印刷行業(yè)VOCs排放控制與治理現(xiàn)狀探究

陳森陽(yáng)

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，包括非甲烷烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、含氧有機(jī)物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物和含硫有機(jī)物等，是形成臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物，VOCs排放還會(huì)導(dǎo)致大氣氧化性增強(qiáng)，且部分VOCs會(huì)產(chǎn)生惡臭[1]。VOCs排放源一般分為自然源和人為源兩大類，人為源主要有工業(yè)源、交通源以及生活源，其中工業(yè)產(chǎn)生源是人為源VOCs最主要的排放源頭，而建筑、石油、化工及溶劑使用等所占比例最大。根據(jù)2013年國(guó)家環(huán)保部組織的調(diào)查結(jié)果顯示，印刷行業(yè)使用溶劑產(chǎn)生的VOCs排放量占總排放量的6%[2]?！丁笆濉睋]發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》將印刷行業(yè)列入VOCs污染防治重點(diǎn)行業(yè)，明確提出要深入推進(jìn)印刷行業(yè)VOCs綜合治理。因此，控制印刷行業(yè)VOCs達(dá)標(biāo)排放至關(guān)重要，而選擇合適的VOCs控制與治理方法也成為VOCs達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵。本文從印刷過(guò)程中VOCs廢氣來(lái)源分析，分別從源頭控制、過(guò)程管理和末端治理等方面提出對(duì)應(yīng)的防治措施，以期促進(jìn)印刷行業(yè)VOCs廢氣規(guī)范治理。

印刷行業(yè)VOCs排放源分析

印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷（包括柔版）、凹版印刷和孔版印刷，常見(jiàn)的工藝流程一般包括：調(diào)墨、印刷、烘干、復(fù)合等。印刷、烘干以及印后加工工序是產(chǎn)生VOCs的重要環(huán)節(jié)，印刷過(guò)程中使用的油墨、清洗劑、洗車水含有有機(jī)溶劑，潤(rùn)版液也常用有機(jī)溶劑作為添加劑，印后使用黏合劑的復(fù)合過(guò)程、印后的覆膜工序和上光工序也會(huì)造成大量的VOCs排放。

雖然印刷工藝各不相同，但是VOCs來(lái)源和排放方式卻基本一樣，一般來(lái)源于所使用的大量的原輔材料，如油墨、清洗劑、稀釋劑、潤(rùn)版液和粘合劑等。排放途徑一般包括油墨調(diào)配過(guò)程溶劑揮發(fā)、印刷過(guò)程油墨溶劑揮發(fā)和烘干階段、印后復(fù)合過(guò)程及設(shè)備清洗過(guò)程等，圖1為印刷生產(chǎn)工藝流程中VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)[3]。

圖1印刷生產(chǎn)工藝流程中主要VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)

印刷行業(yè)VOCs源頭控制

印刷行業(yè)VOCs源頭控制，是指通過(guò)采用無(wú)VOCs或低VOCs的原輔材料來(lái)減少的VOCs輸入量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中VOCs廢氣的減排。對(duì)于印刷行業(yè)，提高清潔生產(chǎn)水平，從源頭上減少VOCs的產(chǎn)生量，可以從根本上降低VOCs的排放量。

控制原輔材料VOCs含量，包括推廣使用通過(guò)中國(guó)環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的油墨、膠水、清洗劑等環(huán)境友好型原輔料，如在印刷工藝中推廣使用無(wú)苯油墨、水性油墨、植物基油墨和輻射固化油墨（如UV固化油墨和EB油墨）；采用適用于高速輪轉(zhuǎn)平版印刷機(jī)的無(wú)醇或低醇潤(rùn)版液 （醇含量不多于5%)；承印物清洗、設(shè)備洗車時(shí)采用低揮發(fā)和高沸點(diǎn)的清潔劑（環(huán)保洗車水或W/O清洗乳液等）替代汽油、煤油等清洗溶劑。

印刷行業(yè)VOCs過(guò)程管理

過(guò)程管理是指企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)有效措施來(lái)減少VOCs廢氣逸散的管控。對(duì)于印刷行業(yè)，過(guò)程管理可以從三方面著手：

1.改進(jìn)生產(chǎn)工藝和管理措施

使用先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，如采用無(wú)溶劑復(fù)合工藝替代干式復(fù)合工藝，建立實(shí)施印刷油墨控制程序，集中配墨，定量發(fā)放，采用中央供墨系統(tǒng)；推廣使用自動(dòng)油墨刮平機(jī)、自動(dòng)洗膠布裝置；軟包裝復(fù)合工藝推廣無(wú)溶劑的預(yù)涂膜覆膜技術(shù)；對(duì)烘干過(guò)程，要采取循環(huán)風(fēng)烘干技術(shù)，同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)采用密閉型生產(chǎn)成套裝置。規(guī)范管理措施，如印刷、覆膜和上光作業(yè)結(jié)束應(yīng)將剩余的所有油墨 （光油或膠水）及含VOCs的輔料及時(shí)送回調(diào)配間或儲(chǔ)存間等。

2．建立VOCs廢氣收集系統(tǒng)

所有產(chǎn)生VOCs污染物的印刷生產(chǎn)工藝裝置或區(qū)域應(yīng)配備有效的廢氣收集系統(tǒng)，一般包括調(diào)配廢氣、涂墨廢氣、上光廢氣、涂膠廢氣和烘干廢氣。對(duì)油墨、膠粘劑等有機(jī)原輔材料調(diào)配和使用等，要采取車間環(huán)境負(fù)壓改造、安裝高效集氣裝置等措施。

3．調(diào)節(jié)VOCs廢氣的風(fēng)量和濃度

常用的技術(shù)有循環(huán)風(fēng)回用技術(shù)、LEL控制技術(shù)、ESO節(jié)能減排綜合控制系統(tǒng)、中間廢氣二次利用技術(shù)等。其中ESO的控制系統(tǒng)屬于國(guó)內(nèi)環(huán)保企業(yè)的非常大的技術(shù)創(chuàng)新，正在示范和應(yīng)用的過(guò)程中，ESO控制系統(tǒng)將廣泛應(yīng)用到塑料彩印的軟包裝企業(yè)印刷、干法復(fù)合等工序中，從而使這些工藝中的VOCs治理成本得到降低、治理效率得到提高[4]。

印刷行業(yè)VOCs末端治理

常見(jiàn)VOCs的末端治理技術(shù)一般分為兩大類，即回收技術(shù)和銷毀技術(shù)。回收技術(shù)一般包括吸附、吸收、冷凝及膜分離法等；銷毀技術(shù)主要有直接焚燒、催化燃燒、低溫等離子體破壞、光催化氧化和生物法等[5-7]，具體如表1所示。

表1常見(jiàn)VOCs末端治理技術(shù)

（續(xù)表 1）

總體而言，在印刷行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的有吸附回收技術(shù)、吸附濃縮技術(shù)、催化燃燒技術(shù)等。由于印刷行業(yè)含VOCs廢氣的排放情況非常復(fù)雜，利用生物法中處理印刷行業(yè)有機(jī)廢氣大都還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段[8]；膜分離法由于處理速度較慢，維護(hù)也很困難，在處理有機(jī)廢氣中目前也還處于實(shí)驗(yàn)階段；吸收法采用的吸收劑技術(shù)含量高，吸收劑需要再生、循環(huán)使用，要配套吸收劑的熱脫附及吸附氣體的低溫冷凝設(shè)施，能耗較高，經(jīng)濟(jì)適用性較差，在印刷行業(yè)中也少有應(yīng)用案例；光催化氧化因存在反應(yīng)速率慢，光子效率低、催化劑失活和難以固定等缺點(diǎn)，要投入實(shí)際應(yīng)用還有待繼續(xù)研究；低溫等離子技術(shù)在國(guó)際上屬于高端技術(shù)與工程的項(xiàng)目，目前大多還是采取實(shí)驗(yàn)的方式，還需要技術(shù)的改進(jìn),沒(méi)有完全在處理廢氣上實(shí)現(xiàn)廢氣處理工業(yè)化[9]。

在處理印刷VOCs廢氣過(guò)程中，對(duì)于溶劑種類單一的印刷廢氣如出版物凹版印刷、軟包裝復(fù)合工藝排放的甲苯、乙酸乙醋溶劑廢氣，由于VOCs的濃度較高，采用吸附回收技術(shù)對(duì)廢氣中的溶劑進(jìn)行回收對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一種比較理想的治理技術(shù)；對(duì)于干復(fù)廢氣，可采用碳纖維吸脫附裝置進(jìn)行溶劑回收凈化處理，企業(yè)在預(yù)算資金不足的情況下，可考慮次優(yōu)技術(shù)——顆粒炭吸脫附裝置，其具有一次投資和運(yùn)行成本較低等優(yōu)點(diǎn)，可獲得較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。[10]但必須注意的是，廢氣組分若有酮類化合物存在，會(huì)引起活性碳燃點(diǎn)降低，當(dāng)活性炭采用熱空氣脫附再生時(shí)安全性較差，容易發(fā)生著火現(xiàn)象，因此應(yīng)嚴(yán)格控制脫附的溫度。

由于VOCs廢氣成分和性質(zhì)的復(fù)雜性，使用單一的控制技術(shù)難以達(dá)到治理要求，因而常常將治理技術(shù)配合使用，不僅可以滿足排放要求，同時(shí)可以降低處理設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)印刷廢氣中含有的VOCs種類和實(shí)際情況，一般采用吸附濃縮+催化燃燒法，即先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后再經(jīng)熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附出來(lái)，變成濃縮的高濃度有機(jī)廢氣，再進(jìn)行催化燃燒[11]。圖2為某印刷廠的吸附濃縮-催化燃燒法處理VOCs廢氣工藝流程圖，吸附濃縮+催化燃燒法，總凈化率可達(dá)95%，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，具有良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益[12]。

圖2吸附濃縮-催化燃燒法處理VOCs廢氣工藝流程圖

結(jié)論

對(duì)印刷行業(yè)VOCs廢氣的治理已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，從近年來(lái)政府相繼出臺(tái)的一些政策法規(guī)能明顯看出，國(guó)家和地方相關(guān)部門治理VOCs的決心在增強(qiáng)、力度在加大。特別是2015年10月《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》的出臺(tái)，印刷行業(yè)被列為VOCs重點(diǎn)治理行業(yè)之一，“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案也將重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染減排作為主要目標(biāo)，排放總量要求下降10%以上，我國(guó)印刷行業(yè)正面臨著前所未有的環(huán)保壓力，企業(yè)的VOCs治理工作迫在眉睫。

印刷行業(yè)VOCs廢氣的控制應(yīng)從源頭控制、過(guò)程管理和末端治理等三個(gè)方面入手。應(yīng)鼓勵(lì)印刷企業(yè)使用低（無(wú)）VOCs含量的綠色原輔材料和先進(jìn)生產(chǎn)工藝、設(shè)備，加強(qiáng)無(wú)組織廢氣收集，優(yōu)化烘干技術(shù)，配套建設(shè)末端治理措施，實(shí)現(xiàn)印刷行業(yè)VOCs全過(guò)程控制，才能確保VOCs廢氣的達(dá)標(biāo)排放，為我們共同的藍(lán)天白云夢(mèng)出一份力。

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