紡織印染工業(yè)VOCs污染問題及治理技術(shù)的應(yīng)用策略研究

唐蕾，劉楠楠

（濰坊市諸城生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濰坊 262200）

在我國城市化的持續(xù)發(fā)展中，為滿足人們的生產(chǎn)、生活需要，紡織印染工業(yè)發(fā)展迅速，但是紡織印染行業(yè)的生產(chǎn)過程很容易產(chǎn)生有毒物質(zhì)，如VOCs等有毒化合物，不但會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)對(duì)員工的身體造成危害，因此有關(guān)單位必須要增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，并采取相應(yīng)的治理措施。由于VOCs的組成比較復(fù)雜，很難得到有效控制，所以相關(guān)技術(shù)人員必須要加大對(duì)紡織印染工業(yè)污染排放的研究，對(duì)其成因及來源具有充分的認(rèn)識(shí)，并制定相應(yīng)的防治措施。

1 紡織印染工業(yè)概述

紡織印染行業(yè)是將天然纖維、化纖等原材料加工成各種紗、絲、線、帶、布及其染整制品并經(jīng)物理、化學(xué)處理工藝而成，是一種將不同織物進(jìn)行染色，添加圖案、繪制圖案，或使其變形的技術(shù)。同時(shí)，利用各種化學(xué)和物理技術(shù)，使染料與紡織纖維發(fā)生化學(xué)作用，改善織物的色澤和韌性，增加產(chǎn)品的附加值。因染色目標(biāo)的異同，可將織物劃分為多種類型。在當(dāng)前社會(huì)中，紡織印染工業(yè)具有舉足輕重的作用，所以有關(guān)部門必須要在確保其正常運(yùn)行的前提下，減少對(duì)環(huán)境的污染。

2 VOCs綜合分析

VOCs為揮發(fā)性有機(jī)化合物的英文縮寫，在國內(nèi)多指揮發(fā)性有機(jī)物，其在常溫下飽和蒸氣壓力高于70 Pa沸點(diǎn)為260 ℃，或所有具有對(duì)應(yīng)揮發(fā)性的有機(jī)物的總稱，其蒸氣壓力在20 ℃或以上。這些有機(jī)化合物在工業(yè)生產(chǎn)中常見，但其化學(xué)組成比較復(fù)雜，再加上具有一定的毒性，吸入過量會(huì)有嚴(yán)重的副作用。同時(shí)，其組分的復(fù)雜性也是治理的難點(diǎn)。

2.1 紡織印染工業(yè)VOCs的來源

我國是紡織大國，紡織印染行業(yè)可以切實(shí)提高人們的生活水平，解決群眾就業(yè)，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但在生產(chǎn)過程中，該行業(yè)會(huì)大量釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使空氣和生態(tài)都受到污染。目前，我國紡織印染行業(yè)中的揮發(fā)性有機(jī)物來源有兩類：一是對(duì)織物進(jìn)行功能性后整理，即定型、烘焙、涂料處理；二是在印染過程中所用的油墨、漿料中排放的廢氣，主要包括苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性氣體。

2.2 VOCs的危害

VOCs的成分非常復(fù)雜，其中一些成分是無毒的，對(duì)人類和動(dòng)物是無害的。但有些有毒物質(zhì)如甲醛、芳烴尤其是多環(huán)芳烴、二噁英類等物質(zhì)具有較強(qiáng)的致癌、致畸、致突變等生物毒性，某些鹵代烴類和含氮化合物也是有毒的，對(duì)人體有害。植物自身也會(huì)產(chǎn)生和釋放出某些VOCs，一般來講，人為排放的VOCs對(duì)植物造成的毒性是可以忽略不計(jì)的。然而，由于大氣中的光化學(xué)反應(yīng)，VOCs中的某些污染物具有高氧化性，如O3、過氧乙酰等，這些物質(zhì)不僅對(duì)人體有害，對(duì)植物也會(huì)造成損害，嚴(yán)重時(shí)可致人死亡。某些VOCs在周圍的空氣中有特定的氣味，并顯示出刺激性、腐蝕性、器官毒性和致癌性，對(duì)人類健康具有很大的危害。一些 VOCs會(huì)引起皮膚瘙癢、丘疹等，對(duì)眼睛、鼻子、呼吸道等具有刺激性，引起眼睛、鼻子、喉嚨發(fā)炎，嚴(yán)重者會(huì)氣喘、神志不清、暈厥、嘔吐、患支氣管炎等；同時(shí)也會(huì)引起胃脹、胃痛、肝腎受損、影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、頭痛等。某些揮發(fā)性有機(jī)物（例如苯，芥子氣，氯乙烯，4-氨基聯(lián)苯，雙氯甲醚以及工業(yè)級(jí)氯甲醚，甲醛等）對(duì)人體具有致癌效應(yīng)，長(zhǎng)期接觸高含量VOCs的人患肺癌、白血病、淋巴瘤的幾率也會(huì)增加。VOCs是一種廣泛存在于室內(nèi)和室外的有機(jī)污染物，其組成十分復(fù)雜，易通過呼吸道、消化道及皮膚侵入人體內(nèi)，引起人體中毒。研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)VOCs的平均濃度比室外高2～5倍，新裝修的居民房屋中VOCs污染較重，超過正常情況下的10倍，因此，室內(nèi)VOCs對(duì)人類健康的危害日益受到重視[1]。

3 紡織印染行業(yè)VOCs排放現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)概述

3.1 排放現(xiàn)狀

工業(yè)污染源占VOCs排放量的55.5%，其主要來源有石油的提煉、儲(chǔ)運(yùn)，化工、溶劑的使用（含油漆）等。溶劑的使用造成了23.3%的VOCs排放。在紡織印染工業(yè)中，有機(jī)溶劑的用量較大，是造成工業(yè)污染源VOCs排放的主要因素，其VOCs排放約為2.8%，紡織印染工藝流程主要包括織物預(yù)處理、染色、印花、后整理和成品包裝。因加工織物的不同，其生產(chǎn)過程也略有差別，常常需要使用多種原料，通用性強(qiáng)。由于具有多項(xiàng)合成工藝，VOCs的排放量幾乎涵蓋了各個(gè)排放點(diǎn)。制成品定型是控制印染工業(yè)排放最多的一個(gè)工序，其主要來自于高溫定型機(jī)器產(chǎn)生的溶劑揮發(fā)。印染工業(yè)VOCs污染物的種類、成分復(fù)雜，在加工過程中，各工序的主要污染物組分存在很大差別，其中多數(shù)是無組織的。目前，污染排放過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)及主要污染物的分析已成為我國部分學(xué)者的主要研究課題。

3.2 排放標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)紡織行業(yè)，不同國家和地區(qū)有著不同的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，其中，國際《防治印染行業(yè)廢氣排放水平標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)主要污染物如VOCs、氯氣、甲醛、顆粒物等進(jìn)行了規(guī)定，這與國內(nèi)紡織企業(yè)的廢氣排放類型基本一致，對(duì)紡織印染企業(yè)的發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。目前，我國正在制訂印染工業(yè)的空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)只有浙江省頒布了《浙江省紡織染整工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/962-2015）[2]，其他省份地區(qū)目前仍在執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》或當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴揪C合排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。目前，國內(nèi)還沒有針對(duì)紡織印染工業(yè)制定的空氣污染排放清單，在我國現(xiàn)行的紡織印染工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中，尚沒有提出對(duì)產(chǎn)生污染物的工序、設(shè)備的處理方法，污染物控制手段比較薄弱。

4 紡織印染工業(yè)VOCs污染的治理措施分析

4.1 監(jiān)測(cè)紡織印染行業(yè)VOCs的排放現(xiàn)狀

4.1.1 明確監(jiān)測(cè)因子

相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)行業(yè)發(fā)展的特征，分析主要污染物的組成，并將其列為重點(diǎn)監(jiān)控目標(biāo)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)并分析各種污染物中的苯系物（苯，甲苯，二甲苯），苯乙烯、氯苯、甲醇、甲醛、2-丁酮、二氯甲烷、氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯等，以及其他非常見污染物，并根據(jù)污染物的特征和企業(yè)環(huán)境，對(duì)監(jiān)督項(xiàng)目的需求進(jìn)行專業(yè)分析。

4.1.2 持續(xù)在線監(jiān)測(cè)與常規(guī)取樣監(jiān)測(cè)相結(jié)合

目前，我國VOCs在線監(jiān)測(cè)還處于初級(jí)階段，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范還不夠健全，由于受到監(jiān)控手段和使用環(huán)境的限制，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)印染廢氣的全成分在線監(jiān)測(cè)，建議采取在線監(jiān)測(cè)和定期抽查的方法。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中有明確限值規(guī)定、對(duì)人體及環(huán)境危害性較大且有適當(dāng)解決方法的污染物要進(jìn)行持續(xù)在線監(jiān)測(cè)和分析；對(duì)目前尚無適當(dāng)檢測(cè)方法，對(duì)人體和環(huán)境造成危害不大的特定污染物，實(shí)行定期取樣的方法。

4.1.3 明確監(jiān)測(cè)方法

目前主要的VOCs監(jiān)測(cè)手段有氣相色譜法（GC）、氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）、光離子化檢測(cè)法（PID）以及光學(xué)檢測(cè)法等。采用GC-FID技術(shù)與氣體色譜聯(lián)用，測(cè)量范圍寬、線性好，應(yīng)用廣泛，是目前VOCs的主要在線監(jiān)測(cè)方法。從安裝成本、使用環(huán)境、監(jiān)測(cè)需求等方面考慮，GC-FID不適用于各地區(qū)、各單位的VOCs監(jiān)控；沒有甲烷、沒有化學(xué)成分、低排放的區(qū)域，可以采用PID技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控VOCs總量；在化學(xué)成分復(fù)雜、化學(xué)組成含量高的情況下，可以采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；單一的污染成分、對(duì)其他無機(jī)組分有要求的工業(yè)園區(qū)，可以考慮采用光學(xué)監(jiān)控方法。

4.1.4 明確監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取正確與否，是影響監(jiān)測(cè)成效和VOCs計(jì)算評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素。目前，《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）》中規(guī)定的固定源安裝地點(diǎn)應(yīng)根據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T 75-2007）[4]的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置；目前，我國《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 664-2013）[5]規(guī)定，要對(duì)廠界廢氣的無組織排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在為多家企業(yè)提供服務(wù)的工業(yè)園區(qū)，應(yīng)考慮采用立體監(jiān)測(cè)方法，即固定污染源監(jiān)測(cè)、廠界監(jiān)測(cè)和園區(qū)監(jiān)測(cè)。根據(jù)園區(qū)內(nèi)的污染物種類、排放量及園區(qū)內(nèi)的自然條件，以合理的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)為依據(jù)，并與污染源溯源技術(shù)相結(jié)合，對(duì)園區(qū)及周圍環(huán)境的影響進(jìn)行全面評(píng)估[6]。

4.2 合理采用治理技術(shù)

4.2.1 靜電收集法

靜電收集法是通過靜電來收集污染物的顆粒，這樣才能有效地控制VOCs污染。靜電收集法是利用靜電吸附微粒來達(dá)到治理的目的，在實(shí)際使用中，相關(guān)企業(yè)可以購買靜電收集裝置，正確排列垂直、水平兩種設(shè)備的擺放位置及數(shù)量，然后將廢氣接入到儀器中。當(dāng)氣體進(jìn)入靜電裝置時(shí)，其所攜帶的電荷受到靜電吸力的作用，使固體微粒與空氣相分離，使空氣得到凈化。該方法可以處理大部分有機(jī)物，且操作簡(jiǎn)單，用途更加廣泛。然而，有機(jī)物也存在氣體形式，靜電裝置很難清潔，因此，靜電裝置只用來處理固態(tài)顆粒。由于靜電裝置是只收集污染物而非處理的裝置，收集的油會(huì)粘附在回收裝置上，并與空氣混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成油脂，因而其具有很強(qiáng)的粘性，需要經(jīng)常清洗。

4.2.2 洗滌法

洗滌工藝是一項(xiàng)對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行凈化的工藝，是利用液體與油煙氣體充分接觸，把油煙成分引入到液體中，使油、氣分離。本工藝是以除塵技術(shù)為基礎(chǔ)，其凈化作用更加明顯，然而，雖然其凈化效果比較顯著，但凈化率不高，難以適應(yīng)我國紡織行業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)企業(yè)都要配置洗滌器，使能與化合物發(fā)生反應(yīng)的氣體與導(dǎo)管相連接，再將排氣噴入，同時(shí)降低空氣流速，避免由于排氣停留時(shí)間太短而導(dǎo)致清潔不徹底。由于其清洗效率很低，所以可以利用上部噴嘴噴出液體，將含有油煙微粒的氣體與水汽接觸，通過這種方式，可以使氣體與清洗液充分接觸，使微小的油煙被粘在微小的水滴上，形成更大的粒子，并在此基礎(chǔ)上，利用螺旋式轉(zhuǎn)子的離心力將微小水粒排出。與靜電設(shè)備相比，這種設(shè)備易造成液體薄膜的夾帶，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其管理。

4.2.3 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是利用顆?；钚蕴?、活性炭纖維、分子篩等材料吸附和去除尾氣中的VOCs，可用于大風(fēng)量、低濕度、不同濃度的有機(jī)氣體凈化。在印花、涂層、復(fù)合等工序中，可以使用活性碳對(duì)VOCs進(jìn)行吸附，采用熱脫附法對(duì)吸附飽和的活性碳進(jìn)行再生、回收或焚燒。根據(jù)《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2026-2013）[7]的規(guī)定，對(duì)吸附設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理。目前，廢氣處置多為物理吸附，基本流程是在吸收的液體中加入廢氣，在吸附劑的作用下，將廢氣與吸收劑混合在一起，當(dāng)吸收的液體達(dá)到飽和狀態(tài)后，還要進(jìn)行熱處理、分析、濃縮、回收，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)再生液的二次利用，降低生產(chǎn)成本。采用吸收劑處理廢氣，具有良好的吸收性能，所以一般用于生產(chǎn)總量大、溫度低、廢氣濃度低的生產(chǎn)工藝，極大地方便了廢氣物的處理。但該方法仍需進(jìn)一步處理吸收液，需要購買加熱、再生裝置，由于其尺寸大、安裝難度大、投資大、造價(jià)高，至今尚未得到廣泛應(yīng)用。目前，廢氣治理主要是以活性碳為主，因?yàn)榛钚蕴嫉奈阶饔妙愃朴谖絼诤罄m(xù)的工藝中，只要將活性碳排出并進(jìn)行催化燃燒，就可以將其變成一種無害的物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣的凈化。

4.2.4 生物技術(shù)

該技術(shù)適合于高水溶性、易生物降解的有機(jī)廢氣處理，其主要作用是利用微生物的代謝作用降解VOCs。生物濾池治理技術(shù)是一種生物處理構(gòu)筑物，是由碎石塊或塑料產(chǎn)品的填充物組成，是以土壤自凈為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)比較原始的間歇式沙濾池和接觸式過濾器進(jìn)行研究并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自我發(fā)展與優(yōu)化，其治理能力非常強(qiáng)大。在生產(chǎn)過程中，相關(guān)人員要在現(xiàn)場(chǎng)安裝生物濾膜，使氣體與其充分接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的改良。利用微生物技術(shù)處理廢氣不但具有良好的效果，而且應(yīng)用十分廣泛，生物濾池可以在填料中生長(zhǎng)，因此，其啟動(dòng)非常迅速，再加上其大容量特性，很適用于目前的廢氣處理。根據(jù)紡織印染工業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況來看，國內(nèi)的定型廢氣大多采用噴淋法+靜電法進(jìn)行處理，目前，我國的印染廢水、油漆廢水的治理技術(shù)多采用活性碳吸附工藝。

5 結(jié)語

總之，紡織印染工業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量VOCs揮發(fā)性有機(jī)物，為了保護(hù)環(huán)境、保障人類的生命健康，必須對(duì)其進(jìn)行管理。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，紡織印染工業(yè)的發(fā)展速度越來越快，規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，治理難度也越來越磊，這就要求有關(guān)部門采取科學(xué)合理的措施，對(duì)紡織印染生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行治理，在推動(dòng)企業(yè)良性發(fā)展的同時(shí)，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。