淺談?dòng)∷⒐�業(yè)的VOCs 治理

作為VOCs治理目標(biāo)中的五大重點(diǎn)行業(yè)之一，印刷工業(yè)一時(shí)間面臨著前所未有的環(huán)保壓力。從源頭、過(guò)程控制到末端治理，如何開(kāi)展VOCs治理、如何選擇治理設(shè)備，成為印刷企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

從源頭上減少有機(jī)溶劑的使用量和排放量，減排潛力巨大，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講是實(shí)現(xiàn)行業(yè)VOCs減排的根本途徑。但是現(xiàn)階段達(dá)不到完全從源頭方面來(lái)治理廢氣，針對(duì)以VOCs為原料的生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)和含VOCs產(chǎn)品的使用過(guò)程環(huán)節(jié)，只能采取廢氣收集措施，提高廢氣收集效率，減少?gòu)U氣的無(wú)組織排放與逸散，這是進(jìn)行后續(xù)治理的前提條件。在含VOCs 產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和以VOCs為原料的生產(chǎn)過(guò)程中，VOCs排放不可避免，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有法律及法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)必須進(jìn)行末端治理。

VOCs的產(chǎn)生

印刷是使用印版或其他方式將原稿上的圖文信息轉(zhuǎn)移到承印物上的工藝技術(shù)，按分類(lèi)主要包括出版物印刷、包裝物印刷和其他印刷品印刷，按承載物分為紙及紙板印刷、金屬印刷、塑料印刷等。

印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷（如柔版印刷）、凹版印刷和孔版印刷。不同印刷工藝的VOCs來(lái)源和排放方式基本相同：VOCs來(lái)源于所使用的油墨及稀釋劑（印刷不透氣承印物需添加稀釋劑，如金屬印刷、塑料印刷）、復(fù)合用膠粘劑（僅限于部分存在復(fù)合工藝的印刷企業(yè)）及設(shè)備清洗劑，可能的排放途徑有油墨調(diào)配過(guò)程溶劑揮發(fā)、印刷過(guò)程油墨溶劑揮發(fā)、烘干階段、復(fù)合過(guò)程及設(shè)備清洗過(guò)程等。

印刷生產(chǎn)工藝流程及主要VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)如圖所示。

1. 平版印刷工藝及VOCs排放

平版印刷（平�。┯址Q(chēng)為膠版印刷（膠�。�，其特征是印版的圖文著墨部分和空白部分幾乎在同一平面上。平版印刷企業(yè)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)化合物含量較高，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(guò)程中所使用的有機(jī)溶劑型洗車(chē)水及潤(rùn)版液等也是VOCs 排放源之一。

2. 凸版印刷工藝及VOCs排放

凸版印刷（凸�。┑膱D文部分處于一個(gè)平面，明顯高于空白部分，印版著墨時(shí)，油墨附著在印版的凸起部分，并在壓力作用下轉(zhuǎn)移到承印物上。傳統(tǒng)的凸版印刷采用銅鋅版，目前逐漸被柔版印刷（柔印）代替，采用軟質(zhì)的樹(shù)脂印版。

柔版印刷通常用于產(chǎn)品包裝印刷，對(duì)于色彩要求不高的瓦楞紙包裝箱產(chǎn)品一般使用水性油墨，幾乎不存在VOCs 排放；而對(duì)于色彩鮮艷的薄膜制品則一般使用醇溶性油墨，印刷過(guò)程產(chǎn)生VOCs 污染。

3. 凹版印刷工藝及VOCs排放

凹版印刷（凹�。┑挠“鏉L筒上空白部分高于印刷圖文部分，并且高低懸殊，空白部分處于同一平面或同一曲面上。印版上凹陷的圖文部分形成網(wǎng)穴容納油墨，通過(guò)滾筒壓印，使印版滾筒上的圖文印跡轉(zhuǎn)移到承印物表面。

凹版印刷廣泛應(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，印制過(guò)程產(chǎn)生大量的VOCs，且成分復(fù)雜。

4. 孔版印刷工藝及VOCs排放

孔版印刷（也稱(chēng)絲網(wǎng)印刷、絲�。┦菍⒄娼z、尼龍或金屬絲編織成網(wǎng)，將其緊繃于網(wǎng)框上，采用手工刻膜或光化學(xué)制版的方法制成網(wǎng)版，網(wǎng)版上非圖文部分被涂布的感光涂層封住，只留下圖文部分的網(wǎng)孔可以透過(guò)油墨。印刷時(shí)，先在網(wǎng)版上涂墨，再用橡皮刮板在網(wǎng)版上輕刮，油墨透過(guò)網(wǎng)版，轉(zhuǎn)移到放置在網(wǎng)版下的承印材料上。

孔版印刷VOCs主要來(lái)源于油墨及清洗劑，使用溶劑型油墨時(shí)VOCs 排放濃度相對(duì)較高。

5. 復(fù)合工藝及VOCs排放

復(fù)合工藝是指使用膠粘劑將不同的基材通過(guò)壓貼粘合形成二種或多種材料的組合的一種印后加工方式，包含干式復(fù)合、濕式復(fù)合、擠出復(fù)合、熱熔復(fù)合等工藝，其中干式復(fù)合工藝需要使用大量的膠粘劑和稀釋劑，VOCs 排放量較大，且成分單一。印刷工藝與含VOCs 原輔材料及VOCs 排放特征見(jiàn)表所示。

VOCs的治理

由于VOCs廢氣成分及性質(zhì)的復(fù)雜性和單一治理技術(shù)的局限性，在大多數(shù)情況下，采用單一技術(shù)往往難以達(dá)到治理要求。利用不同治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，采用兩種或多種單一凈化技術(shù)的組合工藝受到了極大的重視，采用組合治理工藝不僅可以滿足排放要求，同時(shí)可以降低凈化設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。

結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)及對(duì)原輔材料的分析，我們發(fā)現(xiàn)，印刷工業(yè)VOCs廢氣含有甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、異丙醇（ 乙醇）， 排放強(qiáng)度高，而一般紙張印刷排放強(qiáng)度低，但成分更為復(fù)雜。結(jié)合當(dāng)下最常見(jiàn)的VOCs治理技術(shù)，以及地方政府要求涉氣企業(yè)在選擇治理技術(shù)工藝是不能選擇單一工藝等要求，基本都要求企業(yè)對(duì)于末端治理效率需要達(dá)到80% 以上，傳統(tǒng)的治理工藝根本達(dá)不到此要求，只能采取燃燒法進(jìn)行治理。但是直接燃燒法治理廢氣過(guò)程中，存在能耗大等問(wèn)題，且廢氣濃度不高的情況下基本上無(wú)法燃燒，需要通過(guò)前期技術(shù)對(duì)廢氣濃度進(jìn)行更改，通過(guò)物理的方式使廢氣濃度增加。

經(jīng)過(guò)對(duì)印刷企業(yè)的調(diào)研以及結(jié)合印刷企業(yè)VOCs污染實(shí)際情況，在此重點(diǎn)介紹一下活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)。

活性炭吸附的實(shí)質(zhì)是利用活性炭吸附的特性把低濃度大風(fēng)量廢氣中的有機(jī)溶劑吸附到活性炭中并濃縮，經(jīng)活性炭吸附凈化后的氣體直接排空，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)吸附濃縮的過(guò)程，并沒(méi)有把有機(jī)溶劑處理掉。這是一個(gè)物理過(guò)程。

催化燃燒脫附的實(shí)質(zhì)是利用催化燃燒的熱空氣加熱活性炭中被吸附的有機(jī)溶劑，使之達(dá)到溶劑的沸點(diǎn)，使有機(jī)溶劑從活性炭中脫附出來(lái)，并且把高濃度的廢氣引入到催化燃燒反應(yīng)器中。在250℃的催化起燃溫度下，通過(guò)催化劑的作用進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水和二氣化碳排入大氣。這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，并非明火的燃燒，且能徹底解決脫附時(shí)的二次污染。

活性炭吸附—催化燃燒脫附是把以上兩者的優(yōu)點(diǎn)有效地結(jié)合起來(lái)。即：先利用活性炭進(jìn)行吸附濃縮，當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和時(shí)，利用電加熱啟動(dòng)催化燃燒設(shè)備，并利用熱空氣局部加熱活性炭吸附床，當(dāng)催化燃燒反應(yīng)床加熱到250℃，活性炭吸附床局部達(dá)到60 ～ 110℃時(shí)，從吸附床解吸出來(lái)的高濃度廢氣就可以在催化反應(yīng)床中進(jìn)行氧化反應(yīng)。反應(yīng)后的高溫氣體經(jīng)換熱器換熱，換熱后的氣體一部分回用送入活性炭吸附床進(jìn)行脫附，另一部分排入大氣。脫附出來(lái)的廢氣經(jīng)換熱器換熱后溫度迅速提高，從而能使催化燃燒裝置及脫附達(dá)到小功率或無(wú)功率運(yùn)行。

大多數(shù)印刷企業(yè)因設(shè)備較大、車(chē)間空間較大等多方面的原因?qū)е率占�過(guò)程中廢氣風(fēng)量較大，存在濃度低的特點(diǎn)，選擇活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)是較好的處理方式。其主要特點(diǎn)是：

1）催化燃燒最大的特點(diǎn)是高低中廢氣均可使用，廢氣濃度高的時(shí)候吸附脫附時(shí)間較短，就可以變成高濃度廢氣；廢氣濃度低的時(shí)候吸附脫附時(shí)間長(zhǎng)點(diǎn)，也進(jìn)行了收集，等到達(dá)了一定濃度的時(shí)候脫附處理變成了高濃度廢氣再進(jìn)行燃燒。由于原輔材料的變革較快，企業(yè)可以慢慢的從源頭方面逐步替代，不斷降低原輔材料的VOCs濃度。但是對(duì)于廢氣治理設(shè)備的處理效果來(lái)講不會(huì)變，只是減少了運(yùn)行成本，設(shè)備不需要進(jìn)行更換。

2）更符合“十四五”規(guī)劃中提到的碳中和，通過(guò)燃燒裝置（用時(shí)啟用，不用時(shí)停）既滿足治理目標(biāo)也幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

3）活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)成熟穩(wěn)定，在2017 年開(kāi)始已經(jīng)通過(guò)4 年多的市場(chǎng)運(yùn)行，穩(wěn)定性較好。通過(guò)前幾年的推廣使用，市場(chǎng)價(jià)格比較透明，整體造價(jià)較低。

4）技術(shù)在運(yùn)行的過(guò)程所需要的運(yùn)行成本較為簡(jiǎn)單，主要是：吸附劑（活性炭）、催化劑、收集風(fēng)機(jī)電能、燃燒風(fēng)塔電能。這幾個(gè)方面企業(yè)可以根據(jù)VOCs 濃度、生產(chǎn)訂單等及時(shí)調(diào)整，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行改造。同時(shí)，活性炭?jī)r(jià)格便宜，生產(chǎn)廠家眾多，企業(yè)可以選擇自主運(yùn)維也可以選擇第三方運(yùn)維。

VOCs 廢氣治理技術(shù)多種多樣，企業(yè)需要在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合分析后選擇（技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性），通過(guò)污染物成分的詳細(xì)檢測(cè)分析，根據(jù)必要的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)有機(jī)物的回收價(jià)值、污染物的沸點(diǎn)、水溶性的高低、可生物降解能力、廢氣的排放方式等進(jìn)行專(zhuān)家“會(huì)診”，通過(guò)技術(shù)方案評(píng)審，選擇最合適的治理方式。