廣州市印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放特征研究

摘要：本文采用廣州市2015年揮發(fā)性有機(jī)物排放清單中印刷行業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)該行業(yè)VOCs排放特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明：廣州市印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物主要來源于油墨使用，占比37.4%，輔助溶劑和各類膠黏劑貢獻(xiàn)率分別為35.2%、27.4%;平版印刷為最大貢獻(xiàn)源，占比85.91%，平均貢獻(xiàn)率最大的是凹版印刷，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)管;大量采用活性炭吸附作為處理技術(shù)，處理效率高但運(yùn)維成本高，監(jiān)管難度大。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物;印刷;排放特征;廣州市

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.069

Study on characteristics of volatile organic compounds emission in Guangzhou printing industry

Deng Tuoyu

（Guangzhou Environmental Monitoring Center，Guangzhou Guangdong 510000，China）

Abstract：This paper uses the basic data of the printing industry in the 2015 Volatile Organic Compounds Inventory of Guangzhou to study the emission characteristics of VOCs in the industry. The results show that the volatile organic compounds in the printing industry in Guangzhou are mainly from ink use， accounting for 37.4%. The contribution rates of auxiliary solvents and various types of adhesives were 35.2% and 27.4%， respectively; lithography was the largest contribution source， accounting for 85.91%， the largest contribution rate was gravure printing， which should be supervised; a large number of activated carbon adsorption was used as processing technology. The processing efficiency is high， but the operation and maintenance cost is high， and the supervision is difficult.

Key words：Volatile organic compounds;Printing;Emission characteristics;Guangzhou City

揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，VOCs）在大氣環(huán)境中是O3和二次有機(jī)氣溶膠的重要前體物，可在光照條件下與NOX發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成O3及其他光化學(xué)氧化物;同時(shí)，部分VOCs種類具有較強(qiáng)的毒性，危害人們的身體健康。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)時(shí)有光化學(xué)煙霧事件發(fā)生，VOCs污染也越來越受到人們的重視。印刷行業(yè)作為VOCs排放的重要一源，研究其排放特征，對(duì)提升監(jiān)管效率，有效減少排放，具有重要意義。

1 材料與方法

采用2015年廣州市VOCs排放清單印刷行業(yè)中各企業(yè)的基礎(chǔ)物料及工藝信息，通過統(tǒng)計(jì)分類，結(jié)合污染產(chǎn)生量分配情況，對(duì)該行業(yè)的排放特征進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與討論

2.1 原輔料分析

油墨、輔助溶劑和膠黏劑的使用是印刷行業(yè)內(nèi)VOCs三大來源。圖1為2015年廣州市印刷行業(yè)原輔料貢獻(xiàn)占比。其中油墨的貢獻(xiàn)率最大，為37.4%，是第一大源，主要原因是由于該行業(yè)油墨使用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過輔助溶劑和膠黏劑的使用量。輔助溶劑和膠黏劑分別占35.2%和27.4%。從整體來看，三大源的分布較為平均，都應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管。

從減排的角度分析，一般企業(yè)為了保證利潤，難以將產(chǎn)能縮減，所以應(yīng)盡可能選用低VOCs含量的原輔材料，在成本允許的情況下適當(dāng)改善工藝水平，提高油墨附著效率，降低油墨、溶劑和膠黏劑的使用量。原輔材料應(yīng)儲(chǔ)存于密封容器或密閉工作間內(nèi)以減少VOCs的無組織排放。同時(shí)，原輔材料從容器、儲(chǔ)罐、桶及管道系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)出料等操作過程必須需采取措施以使VOCs的揮發(fā)達(dá)到最小。通過在日常生產(chǎn)中對(duì)原輔材料配比的調(diào)試，在不改變產(chǎn)品質(zhì)量的情況下尋找最佳的配比，從而減少原輔材料的用量。另外，為了方便企業(yè)自身和監(jiān)管方能夠有效了解企業(yè)的污染產(chǎn)生情況，原輔材料的相關(guān)信息必須被有效記錄，包括：名稱、采購時(shí)間、數(shù)量、種類、揮發(fā)性有機(jī)物含量百分比及使用量等。

2.2 工藝過程分析

根據(jù)2015年廣州市VOCs排放清單所統(tǒng)計(jì)的信息，廣州市印刷行業(yè)主要工藝類型包括：平版印刷、凸版印刷、凹版印刷、柔版印刷及孔版印刷。表1為各工藝印刷機(jī)數(shù)量及貢獻(xiàn)率占比。對(duì)各工藝原輔料貢獻(xiàn)情況進(jìn)行獨(dú)立分析，結(jié)果見圖2。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)，可見廣州目前使用最為廣泛的印刷工藝為平版印刷，排放貢獻(xiàn)率也最大，達(dá)到85.91%。平版印刷所使用的油墨包括溶劑型油墨、植物大豆油墨，UV固化油墨和水性油墨，其中溶劑型油墨揮發(fā)性有機(jī)物含量較高，是平版印刷企業(yè)主要的VOCs排放源。此外，平版印刷在生產(chǎn)過程中使用的有機(jī)溶劑型洗車水及潤版等有機(jī)溶劑，VOCs含量較高，也是重要的排放源之一。值得注意的是，從單個(gè)企業(yè)來看，尤其是大量中小型企業(yè)，平版印刷工藝油墨的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)達(dá)不到40.9%，一般為10%-20%，而少數(shù)幾家體量巨大的印刷企業(yè)，在大量使用油墨的情況下，輔助溶劑、膠黏劑的使用量卻極少，使得整個(gè)行業(yè)輔助溶劑、膠黏劑貢獻(xiàn)占比被壓縮，而這一特性也影響到了圖1中行業(yè)的原輔料貢獻(xiàn)占比情況。分析原因?yàn)椋海?）該類企業(yè)生產(chǎn)工藝較為先進(jìn)，只須添加少量有機(jī)溶劑即可保證印刷效果;（2）該類企業(yè)產(chǎn)品特性決定了不需要大量使用膠黏劑;（3）清單采用發(fā)放調(diào)查表的形式獲取企業(yè)信息，企業(yè)人員填表準(zhǔn)確度存在不確定性。

凸版印刷機(jī)數(shù)量雖然占到7.6%，但排放貢獻(xiàn)率僅占2.9%，目前雖仍有一定數(shù)量的企業(yè)使用凸版印刷，但規(guī)模較小，主要用于紙盒、紙箱印花，故其排放貢獻(xiàn)率比較小且主要貢獻(xiàn)來自膠黏劑的使用。

由表1可知，凹版印刷為行業(yè)內(nèi)平均貢獻(xiàn)率最高的工藝，這是由于該工藝廣泛應(yīng)用于包裝和特殊產(chǎn)品印刷領(lǐng)域，適用于薄膜、復(fù)合材料及紙張等介質(zhì)，通常使用低粘度，高VOCs含量的油墨，使用時(shí)往往需配合大量輔助溶劑，后期產(chǎn)品的制作中還需大量使用膠黏劑，印制過程產(chǎn)生大量的VOCs，且成分復(fù)雜，值得在監(jiān)管工作中引起重視。柔版、孔版印刷雖然都有一定數(shù)量，但排放量較低，主要貢獻(xiàn)源均為輔助溶劑。

在生產(chǎn)設(shè)備無法更新的情況下，企業(yè)應(yīng)盡可能采用管道進(jìn)行轉(zhuǎn)移輔助溶劑，在磨輥等設(shè)備清洗過程中，應(yīng)對(duì)清洗廢水進(jìn)行收集，盡可能減少VOCs排放。廢棄的油墨桶、有機(jī)溶劑容器桶或膠水桶在移交專門的回收處理機(jī)構(gòu)前，應(yīng)封蓋保存。調(diào)墨、印刷、烘干、洗車、膠黏劑調(diào)配和復(fù)合等工藝線應(yīng)盡可能設(shè)置于密閉工作間內(nèi)，集中排風(fēng)并導(dǎo)入VOCs控制設(shè)備進(jìn)行處理;若無法設(shè)置密閉工作間，VOCs排放工段應(yīng)盡可能設(shè)置集風(fēng)罩、排風(fēng)管道組成的排氣系統(tǒng)。

2.3 廢氣處理技術(shù)選擇

圖3為廣州市印刷企業(yè)對(duì)處理技術(shù)的選擇情況，可見被選擇最多的處理技術(shù)為活性炭吸附，占比73.8%，也是目前最廣泛使用的VOCs回收法。活性炭吸附對(duì)印刷行業(yè)產(chǎn)生的異丙醇、醋酸乙酯和甲苯有較好的吸附效果。該方法所用設(shè)備初期投入約為15萬元左右，較為低廉，對(duì)中小型企業(yè)具備較強(qiáng)吸引力，但由于活性炭本身吸附量有限，需要定期更換，企業(yè)廢氣濃度越高，更換周期越短，這會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，同時(shí)產(chǎn)生大量固廢需要處理，進(jìn)一步提升企業(yè)成本。對(duì)于監(jiān)管部門，采用此技術(shù)的企業(yè)需要更嚴(yán)格的監(jiān)督管理，以保證活性炭能夠及時(shí)更換，無形中也增加了監(jiān)管難度。

11.0%的企業(yè)采用光催化氧化+活性炭吸附的組合技術(shù)。光催化氧化技術(shù)具有占地小，操作方便及運(yùn)行費(fèi)用低廉等特點(diǎn)，但存在催化劑易失活、催化劑難以固定，且催化劑固定后催化效率降低等缺點(diǎn)，一般不單獨(dú)使用，所以單獨(dú)使用該技術(shù)的企業(yè)僅占1.4%。

采用活性炭吸附+催化燃燒和直接燃燒技術(shù)的企業(yè)分別占3.3%和2.9%。燃燒技術(shù)適用于成分復(fù)雜、高濃度的VOCs氣體，具有效率高、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)，但高昂的投入及相對(duì)苛刻的運(yùn)維管理要求讓很多中小企業(yè)望而卻步。

處理技術(shù)的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)產(chǎn)污特征及設(shè)施投入成本綜合考慮。以上處理技術(shù)都具備較高的理論處理效率，而不善的運(yùn)維完全有可能使處理設(shè)施淪為擺設(shè)。筆者認(rèn)為，企業(yè)有必要建立處理設(shè)施運(yùn)維臺(tái)賬，詳細(xì)記錄運(yùn)行時(shí)間、工況、能耗、用料、換料、購料及廢料處理情況，方便管理者隨時(shí)調(diào)閱。有效提升監(jiān)督效能，才能保證處理設(shè)施始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)。

3 總結(jié)

（1）廣州市印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物主要來源于油墨使用，占比37.4%，輔助溶劑和各類膠黏劑貢獻(xiàn)率分別為35.2%、27.4%。（2）從工藝類型上看，平版印刷為最大貢獻(xiàn)源，占比85.91%;平均貢獻(xiàn)率最大的是凹版印刷，產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物量大且成分復(fù)雜，除了使用高VOCs含量的油墨，輔助溶劑和膠黏劑的用量也較高，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)管。（3）從處理技術(shù)上看，廣州市印刷行業(yè)大量采用活性炭吸附作為處理技術(shù)，處理效率高但運(yùn)維成本高，監(jiān)管難度大，應(yīng)建立清晰的企業(yè)運(yùn)行臺(tái)賬方便管理。處理技術(shù)的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)產(chǎn)污量及設(shè)施投入成本綜合考慮。

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收稿日期：2019-03-12

作者簡介：鄧拓宇（1988-），男，漢族，碩士研究生，環(huán)境監(jiān)測工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。