利用率能夠達(dá)到100%。

工藝流程是：利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為熱源，蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備的管程，對(duì)殼程的工藝廢水進(jìn)行加熱，使殼程的污水由液態(tài)轉(zhuǎn)換為汽態(tài)，蒸發(fā)器產(chǎn)出的汽水混合物進(jìn)入氣液分離器，氣相(水蒸氣和低沸物)用于糠醛生產(chǎn)的水解工藝，液相再返回蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)，作為熱源的蒸汽經(jīng)冷凝后送回鍋爐循環(huán)使用，產(chǎn)生的醛泥和廢渣可作為鍋爐燃料。工藝流程見圖1。

圖1　蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備工藝流程

2.1.2循環(huán)冷卻水水池

糠醛生產(chǎn)企業(yè)循環(huán)冷卻水水池通常采用地下或半地下方式建設(shè)，循環(huán)冷卻水水池主要負(fù)責(zé)給原液冷凝器、分醛冷凝器和精制冷凝器提供水源?？啡┥a(chǎn)企業(yè)一直以來均采用間接冷卻方式，正常情況下，循環(huán)冷卻水水溫較高，水質(zhì)清潔。但醛蒸汽中含有許多細(xì)小雜質(zhì)，極易阻塞換熱管，所以冷凝器在使用過程中須定期清洗，避免因換熱管阻塞而影響冷卻效果。若在清洗過程中操作不當(dāng)，或換熱管腐蝕、阻塞嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“跑醛”現(xiàn)象，造成循環(huán)冷卻水中污染物濃度超標(biāo)。如儲(chǔ)存的水水質(zhì)超過相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，且儲(chǔ)水設(shè)施又封閉不嚴(yán)，勢(shì)必造成環(huán)境污染。

2.1.3工藝廢水收集池

糠醛生產(chǎn)企業(yè)工藝廢水具有腐蝕性，溫度約為97℃，在排放到廢水收集池的過程中會(huì)有酸性蒸汽及異味產(chǎn)生。工藝廢水化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)的濃度極高，COD濃度通常在15000mg/L至25000mg/L之間，生化需氧量BOD濃度通常在4000mg/L至10000mg/L之間。

雖然，目前使用的蒸發(fā)式污水處理設(shè)備能夠使糠醛塔下廢水回收利用率達(dá)至100%，但工藝廢水在處理前必須經(jīng)過收集池收集(見圖1)。因此，工藝廢水收集池的防腐性和密閉性直接關(guān)系到環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2.2大氣污染物特征及控制現(xiàn)狀

眾所周知，糠醛生產(chǎn)企業(yè)在水解釜卸料過程中伴隨糠醛渣一同排入渣棚的大量酸性廢氣，業(yè)內(nèi)稱為“渣棚廢氣”。其廢氣污染物排放量約為糠醛生產(chǎn)企業(yè)廢氣污染物總排放量的90%，以設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為5000t糠醛/a，水解釜容積為15m3的企業(yè)為例，在正常生產(chǎn)情況下每天大約需排渣45次，廢氣產(chǎn)生量約為5.4萬(wàn)m3/d。吉林省糠醛生產(chǎn)企業(yè)均設(shè)有渣棚，但由于渣棚密閉性較差，同時(shí)糠醛生產(chǎn)企業(yè)對(duì)排入渣棚的大量廢氣及異味沒有采取任何技術(shù)手段進(jìn)行收集、處理。大量廢氣肆意排放，勢(shì)必造成空氣污染。

我國(guó)現(xiàn)已公開了兩種糠醛工業(yè)渣棚廢氣治理方法?！翱啡┥a(chǎn)噪音酸氣粉塵氣味治理法”，于2011年6月獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)；吉林省環(huán)境科學(xué)研究院提出的“糠醛工業(yè)含醛酸性廢氣污染控制裝置”，于2014年3月獲得國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)。

目前，吉林省只有長(zhǎng)春某糠醛有限公司于2014年采用“糠醛工業(yè)含醛酸性廢氣污染控制裝置”完成了示范工程施工?，F(xiàn)已正式投入使用，彌補(bǔ)了吉林省糠醛工業(yè)渣棚廢氣污染控制技術(shù)具體應(yīng)用的空白，經(jīng)權(quán)威部門檢測(cè)證明，環(huán)境效益十分明顯。

2.2.1糠醛生產(chǎn)噪音酸氣粉塵氣味治理法

工藝流程是：首先將水解釜排渣口使用相應(yīng)白鋼管線進(jìn)行并聯(lián)，使水解釜排渣工序中產(chǎn)生的氣渣混合物經(jīng)白鋼管線進(jìn)入氣渣分離裝置；通過氣渣分離裝置中的攪拌器(4臺(tái)、3.0kW耐酸電機(jī))將廢渣經(jīng)輸送皮帶(4.0kW皮帶運(yùn)輸機(jī)3套)送入鍋爐房作為燃料；約為120℃的廢氣進(jìn)入1200m3集氣氣囊后，采用引風(fēng)機(jī)(3.0kW耐酸引風(fēng)機(jī)1臺(tái))使廢氣經(jīng)管線進(jìn)入殼式冷凝器進(jìn)行冷卻，最終冷凝廢液進(jìn)入廢水收集池，由“蒸發(fā)式糠醛污水處理設(shè)備”等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行下一步處理。該方法將廢氣全部裝進(jìn)了布袋中，粉塵、氣味得到了有效控制。工藝流程見圖2。

圖2　糠醛生產(chǎn)噪音酸氣粉塵氣味治理法工藝流程

2.2.2糠醛工業(yè)含醛酸性廢氣污染控制裝置工藝流程

工藝流程是：氣渣混合物進(jìn)入全封閉渣棚(廢氣可擴(kuò)散空間<0.1%)；在引風(fēng)機(jī)(引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的廢液通過相應(yīng)管線送入廢水收集池)的作用下產(chǎn)生負(fù)壓，使含醛酸性廢氣由渣棚集氣口送入氣渣分離裝置；一方面經(jīng)氣渣分離裝置分離后廢渣送鍋爐房，另一方面渣棚的自然沉降后廢渣送鍋爐房，作為鍋爐燃料，氣渣分離裝置產(chǎn)生的廢液通過相應(yīng)管線送入廢水收集池；氣渣分離裝置分離后的廢氣進(jìn)入冷凝裝置，通過殼式冷凝器管程中的循環(huán)冷卻水將酸性廢氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，冷凝裝置產(chǎn)生的廢液進(jìn)入廢水收集池，收集后的廢液回用于糠醛生產(chǎn)中的配酸工序和進(jìn)入污水處理設(shè)備；冷凝排氣送回全封閉渣棚，進(jìn)行循環(huán)冷凝。工藝流程見圖3。

圖3　糠醛工業(yè)含醛酸性廢氣污染控制裝置工藝流程

2.3噪聲污染特征及控制現(xiàn)狀

糠醛生產(chǎn)企業(yè)為了便于收購(gòu)原材料，選址建廠通常都在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村，其噪聲污染物主要出自水解釜卸料時(shí)以及鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備和各類泵產(chǎn)生的噪聲。由于糠醛生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所需的配套電氣設(shè)備少、功率小，同時(shí)隨著低噪音電器設(shè)備的使用及相應(yīng)降噪技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得糠醛工業(yè)噪聲污染物對(duì)周邊環(huán)境影響較小。

2.4固廢污染特征及控制現(xiàn)狀

糠醛工業(yè)固廢污染物主要為糠醛渣和玉米芯在粉碎時(shí)產(chǎn)生的篩下物。生產(chǎn)糠醛的原料主要是玉米芯，玉米芯經(jīng)水解后，約有20%的多聚戊糖水解后生產(chǎn)糠醛，而仍約有80%的物質(zhì)(主要是纖維素)未被利用，形成酸性廢渣，業(yè)內(nèi)稱為“糠醛渣”。

糠醛生產(chǎn)需要大量蒸汽，鍋爐設(shè)備必不可少。1980年以前還沒有以糠醛廢渣為燃料的鍋爐，我國(guó)糠醛生產(chǎn)企業(yè)所用的鍋爐均為燃煤鍋爐，鍋爐額定蒸發(fā)量以4-6t/h為主。使用燃煤鍋爐進(jìn)行糠醛生產(chǎn)，不但會(huì)消耗大量的煤炭資源，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糠醛渣也毫無(wú)用處，只能采用堆放、填埋方式處理，不但浪費(fèi)土地，還可能污染地下水源。

1990年左右我國(guó)開發(fā)出以原煤和糠醛渣為燃料的混燒鍋爐，燃燒方式為層燃，司爐方式為手燒，額定蒸發(fā)量一般為4t/h。此種鍋爐雖然在燃廢渣方面有一定的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了煤渣混燒，解決了一部分因糠醛渣堆放而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，但整體上來看該爐型還存在著一些不足，現(xiàn)已經(jīng)被逐漸被淘汰。

目前，我國(guó)已成功研發(fā)出額定蒸發(fā)量一般為6～8t/h、以機(jī)械或半機(jī)械方式運(yùn)行、物料自動(dòng)烘干、自動(dòng)布料，還可滿足自備電站需要的完全燃糠醛渣的專用鍋爐。該鍋爐解決了以往爐型的煤渣混燒、熱效率低及司爐強(qiáng)度大等問題，得到了糠醛生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)可，現(xiàn)已被廣為使用。

現(xiàn)在，吉林省糠醛生產(chǎn)企業(yè)全部采用完全燃糠醛渣的專用鍋爐，將糠醛廢渣直接作為鍋爐燃料，由于新型鍋爐熱效率較高，糠醛渣通常會(huì)有剩余，一般糠醛生產(chǎn)企業(yè)會(huì)將剩余部分和玉米芯在粉碎時(shí)產(chǎn)生的篩下物銷售給相關(guān)企業(yè)，用來生產(chǎn)有機(jī)燃料或肥料，且供不應(yīng)求。

綜上得出：吉林省糠醛工業(yè)噪聲、固廢污染對(duì)周邊環(huán)境影響較小，水污染物還存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業(yè)污染控制的“死角”。

3結(jié)語(yǔ)

吉林省是我國(guó)擁有糠醛生產(chǎn)企業(yè)最多的省份。本文并結(jié)合吉林省糠醛工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)狀況和污染防治的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)吉林省糠醛工業(yè)水污染物、大氣污染物、噪聲和固廢的污染特征及控制現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析。研究認(rèn)為：吉林省糠醛工業(yè)噪聲、固廢污染對(duì)周邊環(huán)境影響較小，水污染物還存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，大氣污染物中的“渣棚廢氣”目前屬吉林省糠醛工業(yè)污染控制的“死角”。

隨著糠醛工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、污染控制技術(shù)及污染防治相關(guān)要求的不斷提升，可能會(huì)導(dǎo)致相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中原有的指標(biāo)落后于實(shí)際工況或后續(xù)相關(guān)法規(guī)的要求。因此，對(duì)吉林省糠醛工業(yè)污染特征及控制現(xiàn)狀進(jìn)行研究，并給出準(zhǔn)確定位，同時(shí)依據(jù)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、管理可操作的原則完善、升級(jí)吉林省糠醛工業(yè)污染物控制要求，勢(shì)在必行。

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Research on Furfural Industrial Pollution Characteristics

and Control Status in Jilin Province

WANH Yu

(Jilin Academy of Environmental Sciences，Changchun Jilin 130012，China)

Abstract：Jilin Province is the country with the largest number of furfural manufacturer provinces. In this paper，combined with the development trend of Jilin furfural industrial real production conditions and pollution prevention，Jilin Province furfural industrial water pollutants，air pollutants，noise pollution characteristics and control the status quo and solid waste were introduced and analyzed in detail. The author believes：Jilin furfural industrial sound，the slag has little effect on the surrounding environment of pollutants，water pollutants there are environmental risks of atmospheric pollutants in the “slag shed gas” is currently the case in Jilin furfural industrial pollution control “dead”.

Keywords：furfural industry；pollution characteristics；control status；Jilin Province

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)01-0142-03

作者簡(jiǎn)介：王玉，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槲廴痉乐渭夹g(shù)及環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策、法規(guī)

引用文獻(xiàn)格式：王玉.吉林省糠醛工業(yè)污染特征及控制現(xiàn)狀研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(1)：142-144.