印刷(shuā)有機廢氣治理現狀及趨勢分析
來(lái)源:科(kē)柏盛環保 發布時間:2020-11-03
隨著社會經濟(jì)的發展,印刷行業也(yě)呈現出快速發展的趨勢,每年排放的廢氣也逐漸增多,這不僅會對我國生態環境造成了非常嚴重的(de)汙染,而且也嚴重危害著人們(men)的(de)身體健康。因此(cǐ),需要對印(yìn)刷廢氣無(wú)組織排放進行嚴格的管控,采用先(xiān)進的治理工藝和設備,遏製有機廢氣對生態環境的破壞。基於此,本文主要對(duì)印刷有機廢氣治理研究現狀與趨勢進行分析與探討。
1.印刷企業廢氣治理存在的問題
1.1 印刷車(chē)間未進行氣流組織設計
大部分印刷車間沒有進行功能(néng)區性分區,生產(chǎn)線布局不合理,送排(pái)風和車間溫濕(shī)度設(shè)計(jì)比較隨意,不僅能(néng)耗高,而且導致印刷車間內廢氣無組織散發嚴重。
1.2 設計風量過大
大部分的(de)凹印、複合或(huò)塗布(bù)設備的排風量未經過設計計算,大幅超(chāo)過印(yìn)刷工藝需求,不僅造成(chéng)風(fēng)機能耗增(zēng)加,同時也使廢氣排放濃度進一步降(jiàng)低,而(ér)廢氣處理設施卻是以排放風量設計的,因此,增加的多(duō)餘風量等同於增加了廢氣處理設施的投入成本和運行成本。加上一些(xiē)企業印刷機組共用(yòng)一台排風機,在部分(fèn)機組未生產時,仍然按照滿負荷(hé)的風機功率排(pái)風,由於全部印刷機的烘箱處於連(lián)通狀態,導致處理(lǐ)風量(liàng)額外增加。
1.3 廢氣(qì)設施運行不正常
出於降低成本原因,部分印刷企業擅自閑置治理設施,或者故意使治(zhì)理設施處於不正常運行狀態。比如:降(jiàng)低低溫等離子運行電壓,長期不更換活性炭或者將活(huó)性炭取出晾曬後回填,不及時更換損壞的紫外燈管等違法行為。
2.印刷廢氣治(zhì)理研究現狀
2.1 印刷材料方麵
這方麵(miàn)的研究集中在不同材料的(de)VOCs 散發特性和傳質擴(kuò)散模型(xíng),研究承印材(cái)料和油墨、清洗劑的匹配性,不同的印刷(shuā)方式所使用油墨的VOCs 含量,以便開發環保承印材料、油墨和清洗劑[1]。比如:有學者認為擴散係數D 與VOCs 分子量負相關,分(fèn)離常數Ke 與VOCs 蒸汽壓正相關;有學者通過測試對比發現凹印油墨(68%~80%)含量*高,UV 膠印油墨(7%~12%)VOCs含(hán)量*低。溶劑型柔印(yìn)油墨(50%~55%)、熱(rè)固型輪(lún)轉膠印油墨(31%~39%)、單張(zhāng)紙(zhǐ)膠印油墨(mò)(11%~19%)VOCs含量依次降低。
2.2 廢氣收集方(fāng)麵
此類文獻從印刷車間氣流組織、溫濕度控製、風速控製以及(jí)塗布、印刷設備密(mì)閉改(gǎi)造方麵研究提(tí)高有機廢氣收集效(xiào)率。具體包(bāo)括不同送風(fēng)方式效果(guǒ)、內擾熱源影響、氣流分布特性和能耗之間(jiān)的關係、溫濕度獨立控製等內(nèi)容。有(yǒu)學(xué)者研究了印刷生產有機廢氣擴散機理,從印品幹燥前、幹燥過程中、幹燥完(wán)成後指出了需要控製的相(xiàng)關因素,為減少有機廢氣散發(fā)以及綜(zōng)合治理印刷有機廢氣汙染(rǎn)提供了理論參考。
2.3 末(mò)端治理方麵
印(yìn)刷有機廢(fèi)氣治理應(yīng)用*廣泛的技術包括吸附法、熱力氧化、光催化(huà)氧化、生物法等[2],單一的治(zhì)理技術存在不同的缺陷,比如(rú):活性(xìng)炭吸附更換周期短、不耐濕度和高溫(低(dī)於120 ℃脫附),產生大量危廢;蓄熱式熱力(lì)氧化(huà)(RTO)設備投資(zī)成本高,運行能耗大,無需輔助燃料廢氣濃度(dù)>2 000mg/m3;光催化對(duì)濃度大(dà)於0.03%的有機廢氣無法實(shí)現穩定達標排放。為降低治理成本,提高適用範圍,末端治理重點研究印刷有機廢氣(qì)治理技術集成與創新。國內外發展出吸附濃縮-催(cuī)化燃(rán)燒、吸脫(tuō)附-冷凝回收等有機廢氣治理集成工藝。同時,國外對微生物法處理印刷廢氣情(qíng)有獨鍾,生物處理技術在(zài)印刷廢氣治理技術中的比例達到了29%。相關研究涉(shè)及了生物過濾處理對含甲苯、二甲苯、乙酸(suān)乙酯(zhǐ)等有(yǒu)機廢氣的去除效果、影響因素及動力(lì)學模型。國內也對這項(xiàng)技術進行了研究(jiū),研究主要側重於微生(shēng)物馴化,各類因素如:VOCs 組成、進氣濃度和速(sù)率、填料性(xìng)質、填料溫濕度(dù)、營養物質、pH 值、微生物和氧氣、表麵活性(xìng)劑(jì)等對(duì)有機廢氣淨化處理效果的(de)影(yǐng)響。總得來說,有機(jī)廢氣淨化處理技術(shù)可以分成:回收法和破壞法兩大類。
2.4 機理研究和建模方麵
此類研究側重於(yú)不同有機廢氣處理(lǐ)技術(shù)內在(zài)機理(lǐ),期望通過優化模型參數提高處理效率。包括低溫等離子體、熱等離子體、聯合等離子體(CPP)光解、生物滴濾、管式生物過(guò)濾(lǜ)、膜生物過濾等技術處理有機廢氣機理、機製,以及有機廢(fèi)氣逸散、吸收、降解(jiě)過程數學模(mó)型(xíng)。比如:有學者根(gēn)據能量守恒和傳遞方程建立(lì)了簡化模型,認為有機(液)相部(bù)分與用對數表示的氣相之間的負線性關係;有學者研究發現光催化處理VOCs 動力學原理(lǐ)與(yǔ)簡化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高,這將有利於設計相應的處(chù)理設備。但實驗中苯的降解(jiě)曲線與模型吻合度出現偏離,這(zhè)或是催化劑受汙染(rǎn)導致;有學者研究(jiū)了二元VOCs 在葉片填片的轉輪收集床中的吸收情況,結果表明其氣態質量傳遞係數與VOCs 進口濃度呈負相關關係,並(bìng)隨著轉輪轉速、氣流速度和液流速(sù)度的增加而升高。
3.印刷行業有機廢氣治理研究趨(qū)勢
3.1 研發適應性廣、汙染低的印刷材料
從油墨、溶劑、承印材料(liào)方麵進(jìn)一步改進(jìn),實現印刷(shuā)行業的清潔生產。比如:研發可適用多種印刷工藝(yì)的單一(yī)溶劑,以提高後端溶劑回收利用(yòng)率;通過改變油墨分子結構,提高油墨的生物降解(jiě)性,降低對人體和環境(jìng)危害;提高油(yóu)墨性能,減少溶劑使(shǐ)用(yòng)量等。
3.2 推廣印(yìn)刷車(chē)間氣流組織設(shè)計
對車間溫度場、速度場、濕度場和(hé)汙染物擴散傳質過(guò)程和濃度場利用CFD 技術優化,以確定(dìng)印刷車間*優的氣流組(zǔ)織方案(àn),在滿足印(yìn)刷條件下確保有機廢氣的*有效收集(jí)。
3.3 終端治理工藝優化模擬與改良
利用計算機對各種終端治理工藝進行優化組合並對處理效(xiào)果模擬評(píng)估。在現有處理技術不能取得重(chóng)大突破的情況下,對各類(lèi)治理(lǐ)技術進行優化(huà)組合(hé)並設定標(biāo)準化的模塊,利(lì)用計算機進行模(mó)擬評估,可(kě)以實現*優處理方案。
另一種研(yán)究方向是對現有印刷廢氣治理設備進行小型(xíng)化、節能化(huà)改良,提高普及率。比如:現有的蓄熱式熱力氧化(huà)(RTO)設施建設成本基本在70萬以上,對於中、小型印刷企業而言建設和使用成本過高。若能將RTO 設備小型(xíng)化、節能化,就可以降低設備製造和運行成本,以提高設(shè)備普及率。
3.4 創新管理政策
政府可以通過製定政策影響印刷包裝行業(yè)發展,降低(dī)行業有機廢氣排放量。包括執行VOCs 排汙權交易製度、提高油墨環保標準、對印刷產品稅製“綠色(sè)化(huà)”進行頂層設計、倡導簡化產品包裝(zhuāng)等(děng)工作。比如提高印刷企業生產過程中有機廢(fèi)氣(qì)排放環保稅(shuì)征收標準,對過度軟包裝的(de)商品提高消(xiāo)費稅,從而提高商品(pǐn)價格,抑製需(xū)求量;通過強製使用中國環境標誌產品認證的環(huán)保型油墨、膠粘劑(jì),禁(jìn)止使用不符合環保要求(qiú)的油墨(mò)、膠粘劑;鼓勵(lì)使用VOCs 含量較低的(de)紫外光固化油墨(mò)。某省(shěng)已經開始推廣(guǎng)軟包(bāo)裝使用紫外光固化油墨,減少溶劑使用(yòng)量。
3.4 創新行業治(zhì)理模(mó)式
通過創新治理模式,也可以避免(miǎn)單一治理的缺陷,同(tóng)時降(jiàng)低治理成本。比如:活性(xìng)炭吸附技術作為低濃度有機廢氣治理(lǐ)常用方法,存在兩個缺點:一是廢活性炭的更換成本和處置成本比較高,企(qǐ)業缺乏自覺性;二是作為執法部門,由於執(zhí)法力量和(hé)技術手段限製,很難(nán)對監管企業的實施高頻次的監管。開展分散企業活性炭定期收集(jí),再實施第三方集中脫附(fù)再(zài)生(shēng)的治理模式,不僅可以(yǐ)解決更(gèng)換活(huó)性炭的問題,同時解決了廢棄活性炭(tàn)處置問題,也可以降低企業治理成本。對於監管部門而言,對第三方(fāng)實施監督管理的(de)效果要(yào)遠大於對所(suǒ)有企業實施監管。
綜上所述,印(yìn)刷有機廢氣治理是大(dà)氣汙染防治工作的重點內容之一。印刷有機廢氣具有風量大、濃度低等特點(diǎn),而目前尚未研發出一種普適性好、處理效率高的治理工藝,因而現行的治(zhì)理現狀並不樂觀。為有效治理印刷行業中的有機廢氣排放,今後(hòu)的研(yán)究工作應從(cóng)印刷材料、廢氣收集和末端治理工藝(yì)優化方(fāng)麵努力,同(tóng)時企業應加強日常管理工作,研發適應性廣、汙染低的印(yìn)刷(shuā)材料,推(tuī)廣(guǎng)印刷車間(jiān)氣流組織設計等;政府應不斷創新管理政策,實施新的行業治(zhì)理模式。