硫酸盐法制浆臭气环境影响与环保措施
摘要：硫酸盐法生产本色浆的生产工艺主要包括制浆工艺和配套的碱回收工艺，在制浆蒸煮和碱回收过程中均会产生不同浓度的臭气，对大气环境产生一定的不良影响。本文主要以某公司硫酸盐制浆技改项目环境影响评价为例，简要介绍硫酸盐法生产本色浆过程中产生的臭气对空气环境的影响以及拟采取的环保治理措施。
关健词：硫酸盐法制浆；臭气；环境影响；环保措施
1 引言
硫酸盐制浆主要包括备料工段、蒸煮工段、洗选工段及配套的碱回收。硫酸盐制浆厂生产过程中产生臭气的主要工序是蒸煮工段和碱回收。公司采用的DDS置换蒸煮工艺，DDS工艺过程包括装料、温充、热充、升温/保温、置换、泵放等步骤。公司采用先进的数字控制技术，对偏流、槽区液位的预测、放锅过程堵塞预测等技术问题起到很好的预防作用，降低臭气的产生浓度。为减少蒸煮喷放臭气的溢出，减少废气污染，项目设置臭气回收系统，将小放气和槽罐废气收集洗涤后与蒸发工段臭气一起送碱回收炉燃烧。项目碱回收采用技术先进、成熟可靠的蒸发、燃烧、苛化工序处理制浆黑液，并在回收过程中加入芒硝(Na2SO4)，以补充生产过程中化学药品的损失。为满足生产、环保和节能的要求，车间采用成熟的国产板式降膜蒸发器、单汽包低臭型碱回收炉、白液压力过滤器、预挂式白(绿)泥真空过滤机等，并在设计中考虑了高、低浓度臭气的收集、输送和处理，在碱炉烟囱安装臭气自动燃烧器，当臭气在碱炉燃烧不完全或发生碱炉故障时，臭气自动燃烧会自动起动，避免臭气未经燃烧处理，直接外排对环境空气的影响。
2 臭气污染源分析
硫酸盐制浆臭气污染物质的排放点主要是蒸煮锅、喷放锅、洗浆设备、黑液蒸发系统、碱回收炉等。各排放点产生臭气浓度不同，臭气分为高浓度臭气与低浓度臭气，高浓度臭气来源于碱回收炉与石灰窑，属有组织排放源。低浓度臭气主要来源于蒸煮小放气、喷放放气、黑液提取及洗筛、蒸发站污冷凝水气提、各黑液槽等，属无组织排放。硫酸盐法制浆过程产生的气体排入大气形成独特的硫酸盐浆厂的臭味。臭气主要的成分为硫化氢（H2S）、甲硫醇（CH3SH）、甲硫醚（CH3SCH3）、二甲二硫醚（CH3SSCH3）等，统称为总还原硫（TRS）。项目采用间隙蒸煮工艺，每吨风干浆还原硫化物的产生情况见表1。
表1 硫酸盐浆厂排放的还原硫化物的数量 单位：kg/Adt
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3 臭气环境影响及环保措施分析
3.1 臭气中各污染物的理化性质及毒性
硫酸盐制浆臭气中主要污染气体的物理化学性质见表2。
表2 臭气污染物标准状态下的物理化学性质
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硫酸盐制浆臭气中，硫化氢毒性相当高，具有臭鸡蛋气味，除了会引起局部刺激外，还危害呼吸器官，会引起血液中毒现象；甲硫醇具有极大的恶臭味，一般有催眠作用，高浓度会麻痹中枢神经，人体反复吸入甲硫醇后，由于它与身体组织中的重金属有极强的亲和性，能使生命所必需的微量元素失去活性而排泄；甲硫醇能被皮肤吸收，长期接触有致癌作用，还能使人体蛋白质发生变质；二甲二硫醚有恶臭气味，易使中枢神经受损，但毒性较小，一般不会使人体中毒。
3.2 项目技改前臭气环境影响分析
项目技改前没有采取任何臭气治理措施，在进行项目技改环境影响评价时，对厂界臭气及硫化氢做了现状监测，厂界臭气浓度及硫化氢浓度监测值分别见表3和表4。
表3 厂界臭气浓度监测结果
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表4 厂界H2S浓度监测结果 单位：mg/m3
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监测结果表明：厂界臭气超标，对区域环境空气质量影响较大，影响周边居民的生活及身体健康；H2S浓度未超标，但由于H2S沸点很低（-59.6℃），非常容易挥发，并且嗅觉阈值极低（0.4～5ppb，折0.00067～0.008mg/m3），是极臭的气体。虽然H2S厂界浓度未超标，但已超过了人的臭觉阈值，也对厂界外居民产生了不利影响。
3.3 项目技改采取的臭气治理措施
项目拟配套建设的臭气收集、输送、洗涤与处理系统，采用碱液洗涤和燃烧的方式来减少臭气排放量。
（1）臭气收集
蒸煮臭气、蒸发站污冷凝水气提臭气、蒸发站蒸发罐臭气属高浓臭气；制浆车间洗浆机、泡沫槽，蒸发站各黑液槽、冷凝水槽及苛化各白液槽、绿液槽等散放的臭气属低浓臭气。一般每一散发源装设收集系统，并将散发源连接起来，进行集中处理。
（2）臭气输送
臭气输送过程中，高浓度不凝臭气（NCG）易发生爆炸。主要是由于高浓臭气混入空气，使NCG处于爆炸范围之内造成的。为了保证安全，臭气燃烧装置在设计时应防止空气漏入，系统的全部部件应当密封。在正常情况下气体的浓度在爆炸范围之外，但为了进一步防止发生火灾，在产生NCG的几个环节（比如蒸煮锅喷气点），应装有火焰防止装置，防止火灾扩散，减少管线设备损伤。为了防止NCG爆炸损伤管线，管线上应装有防爆板。工业标准规定，每30mNCG管线上装一块防爆板，且装在安全位置上，防爆板裂时要及时排空管线中的NCG。低浓度不凝臭气经过空气进一步稀释，可用普通管线输送。大量低浓度不凝臭气系统上，装有可燃物浓度监控器，保证在任何时候不凝气中的可燃物浓度低于爆炸限度。在系统投入运行、可燃物浓度超过爆炸下限的50%时，系统应进行排空或暂停，直到问题解决。
（3）臭气洗涤
臭气洗涤的目的在于除去臭气中的部分硫化物和残余水蒸汽，以便进一步回收硫和冷却气流，减少气流体积，同时要防止松节油烟雾引起燃烧装置故障。洗涤液可以用碱液或白液，用填料塔进行逆流洗涤。
（4）臭气燃烧
燃烧法是将收集的恶臭气体送到锅炉、石灰窑或碱回收炉内燃烧分解，也可用独立的燃烧器燃烧。
①石灰窑燃烧
石灰窑燃烧臭气的优点是白泥可以吸收SO2，排放的SO2可通过石灰窑烟气洗涤器去除；缺点是白泥吸收SO2的能力是有限的；石灰窑同时燃烧臭气和含硫量高的燃料，使SO2负荷过高，石灰窑SO2排放量大；臭气在石灰窑中燃烧，产生或加速石灰窑的结圈，难以使全部臭气全部燃烧分解完，外排臭气的浓度仍然较高。
②动力锅炉燃烧
动力锅炉燃烧臭气的优点是故障较少；缺点是燃烧臭气会增加锅炉SO2的排放量；锅炉后部的温度过低，低于160℃会产生亚酸雾，产生严重的腐蚀作用。
③碱回收炉中燃烧
碱回收炉燃烧臭气的优点：从理论上说，碱回收炉是燃烧臭气的最好地方。含硫臭气被燃烧热解，硫被转化成为熔融物Na2S，并且烟气中的SO2浓度比在石灰窑燃烧排气中低得多。碱回收炉燃烧臭气的缺点是必须要有周密的防爆预防措施，并且运行维护技术要求高。
④燃烧器中然烧
臭气可在专设的燃烧器中燃烧，优点是可与运行的其他设备分开，消除在工厂的生产设备中燃烧臭气的复杂性。其缺点是投资和运行费用较大、还必须增设SO2洗涤器，这将进一步增加投资和运行费用。
3.4 小结
在对各种臭气处理措施进行对比后，项目技改将蒸煮臭气、蒸发站污冷凝水气提臭气、蒸发站蒸发罐高浓度臭气与制浆车间洗浆机、泡沫槽、蒸发站各黑液槽、冷凝水槽及苛化各白液槽、绿液槽等散放的低浓臭气分别收集，经稀白液洗涤后与碱回收工序臭气一起风送至碱炉内燃烧。臭气运输过程中设有防爆装置火焰灭阻器。当碱回收炉发生故障时，系统自动起动安装在碱回收炉顶部的一个类似火炬的臭气燃烧器装置，大大降低了外排臭气的浓度。
4 结论
硫酸盐制浆臭气的产生环节较多，几乎贯穿整个硫酸盐制浆过程，臭气成分复杂、毒性大、环境影响大。针对各臭气产生环节，采取臭气收集措施，将臭气用碱液洗涤后输送到碱回收炉燃烧。经采取相应的臭气处理措施后，臭气浓度可大大降低，可以减轻臭气对环境的影响。
参考文献
[1]万金泉,马邕文.造纸工业环境工程导论.中国轻工业出版社.2005.8:71-87.
[2]蒋其昌.造纸工业环境保护概论. 中国轻工业出版社. 1990.12:197-198.
[3]刘秉钺.制浆黑液的碱回收.化学工业出版社.2006.8:159-168.
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