包裝印刷有機廢氣處理技術(shù)探究

引言

改革開放以來，我國包裝印刷業(yè)隨著經(jīng)濟的增長迅速崛起，中國逐漸成為繼美國、日本、歐盟之后的第四大印刷市場。包裝印刷廠的主要產(chǎn)品為各種印刷制品，在生產(chǎn)過程中大量使用彩色油墨和有機溶劑，油墨所用溶劑主要包括甲苯、二甲苯、丁酮、異丙醇、正丁酯、乙酸乙酯等低沸點揮發(fā)性有機物。據(jù)統(tǒng)計，有機溶劑通常占到了油墨總量的70%～80%，而在印刷產(chǎn)品干燥的過程中，這部分有機溶劑會揮發(fā)到大氣中，產(chǎn)生大量的有機廢氣(VolatileOrganicCompounds，簡稱VOCs)。因此，包裝印刷成為我國VOCs的主要排放源之一。

VOCs通常是指在常壓下沸點低于260℃或標準狀況下飽和蒸氣壓大于0.13kPa的有機化合物，這類物質(zhì)種類繁多，多數(shù)具有毒性，且大多數(shù)VOCs都具有回收價值。因此，VOCs的大量排放不僅會對環(huán)境衛(wèi)生和人體健康帶來極大威脅，還會造成嚴重的資源浪費及經(jīng)濟損失。長期以來，我國廢氣治理的重點主要放在除塵、脫硫、脫硝上，VOCs治理技術(shù)發(fā)展緩慢。“十二五”規(guī)劃以來，國家對VOCs的治理日益重視，并明確指出“推進精細化工業(yè)有機廢氣污染治理，加強有機廢氣回收利用”。因此，如何減少包裝印刷業(yè)VOCs的排放，同時有效回收這部分有機溶劑，*終實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏，已經(jīng)成為包裝印刷業(yè)的一項重要任務(wù)。

1包裝印刷業(yè)VOCs控制技術(shù)概述

目前，我國包裝印刷行業(yè)現(xiàn)有的VOCs控制術(shù)大體可分為兩大類:一類是消除法，即通過破壞性的化學(xué)或生物反應(yīng)，將揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，主要包括燃燒法、生物法等，還包括一些新型的控制技術(shù)，如光催化法;另一類是回收法，即在一定溫度、壓力下，通過一定技術(shù)來分離回收揮發(fā)性有機物，主要包括吸附法、吸收法、冷凝法等。

1.1消除法

燃燒法是目前應(yīng)用比較廣泛的有機廢氣治理方法，主要包括直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒是將VOCs當(dāng)作燃料，通過熱反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸?，去除效率可達95%以上。催化燃燒法是在催化劑的作用下，使有機廢氣中的碳氫化合物在溫度較低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳。燃燒法主要適用于成分復(fù)雜、高濃度的VOCs氣體，具有效率高、處理徹底等優(yōu)點。但若廢氣含有Cl、S、N等元素，采用燃燒**產(chǎn)生HCl、SOx、NOx等有害氣體，造成二次污染。

生物法是利用微生物的新陳代謝對VOCs進行生物降解的過程，主要適合于低濃度、大氣量且宜生物降解的有機廢氣治理。生物法處理有機廢氣具有設(shè)備簡單、運行費用低、操作簡便、凈化效率高、不產(chǎn)生二次污染物等優(yōu)點。但生物法對有機廢氣的進氣濃度和性質(zhì)要求較高，同時對生物菌落和填料也提出了較高的要求，因此目前還未得到大量應(yīng)用。

光催化是指利用光催化劑(如TiO2)氧化分解吸附在催化劑表面的VOCs物質(zhì)。合適的光催化劑能夠在常溫下將VOCs完全氧化成無毒無害的物質(zhì)，無二次污染，適合處理高濃度、氣量大、穩(wěn)定性強的有機廢氣。目前，光催化法在處理廢水上已經(jīng)得到了一些應(yīng)用，但是由于其存在反應(yīng)速度慢、光子效率低等的缺點，在VOCs治理方面實例卻不多。

1.2回收法

吸附法主要是利用固體吸附劑(如硅膠、分子篩、活性炭等)把排放廢氣中的有害組分吸附留在固體表面里，從而達到凈化作用。吸附法常見于處理低濃度高通量的VOCs廢氣，優(yōu)點是去除率高，凈化徹底，能耗低，工藝成熟。不僅如此，吸附法若與其他處理方法聯(lián)用，既可防止環(huán)境污染，又能回收有用的物質(zhì)，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。缺點是處理設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，當(dāng)廢氣中含有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時，吸附劑易失效。在現(xiàn)有的吸附劑中，活性炭性能*好，應(yīng)用*廣，去除效率通常可達95%以上。

吸收法主要是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，利用有機廢氣能與其互溶的特點，來吸收廢氣中的有害物質(zhì)。該方法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較大情況下氣相污染物的處理，具有技術(shù)成熟，設(shè)計及操作經(jīng)驗豐富，適用性強的優(yōu)點。但對于有機廢氣，由于其水溶性一般不好，應(yīng)用不太普遍。另外，該法對吸收劑和吸收設(shè)備的要求通常較高，而且吸收劑需要定期更換，過程較復(fù)雜，費用較高。

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程，具有設(shè)備和操作條件簡單，回收物質(zhì)的純度較高的優(yōu)點。在生產(chǎn)過程中，冷凝法常常與壓縮、吸附、吸收等過程組合應(yīng)用，來回收有機廢氣中有用的組分，從而實現(xiàn)資源的重復(fù)利用，降低運行成本。

上述兩類方法中，回收法能夠在污染控制的同時實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，是一種更具有開發(fā)潛力的技術(shù)方法。然而，任何一種VOCs回收處理技術(shù)本身都各有利弊，使用條件也有較大差異。例如，吸附法處理低濃度VOCs效果雖好，但是對于高濃度廢氣的處理卻可能存在熱效應(yīng)高、吸附劑堵塞或二次污染等問題;而冷凝法則更適宜于處理高濃度VOCs，對于低濃度廢氣的處理效果較差、設(shè)備成本較高。因此，為*大程度地實現(xiàn)低成本、高效率的VOCs處理目的，需開發(fā)廢氣處理的集成工藝，將不同的VOCs回收處理技術(shù)通過一定的方法組合起來，使之優(yōu)勢互補、各盡其用，以實現(xiàn)低成本和高成效的雙贏。

2包裝印刷業(yè)VOCs組合處理工藝實例

上海某油墨印刷廠采用“蜂窩吸附-熱風(fēng)脫附-冷凍回收”的組合工藝，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs進行集中收集、集中處理、集中回收，取得了低本高效的處理效果。該工藝采用吸附截留有機溶劑氣體、熱風(fēng)脫附解析溶劑氣體的工藝將有機物分離濃縮出來加以冷凝回收，從而實現(xiàn)空氣凈化和廢棄物循環(huán)利用的目的。下面以該工藝為實例對VOCs組合處理工藝進行分析探討。

2.1廢氣狀況及排放要求

該印刷廠有機廢氣排放現(xiàn)狀及GB16297—1996《大氣污染綜合排放標準》中的二級排放標準(新建擴改項目)要求如表1。