產(chǎn)品詳情
據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2014年底，我國高速公路總里程已超過11.195萬公里，位居世界第一，其中90%以上為瀝青路面，道路瀝青的年消耗量已達(dá)1500萬噸。作為公路建設(shè)的主要原材料，瀝青是由分子量不同的烴類及其衍生物組成的混合物，其中所含的有機(jī)烴類化合物，在儲存、加工、運(yùn)輸、拌合、攤鋪、壓實(shí)以及使用過程中，都會產(chǎn)生一定的揮發(fā)行為，損害人體健康和污染大氣環(huán)境。尤其是在瀝青攪拌站附近，瀝青煙氣的污染十分嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)因污染嚴(yán)重被責(zé)令瀝青攪拌站關(guān)停的報道。
瀝青成分
瀝青為固態(tài)的棕黑色多組分混合物，斷裂處有光澤。瀝青具有可燃性，加熱時呈流動性，并產(chǎn)生可燃性蒸汽。按其來源可分為石油瀝青、煤焦瀝青和木焦瀝青以及頁巖瀝青等。
瀝青既不能被蒸餾出來，又不能完全溶解在已知的一些有機(jī)溶劑中。研究人員使用有機(jī)溶劑將瀝青分離成不同類的組分，每類組分的化學(xué)成分與物理性質(zhì)相近，但不同類的組分對瀝青的基本性質(zhì)、感溫性、粘性都有不同的影響。對于道路瀝青，可用正庚（戊）烷將其分離成飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等四類組分。
飽和分通常由直鏈烴與支鏈烴組成，是一種非極性的稠狀油分。芳香分主要指瀝青中最小分子量的環(huán)烷芳香化合物，它作為膠溶瀝青質(zhì)的分散介質(zhì)。芳香分和飽和分都為油分，屬于瀝青中的輕組分，對瀝青具有潤滑和柔軟作用，油分含量越高的瀝青，軟化點(diǎn)較低，針入度則越大。膠質(zhì)主要充當(dāng)瀝青的擴(kuò)散劑或膠溶劑，它與瀝青質(zhì)的比例在一定程度上決定著瀝青是溶膠還是凝膠的特性。膠質(zhì)對瀝青的延性、粘性都有影響。瀝青質(zhì)被膠質(zhì)包裹形成膠團(tuán)，分散在飽和分與芳香分中，形成穩(wěn)定的膠體溶液。瀝青質(zhì)的存在能夠改善瀝青的高溫性能，一定數(shù)量的瀝青質(zhì)可以保證膠體溶液的穩(wěn)定性。
一般情況下，飽和分和芳香分占瀝青總量的60％左右，分子量在300-500之間；膠質(zhì)占瀝青20-30％，分子量范圍為500-1000；道路用瀝青中瀝青質(zhì)的含量在10％左右，分子量一般在1000以上。
瀝青煙組分
瀝青煙主要由氣、液兩相組成。液相部分是十分細(xì)微的揮發(fā)性冷凝物，粒徑多在0.1 ~1.0微米之間，氣相是不同氣體的混合物。表現(xiàn)狀態(tài)多為濃度不高又極為分散的煙霧。瀝青煙氣還有一個特點(diǎn)就是易粘附，在250℃以上易燃爆，瀝青煙氣中大部分是瀝青蒸氣，其凝結(jié)點(diǎn)較高（200℃），因此，在收集和輸送及消煙過程中易粘附于管道壁上形成液態(tài)至固態(tài)瀝青，難以消除，造成管道堵塞。
相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，路面攤鋪溫度達(dá)到180℃時，瀝青煙中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的濃度最高能夠達(dá)到10-12 mg/m3；而當(dāng)溫度上升到200℃時，瀝青煙VOCs的濃度最高能達(dá)到50 mg/m3。一般情況下，暴露在瀝青煙濃度達(dá)到0.75mg/L的環(huán)境下達(dá)到10-15分鐘，人體呼吸道和皮膚黏膜就會感受到劇烈的刺激，即使將濃度降低到0.005-0.01mg/L，也只是將耐受時間延長到幾個小時。
瀝青揮發(fā)性有機(jī)物的一百余種成分中包含咔唑、吡啶、萘、菲、蒽、酚等物質(zhì)，其中苯并芘類、蒽萘類、吖啶類、吡啶類、酚類等物質(zhì)對人體健康有嚴(yán)重危害。以實(shí)驗(yàn)室模擬氮?dú)庾鳛檩d氣、180℃下江陰70#瀝青產(chǎn)生的煙氣為例，將收集得到的氣相和液相經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀分析測定所得主要成分見下圖。
由上圖可知，（1）瀝青在氮?dú)庾鳛檩d氣的情況下，煙氣中的主要成分中有少量單鏈烷烴類和醇酯類以及氧、氮、硫化合物，大量含有較長支鏈的環(huán)烷烴類、烷基苯系化合物等物質(zhì)。（2）煙氣中H2S 含量較高，這主要是由瀝青中硫含量高引起。（3）煙氣易溶于苯（C6H6）、三氯甲烷(CHCl3）、四氯化碳（CCl4）等有機(jī)溶劑，具有親油性和強(qiáng)烈的憎水性。如與空氣中的氧氣反應(yīng)，容易生成復(fù)雜的液態(tài)烴類顆粒物和氣態(tài)烴類衍生物，產(chǎn)物中會有3，4 苯并芘致癌性物質(zhì)、噻吩、吡咯、多環(huán)芳烴等復(fù)雜的有機(jī)化合物。（4）抑制瀝青煙氣的產(chǎn)生，主要就是抑制烷類、環(huán)烷烴類等物質(zhì)的產(chǎn)生。
瀝青煙氣污染防治技術(shù)
由于瀝青路面在鋪設(shè)過程中VOCs釋放不集中，不可能全過程中進(jìn)行收集治理。因此，以下主要針對源頭控制（原料及工藝技術(shù)改進(jìn)）與攪拌站瀝青煙氣末端治理進(jìn)行詳細(xì)分析。
源頭控制
瀝青混合料溫拌技術(shù)：通過一定的辦法，在較低溫度下對瀝青混合料進(jìn)行拌和及施工，使瀝青的粘度降低，這樣可以有效減少瀝青在高溫下釋放的有害氣體和顆粒，而且能夠使瀝青混合料性能滿足熱拌和瀝青混合料性能的規(guī)范指標(biāo)。目前，國內(nèi)外采用的技術(shù)方法有以下四種：
（1）使用瀝青降粘劑
目前，世界范圍內(nèi)普遍使用的一種瀝青降粘劑是Sasobit，它是一種合成的直鏈脂肪碳?xì)浠旌衔?，它的主鏈?0~115個碳原子形成，溫度超過115℃時就會在瀝青中溶解。
（2）沸石降粘技術(shù)
沸石具有架狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為三維鋁氧四面體和三維硅氧四面體，它們排列成一定規(guī)律的晶體骨架。德國Eurovia 公司生產(chǎn)的一種人工合成沸石Aspha-Min，是一種比表面積較大的聯(lián)通多孔結(jié)構(gòu)的白色超細(xì)粉末，能夠吸收20%以上的水分。與瀝青混合后，它釋放出的水分會使膠結(jié)料的體積產(chǎn)生膨脹，從而形成泡沫瀝青，使瀝青能在較低的溫度下對集料進(jìn)行有效覆蓋，這樣能夠使混合料的拌和溫度降低。
（3）泡沫發(fā)泡降粘技術(shù)
這種技術(shù)的關(guān)鍵在于溫度為110℃左右，將軟質(zhì)瀝青與石料充分拌和，讓軟質(zhì)瀝青完全覆蓋在石料表面，然后再將硬質(zhì)瀝青以泡沫瀝青的形式噴入并迅速拌和。在此過程中必須保證集料表面沒有水分存在。為了進(jìn)一步降低拌和溫度，研究人員研究了采用泡沫瀝青制備半溫瀝青混合料的技術(shù)。它可以將拌和溫度控制在低于100℃，全部瀝青結(jié)合料以泡沫形式加入，這種技術(shù)得到瀝青混合料的使用期限與熱拌和得到的瀝青混合料相當(dāng)，但是抗剪性能不如熱拌和瀝青混合料。
（4）乳化瀝青溫拌技術(shù)
以特殊的乳化瀝青代替目前使用的熱瀝青，可將拌和溫度設(shè)定在100℃左右，乳化瀝青中的水在拌和時以水蒸氣的形式揮發(fā)至空氣中，該技術(shù)主要采用高含量的乳化瀝青，它可以使拌和與壓實(shí)溫度降低，而且外觀與熱拌和瀝青混合料相同，但是乳化瀝青的乳化劑成本較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。
使用抑煙劑改性瀝青混合料：
目前，主要是控制瀝青混合料遇明火燃燒時釋放的有害氣體，將瀝青加熱到一定溫度后，添加一些阻燃劑，通過高速剪切與瀝青充分混合后即可起到一定的抑煙效果。常用的抑煙劑有無機(jī)的氮類、銻化合物類（如三氧化二銻）、硼化合物類（如硼酸鋅）、鎂化合物類（如三氧化二鎂）、鋁化合物類（如氫氧化鋁）等，有機(jī)化合物類分為磷系和鹵系兩個系列，常用的有SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）和PE（聚乙烯）。
末端治理
廣東省公路管理局茂名瀝青儲運(yùn)中心分別嘗試了不同的瀝青熱發(fā)煙氣處理方法，但發(fā)現(xiàn)均存在著不同的問題。
（1）靜電捕集法
靜電法凈化工藝容易造成瀝青過多積聚在陽極板上，需要對除塵器內(nèi)部定期進(jìn)行刮除，降低了凈化效率，影響了凈化效果。盡管對該工藝進(jìn)行了改進(jìn)，把熱管換熱器和靜電除塵器有機(jī)結(jié)合起來，雖然工藝有了一定的改進(jìn)，但是仍然存在如下缺點(diǎn)：對煙溫要求較高、增加了污水處理設(shè)備和維修費(fèi)用、長期運(yùn)行凈化效率降低。
（2）低溫等離子體除塵技術(shù)
該方法高效實(shí)現(xiàn)了除塵、脫S、脫N一體化，有機(jī)污染物VOCs消除率可達(dá)85 %，可以收集0.001~0.01 微米級的超細(xì)塵粒，把煙塵從空氣中分離出來。但是存在以下缺點(diǎn)：適應(yīng)性不強(qiáng)、能耗大、設(shè)備使用壽命短、安全性能低等。
（3）文丘里捕集器吸收與高溫焚燒組合工藝
為了徹底消除瀝青煙氣中的有害物質(zhì)，減少瀝青煙氣對環(huán)境的污染，茂名瀝青儲運(yùn)中心開發(fā)了文丘里瀝青煙捕集器吸收與高溫焚燒瀝青煙氣的組合凈化工藝。其主要特點(diǎn)是：(1)吸收和焚燒法并用。既避免了吸收法凈化效率不高的缺點(diǎn)，同時，由于吸收法去除了煙氣中夾帶的部分溶劑，而提高了焚燒的效果，降低了焚燒的負(fù)荷。(2)利用相似相容原理。采用合適的溶劑，通過文丘里噴射器與瀝青煙氣充分混合，吸收其中的有害物質(zhì)，吸收法效率可達(dá)到70 %左右。(3)對于剩余的有害煙氣，通過風(fēng)機(jī)引入焚燒爐高溫焚燒。
來自各儲罐和加工設(shè)備的瀝青煙氣通過管道進(jìn)入放空冷卻器。由于瀝青煙氣在上升的同時不可避免的夾帶部分溶劑。為了減少溶劑的損失，同時降低瀝青煙氣凈化系統(tǒng)的工作負(fù)荷，設(shè)置了放空氣體冷卻器，將放空氣體冷卻到50 ℃以下，從而使大部分的揮發(fā)溶劑得以回收?；厥盏囊合嗳軇┓祷氐窖b置的回收溶劑罐循環(huán)使用。沒有被冷卻下來的瀝青煙氣通過文丘里瀝青煙捕集器的抽力作用，在捕集器中與循環(huán)溶劑逆向接觸進(jìn)行洗滌，為徹底消除瀝青煙氣對環(huán)境的污染，未被洗滌的瀝青煙氣進(jìn)行煙氣焚燒爐進(jìn)行焚燒，最終達(dá)到無害排放。但在工業(yè)生產(chǎn)一段時間后，發(fā)現(xiàn)該方法存在投資大、設(shè)備復(fù)雜、有二次污染、能耗高、設(shè)備維護(hù)復(fù)雜、系統(tǒng)阻力大等弊端，不能穩(wěn)定長期運(yùn)行，最后放棄該方法。
經(jīng)過反復(fù)研究論證，茂名瀝青儲運(yùn)中心采用了曝氣生物濾池來處理瀝青熱發(fā)煙氣。其生物處理過程主要包括以下三個步驟：
(1)氣-液擴(kuò)散，瀝青煙氣中的有機(jī)污染物通過氣-液界面由氣相進(jìn)入到液相；
(2)液-固擴(kuò)散，多環(huán)芳烴、苯酚、酯和酞胺等大氣污染物向微生物膜表面擴(kuò)散，污染物質(zhì)被微生物處理；
(3)生物氧化，微生物將瀝青煙氣氧化分解，氮或磷等營養(yǎng)物質(zhì)最終會被吸收。
曝氣生物濾池把生物氧化機(jī)理和深床過濾機(jī)理有機(jī)結(jié)合起來。相比于活性污泥法和生物膜法，曝氣生物濾池兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)投用一段時間后，發(fā)現(xiàn)該方法具有投資小、設(shè)備簡單、不存在二次污染、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低、系統(tǒng)阻力小、能穩(wěn)定長期運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
此外，國內(nèi)某路機(jī)公司開發(fā)了“粉裹煙”干法凈化技術(shù)，巧妙利用瀝青攪拌站回收粉對瀝青煙進(jìn)行吸附。吸附完瀝青煙的廢粉可作為原材料，按比例添加到瀝青混凝土生產(chǎn)中，從而達(dá)到煙氣凈化、煙、粉循環(huán)利用的目的。同時，該技術(shù)還可直接用來處理洗鍋料揚(yáng)塵。瀝青煙凈化工藝流程如下：
當(dāng)瀝青料運(yùn)輸車輛進(jìn)入裝車區(qū)，快速堆積門通過雷達(dá)感應(yīng)自動升降。
卸料時所產(chǎn)生的瀝青煙被①高效瀝青煙捕集系統(tǒng)捕集，和②瀝青煙吸附系統(tǒng)中的回收粉在煙氣混合器中充分吸附、混合，再進(jìn)入③除塵系統(tǒng)。
脈沖除塵器通過壓差來控制布袋脈沖清灰周期，以保證濾袋能夠得到一層穩(wěn)定粉層的保護(hù)，避免焦油對濾袋的損害。④達(dá)標(biāo)尾氣通過煙囪排入大氣。
吸附完瀝青煙的回收粉經(jīng)脈沖清灰進(jìn)入⑤廢粉回收系統(tǒng)，作為原材料，按比例添加到瀝青混凝土生產(chǎn)中。
經(jīng)第三方檢測，裝車區(qū)瀝青煙凈化系統(tǒng)排氣筒出口的顆粒物與瀝青煙排放濃度均小于檢出限，遠(yuǎn)低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)60mg/m3與75 mg / m3。
