隨著國家對環保排放的要求越來越嚴格，傳統瀝青攪拌站向綠色環保方向轉型成為必然的趨勢。文章著重介紹了瀝青攪拌站的國內外環保現狀，闡述了瀝青煙塵的防治措施及其優劣勢對比，分析研究了“混合除塵-UV、低溫等離子聯合凈化技術”在江蘇某瀝青攪拌站中的應用情況，可作為攪拌站瀝青煙氣治理的技術參考。
瀝青攪拌站在瀝青儲存、保溫、加熱、混合料攪拌、儲存和卸料裝車以及運輸的過程中，會逸散大量的瀝青煙氣。瀝青煙氣的釋放不僅劣化瀝青性能，還會對人體健康和環境帶來極大的危害[1]。除了粉塵、氮氧化物、硫氧化物外，瀝青煙中還含有大量的多環芳烴(PAHs)，包括苯并芘(BaP)、咔唑類和蒽類衍生物等多種強致癌物質[2,3]。瀝青煙顆粒的直徑大致在0.1~1m左右，最小的僅0.01m。泄露在空氣中的瀝青煙極易附著在飄塵表面，一方面容易被人體吸入危害健康，另一方面被污染的飄塵沉積在地面可能會污染地表水體和土壤，玷污周圍動植物健康的生存環境[4]。
隨著“一帶一路”綠色發展國際聯盟和“無廢城市”的試點建設，地方政府對各環保排放指標逐步收嚴。多地出臺了大氣污染控制政策，規范“三廢”排放要求，加強環保監督和違規排放懲罰力度，有效推進污染防治工作。瀝青攪拌站混合料的生產排放也受到嚴格限制，因此，對瀝青煙氣展開凈化治理工作是對瀝青攪拌站環保達標的基本要求。本文針對瀝青攪拌站在國內外的環保現狀，分析對比了幾種常見煙塵防治措施的優缺點，并指出其存在的問題，為研究設計各工況下的瀝青煙塵凈化工藝設備提供了依據。
美國每年大約要生產和鋪設5~5.5億t瀝青混合料，現有大約4500個瀝青攪拌站[5,6]。美國《清潔空氣法》(CAA)要求污染氣體的排放必須獲得專門的許可證，新建瀝青攪拌站或現有攪拌站改造必須通過審查，其排放量必須滿足國家有害空氣污染物排放標準(NESHAP)和各州各地區的排放要求及控制技術要求。在嚴格的法律法規和排放標準管控下，美國瀝青工廠的排放量比較低，溫室氣體的排放也控制得非常好。據美國國家瀝青路面協會(NAPA)統計，自1970年以來，瀝青行業已經將總排放量減少了97%，但瀝青產量增加了250%。2000年，美國國家環境保護署(EPA)對熱拌瀝青攪拌站作了調查評估報告，認為瀝青攪拌站只是工業污染的次要來源[7]。但是，氣味排放是瀝青路面行業非常關注的問題，在瀝青攪拌站的施工運行或鋪路作業期間散發的熱拌瀝青的惡臭味會嚴重影響周圍環境的舒適性，對于工人來說，長期接觸無疑是非常有害健康的[8]。EPA自1972年以來定期更新AP-42排放因子數據庫，2004年AP-42第11章節新增了瀝青攪拌站的排放因子和研究報告，為瀝青攪拌站污染氣體排放量的計算提供理論依據[9,10]。AP-42排放因子數據庫中涉及瀝青攪拌站的主要特征。排放因子數據庫如表1所示[10,11]。
2018年底，歐洲瀝青路面協會(EAPA)發布了歐洲2017年瀝青行業的生產行業數據[12]。歐盟所有成員國2017年熱拌和溫拌瀝青的總產量增加了2.339億t，同比增長3.1%，已經是第3年持續增長，其中土耳其成為歐洲的瀝青生產國。截至2017年底，歐盟28國現有固定式瀝青攪拌站3529個，移動式攪拌站790個。隨著瀝青工業的蓬勃發展，歐盟出臺了相關法規政策及標準來限制瀝青混合料生產及施工運行中排放出的有害氣體。歐洲議會和理事會從2003年開始對有機化學工業現有的污染控制技術進行調查，2017年更新了第2版報告[13]。2007年，EAPA根據歐盟當前的現狀發布了瀝青路面生產可行技術的環境指南(BAT)，明確說明了瀝青攪拌站排放的有害污染物包括煙塵、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、TOC、噪聲、氣味、多環芳烴(PAH)等，限值測量的相關標準和具體數值如表2所示[14]。2010年歐盟更新了工業排放(綜合污染防治)(2010/75/EU)，這是歐盟管控工業設施污染物排放的主要工具，然而并未明確地對瀝青攪拌設備的排放有明確的限值要求。2016年歐洲瀝青路面協會和歐洲環境局(EEA)又聯合發布了《EMEP/EEA大氣污染物排放清單指南》。
在瀝青攪拌行業的管控方面，加拿大安大略省有自己一套的監管方法。2013年，安大略省瀝青路面委員會(OAPC)為苯并芘制定了行業標準并于2016年7月進行了更新，在2019年又提出了新版的《瀝青混合料工業技術標準》(征求意見稿)，涉及42種揮發性有機物(VOCs)、19種金屬及其化合物、苯并芘、碳氧化物、二氧化硫、氮氧化物和懸浮顆粒物(＜44m)，要求確保每套瀝青攪拌設施能對這些污染物進行凈化去除。荷蘭在2007年發布的一份聯邦文件《荷蘭空氣排放指南》(NeR)，規定了大多數排放到空氣中的物質的排放上限，并對特定活動和行業分支(如瀝青混合料行業)作出了特別規定。對于顆粒物的排放，現有的帶式除塵器必須滿足30mg/m3的排放要求；瀝青攪拌設備必須對排放的PAHs進行充分燃燒處理，對于氣味還指出了其來源和具體的氣味消除措施等[15,16]。
我國瀝青攪拌站的發展起步較晚，早期瀝青混合料攪拌設備主要以小型設備為主。近年來數據顯示，截至2016年我國瀝青產量和儲量超越美國躍升1位，占世界瀝青總量的1/4。這不僅使得瀝青混合料攪拌設備需求不斷增長升級，還催生了一大批瀝青混合料攪拌設備制造企業。據不統計，我國現有的瀝青混合料攪拌設備制造企業超過60余家，現有不同型號的瀝青混合料攪拌設備超過1萬套，其中90%以上都是間歇式設備。
由于中國環境污染問題的持續惡化，自2016年起，多省市尤其是京津冀及其周邊地區的瀝青攪拌設備被停產整頓，責令整改升級環保裝置進行污染排放的達標治理[17]。我國現行的國家大氣污染物排放標準體系中共有39項現行標準，涉及瀝青攪拌站排放污染物的國家標準有《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)、《惡臭污染物排放標準》(GB14554-1993)、《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)和《工業爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)。鑒于國內環保政策的收嚴，我國的地方標準發展迅速，各地區各行業的環保標準相繼出臺。與國標相比，地標中排放限值的制定更為嚴格，有的接近甚是超過某些國際標準。北京、上海、廣東、天津等經濟發達地區出臺的《大氣污染物綜合排放標準》、《工業爐窯大氣污染物排放標準》、《鍋爐大氣污染物排放標準》等中PM顆粒物、SO2、NOx、非甲烷總烴/VOCs、瀝青煙、苯并芘、臭氣等指標的濃度限值都有逐步收嚴的趨勢。另外，針對瀝青攪拌站污染物排放的特殊性，2018年，北京市專門發布了《北京市瀝青混合料攪拌站綠色生產技術指南》(BJJT/J124-2018)，中國工程機械協會還牽頭起草了《瀝青混合料攪拌設備環保排放限值》。
為貫徹實施“十三五”規劃綱要，國家發布了《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》(2016版)，提出大力發展*節能環保產業及大氣污染防治服務等產業，包括除塵技術裝備、脫硫脫硝設備、VOCs凈化工藝及設備、低頻噪聲設備、環境監測設備等，為環保產業鏈的優化升級提供了良好的政策環境。作為瀝青混合材料的加工設備，瀝青攪拌站在生產加工運行時會釋放出大量的粉塵、瀝青煙氣、臭氣和噪聲等，尤其是“看得見”、“聞得見”的煙塵無組織排放問題已然成為亟待解決的行業問題。
(1)冷配區除塵。冷配區上料和輸送是瀝青攪拌站廠區產生粉塵的主要原因。一般在冷料區配備獨立的除塵系統，利用雷達自動感應抽風系統和防塵封閉系統將冷料區形成負壓，防止粉塵飄散泄露，并對冷料倉上料及冷骨料通過不同皮帶銜接傳送過程中的落腳處加設粉塵吸附裝置，高效收集冷料倉裝載機上和皮帶運輸時產生的粉塵并運送至獨立袋式除塵器。
(2)攪拌站主樓除塵。在主樓進行骨料篩分、計量、混合料攪拌和成品倉運輸裝車等操作時，也會產生一定量的粉塵，應在這些敏感樓層設置負壓集塵點。收集的粉塵通過一級慣性除塵和二級布袋除塵串聯凈化，離線清灰的粉塵可以回收再利用。同時在排粉口安裝回收粉噴霧加濕裝置，減少回收粉塵時揚塵的排放。
(3)全站封閉系統+優化收集系統。建立瀝青攪拌站的攪拌主樓、冷料上料點和裝車區的全封閉系統可將難以控制的粉塵無組織排放進行有組織的控制處理。安裝快速卷簾門將裝車區的車道密封并加長車道、配備噴霧抑塵裝置或移動式抑塵車、優化升級集塵罩的覆蓋面積和負壓空間等可有效防止持續作業引起的揚塵，尤其是裝車區的煙塵逸散難題。收集的粉塵通過負壓管道進入主布袋除塵器凈化處理。
(4)加強廠區管理。制定適宜高效的生產制度，規范施工操作流程，盡可能將生產物料封閉干燥存放，及時清理撒落物或碎片，減少非正常工況下因天氣、人為外因引起的粉塵無組織排放。廠內車輛駕駛盡可能做到慢速平穩，及時在有揚塵的道路上灑水或噴霧，抑制因車輛行駛時產生的揚塵。
針對瀝青煙的末端治理，目前主要有回收類技術和消除類技術兩類。回收類技術主要有分離法、吸收法、吸附法和冷凝法；消除類技術主要包括燃燒法、低溫等離子法、光催化氧化法和生物凈化法。表3梳理了各凈化方法的優缺點及適用工況。從攪拌站煙氣的組分、回收價值、二次污染、凈化技術的可行性、安全性和經濟性等方面考慮，不推薦使用吸收法和膜分離法。對于冷凝法，儲罐區可繼續沿用該技術；對于吸附法，目前常用的吸附劑是活性炭，但由于目前吸附劑的脫附技術不成熟，活性炭需要定期跟換等需要很高的維護費用，如采用其他的吸附劑也需要考慮二次污染的處理問題；生物法處理廢氣是在污水治理的基礎上發展起來的，在國外有一定的應用規模，生物法能耗低，沒有二次污染，但生物法占地面積大、凈化周期長、對凈化環境要求高以及微生物菌群的培養需要耗費較多時間，對整個系統的溫度、壓強、酸堿環境和碳源等要求嚴格，其凈化周期、運行精細度等不適合生產相對粗放的瀝青攪拌站，暫不推薦在攪拌站瀝青煙氣的凈化應用；燃燒法是處理瀝青煙氣的高效手段，但直接引入烘干滾筒燃燒煙氣量大，破壞原有的燃燒-烘干-除塵系統，影響整機的生產效率；低溫等離子、UV光催化是目前各攪拌站廠家主推的凈化技術，但單一的治理技術難以達到治理要求，需要采用多技術組合對瀝青煙氣進行凈化。通常UV光催化氧化技術和低溫等離子技術協同使用能明顯提高凈化瀝青煙的效率，煙氣在進入UV光催化設備前也應進行一定的預處理，否則粘附在UV燈管上的粉塵等會對后期設備運行和維護工作造成一定的影響。
通過對比分析瀝青煙處理措施的優缺點，提出1種瀝青攪拌站干式高效三相凈化工藝，該工藝已在江蘇某工地應用。江蘇某瀝青攪拌站項目的生產規模為年平均生產瀝青混合料90萬m3/a，粉塵的排放量為2t/a，產生瀝青煙氣0.25t/a。瀝青由熱油泵從瀝青的加熱貯罐中抽出送至計量缸和攪拌鍋，加熱罐和瀝青混合料的溫度為140℃~170℃，瀝青罐和成品倉是攪拌站產生瀝青煙氣的主要場所。根據攪拌站瀝青煙氣的排放量、環保排放標準、煙氣性質等因素，最終選擇了混合除塵-UV/低溫等離子聯合凈化技術來處理瀝青煙氣。
該攪拌站的瀝青煙凈化系統由除塵和煙氣凈化兩大模塊組成，其工藝流程圖如圖1所示。收集的瀝青煙塵進入除塵模塊中的混合裝置，利用二級回收粉裹附瀝青煙油滴，一部分粉油顆粒在重力的作用下從混合裝置的排灰口排出，另一部分在負壓的作用下進入袋式除塵器，粒徑較大的粉油顆粒基本被過濾。對剩下游離的瀝青油煙和顆粒物進行預處理，離心除霧和靜電吸附可利用離心力將瀝青煙油滴去除，施加高壓電場將離心后的煙氣電離生成大量的正、負離子，使其向電暈極、沉淀極移動被吸附去除。瀝青煙中的輕質組分惡臭氣體和VOCs則經過UV光催化和低溫等離子一體凈化機被分解，廢氣通過引風機和煙囪達標排放。
整個系統的凈化效率達到93.8%，運行后的袋式除塵器如圖2所示，均無瀝青煙粘附現象，袋式除塵器的回收粉中出現微量瀝青油滴。從流程圖上看該工藝屬于干式凈化，無污水、污泥等二次污染產生，可對瀝青煙油滴、粉塵、惡臭氣體和VOCs等進行三相凈化。UV在前低溫等離子置后的設計能提供一定量的臭氧協同等離子催化氧化有毒有害氣體，提升了凈化效率并且降低了等離子設備的安全隱患。瀝青煙氣凈化系統的運行大大減少了生產現場的煙氣，不但去除了瀝青煙的異味和有毒有害成分，避免了二次污染，而且極大的改善了員工的操作環境，同時也減少了對周邊大氣的污染。
綜上所述，瀝青煙的成分復雜，來源較分散，嚴重影響人體健康與周圍環境，瀝青煙塵的有效凈化尤為重要。瀝青煙塵的凈化方法多種多樣，但最終目的都是使各特征污染物的排放達到國家和地方環保標準。選取何種方法和工藝來治理瀝青煙取決于攪拌站具體的工況條件和經濟條件。一般采取兩種或多種方法的組合對瀝青煙進行預處理和深度處理，能夠有效提升瀝青煙塵的凈化效率。各生產企業應綜合分析各處理方案的利弊，合理確定瀝青煙氣處理方法。本文結合瀝青攪拌站的國內外環保現狀和瀝青煙的主要防治措施，對比分析了凈化方法的優劣勢，詳細介紹了江蘇某瀝青攪拌站的混合除塵-UV/低溫等離子聯合凈化技術工藝流程特點，為選擇更有效的瀝青煙凈化工藝提供了參考。
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