印(yìn)刷有機廢氣治理現狀及趨勢分析
來源:科柏盛環保 發布時間:2020-11-03
隨著社會經濟的發展,印刷行業也呈現出快(kuài)速發展的趨勢,每年排放的廢氣也逐漸增多,這不僅會對我(wǒ)國(guó)生態環(huán)境造成了(le)非常嚴重的汙染,而且也嚴重危(wēi)害著人們的身(shēn)體健康。因此(cǐ),需要對印(yìn)刷廢氣無(wú)組織排放進行(háng)嚴格的管(guǎn)控,采用先進的(de)治理工藝和設備,遏製(zhì)有機(jī)廢氣對生態環境的破(pò)壞。基於此,本文主要對印(yìn)刷有機廢氣治理研究現狀與趨勢(shì)進行分析(xī)與探(tàn)討。
1.印刷企業廢氣治理存在(zài)的問題
1.1 印刷車間(jiān)未進(jìn)行氣流組織設計
大部分印刷車間沒有進行功能區性分區,生產(chǎn)線布局不合理,送排風和車間溫濕度設計比(bǐ)較隨意,不僅能耗高,而且(qiě)導致印刷車間內(nèi)廢氣無組織散發嚴(yán)重。
1.2 設(shè)計風量過大
大部分的凹印、複合或塗布設備的排風量未經(jīng)過設計計算,大幅超過印刷工藝需(xū)求,不僅造成風機能耗增加,同時(shí)也使廢氣排放濃度進一步(bù)降低,而廢氣處理設施卻是以排放風(fēng)量設計的,因此,增(zēng)加的多餘風量等同於增加(jiā)了廢(fèi)氣處(chù)理設施的(de)投入成本和運行成本。加上一些企業印刷機組共用一台排(pái)風(fēng)機,在部分機組未生產時,仍然按照滿負荷的風機功率排(pái)風,由於全部印刷機的烘箱處於連通狀態,導致處理風量額外增加。
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(qǐ)業擅自閑置治(zhì)理設施,或者故意使治理(lǐ)設(shè)施處於不正常運(yùn)行狀態。比如(rú):降低(dī)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(huí)填,不及時更換損壞的(de)紫外燈管等(děng)違法行為。
2.印刷(shuā)廢氣治理研究現狀
2.1 印刷材料方麵
這方麵的研究集中在不同材料的VOCs 散發特(tè)性和傳質擴散(sàn)模(mó)型,研究(jiū)承印材料和油墨、清洗劑的匹配性,不同的印刷方式(shì)所使(shǐ)用油墨的VOCs 含量(liàng),以便開發(fā)環保(bǎo)承印材料、油墨和(hé)清洗劑[1]。比如:有學者認為擴散係數D 與(yǔ)VOCs 分子(zǐ)量負相關,分離常數Ke 與VOCs 蒸汽壓正相關;有學(xué)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含量*低。溶劑型柔印油(yóu)墨(50%~55%)、熱固型輪轉膠印油墨(31%~39%)、單張(zhāng)紙膠印(yìn)油墨(11%~19%)VOCs含量依次(cì)降低。
2.2 廢氣收集(jí)方麵
此類文獻從印刷車間氣流組織、溫濕度控製、風速控製以及塗布、印刷設備密閉改造方麵研究提高有機廢氣收集效率。具體包括不同送風方式效果、內擾熱源影響、氣流分布特性和能耗之間的關係、溫(wēn)濕度獨立控製等內容。有學者研究了印刷生產(chǎn)有機廢氣擴散機理,從(cóng)印品幹燥前、幹燥(zào)過程中(zhōng)、幹燥(zào)完成後指出了需要控製的相關因素,為減少有機(jī)廢氣(qì)散發以及綜合治(zhì)理印刷有機廢氣汙染提供了理論參考。
2.3 末端治理方麵(miàn)
印刷有機廢氣治理應用*廣泛的技術包括吸附法、熱力氧化、光催化氧化、生物法等[2],單(dān)一的治理技術存在不同(tóng)的缺陷,比如:活性炭吸附更換(huàn)周期短、不耐濕度和高溫(低於120 ℃脫附),產生大量危廢(fèi);蓄(xù)熱式熱力氧化(RTO)設備投資成本高(gāo),運行能耗大,無需輔助燃料廢氣濃度>2 000mg/m3;光催化對(duì)濃(nóng)度大於0.03%的有機廢氣無法實現(xiàn)穩定達標排放。為(wéi)降低治理成本,提高適用範圍,末端(duān)治理重點研究印刷有機廢氣治(zhì)理技(jì)術(shù)集成與創新。國內外(wài)發展出(chū)吸附濃(nóng)縮-催化燃燒、吸脫附-冷凝回收(shōu)等有機廢氣治理集(jí)成(chéng)工藝。同時,國外對微生物法處理印刷廢氣情有獨鍾,生物處理技術(shù)在印刷廢(fèi)氣治理技術中的比例達到了29%。相關研究涉及了生物過濾處理對含甲苯、二甲苯、乙酸乙(yǐ)酯等有機廢氣的去除效果、影響因素及動力學模型(xíng)。國內也對這項技術進行了研究,研究主要側重於微生物馴化,各類因素如:VOCs 組(zǔ)成、進氣濃度和速率、填料性質、填料溫濕度、營養物質、pH 值、微生物和氧氣、表麵活性劑(jì)等對有機(jī)廢氣淨化處理效果的影響。總得來說,有機廢(fèi)氣淨化(huà)處理技術可以分成:回收法和破(pò)壞法兩大類。
2.4 機理研(yán)究和建模方麵
此類研究側重於不同有機廢氣處(chù)理技術內在機理,期望通過優化模型參(cān)數提高處理效率。包括低溫等離子體、熱等離子(zǐ)體、聯合等離子體(CPP)光解、生物滴濾、管式生物(wù)過濾、膜生物過濾等技術處理(lǐ)有機(jī)廢(fèi)氣機理、機製,以及有機廢氣逸散(sàn)、吸(xī)收、降解(jiě)過程數學模(mó)型。比如:有學者根據能量守恒和傳遞方程(chéng)建立了簡(jiǎn)化模型,認為(wéi)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(huà)處(chù)理VOCs 動(dòng)力學原理與(yǔ)簡化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高,這將有利於設計相應的(de)處理設備。但實驗中苯的降解曲線(xiàn)與模型吻合度出現偏離,這或是催化(huà)劑受汙染導致;有學者研究了二元VOCs 在葉片填片的轉輪收集床中的吸收情況,結果表明其(qí)氣態質量傳遞係數與VOCs 進口濃度呈負相關關係,並隨著轉輪轉速、氣流速度(dù)和液流速度的增加而升高。
3.印(yìn)刷行(háng)業有機廢氣治理研究趨(qū)勢
3.1 研發適應(yīng)性廣、汙染低(dī)的印刷材料
從油墨、溶(róng)劑、承印材料方麵進(jìn)一步改進,實現印刷行業的清潔生產。比如:研發可適用多種印刷工藝的單一溶劑,以提高(gāo)後端溶劑回收利(lì)用(yòng)率;通過改變油墨分(fèn)子結構,提高油墨的生物降解性,降低對人體和環境危害;提高油墨性能,減少溶劑使用量等。
3.2 推(tuī)廣印刷車間氣流組(zǔ)織設計
對(duì)車間溫度場、速度場(chǎng)、濕度場(chǎng)和汙染物(wù)擴散傳質(zhì)過程和濃度場利(lì)用CFD 技術優化,以確(què)定印(yìn)刷(shuā)車間*優的氣流(liú)組織方案,在滿足印刷條件下確保有機廢氣的*有效收集。
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(jì)術(shù)不能取得重大突(tū)破的情況下,對(duì)各類治理技術進行優(yōu)化組合並設定標準化(huà)的模塊,利用計算機進行模擬評估,可(kě)以實現*優處理方案。
另一種研究方向是對(duì)現有印刷廢氣治理設備進行小型化、節能(néng)化改良,提高普及率。比如:現有的蓄熱式熱力氧化(RTO)設施建設成本基本在70萬以(yǐ)上,對於中、小型印刷企業而言建設(shè)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(shè)備製(zhì)造和運行成本,以提高設備普及率。
3.4 創新管理政(zhèng)策
政府可以通過製定政(zhèng)策影(yǐng)響印刷包裝行業發展,降(jiàng)低行(háng)業有機廢氣排放量。包(bāo)括執(zhí)行VOCs 排汙權交(jiāo)易製度、提高油墨環保標準、對印刷產(chǎn)品稅製“綠色化”進行頂層設計、倡導簡(jiǎn)化產品包裝等(děng)工作。比如提高印刷企業生產過程中有機廢氣排放環保稅征收標準,對過度軟包裝的商品提高(gāo)消費稅,從而提高商品(pǐn)價格,抑製需求量;通過強製使用中國環境標誌產品認證的環保型油墨、膠粘劑,禁止使用不符合環保要求的油墨、膠粘劑;鼓勵使用VOCs 含量較低的紫外光固化油墨(mò)。某省已經開始(shǐ)推廣軟包裝使用紫外光固化油墨(mò),減少溶劑使用量。
3.4 創新行業治理模式
通過創新(xīn)治理模式,也可以避免單一治理的缺陷(xiàn),同時(shí)降低(dī)治理成(chéng)本。比如:活性炭吸附技(jì)術作為低濃度有機廢氣(qì)治理常用方法,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,企業缺乏自覺性;二是作為執(zhí)法部門,由於執法力量和技術手段限製,很難對監管企(qǐ)業的實施高頻(pín)次的監管。開展分散企業活性炭定期(qī)收集,再實施第三方集中脫附再生的治理模式,不僅可以解決更換活性炭(tàn)的問題,同時解決了廢棄活性炭處置問題,也可以降低企業(yè)治理成本。對於監管(guǎn)部門而言,對第三方實施監督管(guǎn)理的效果要遠大於對所有企業實施監管(guǎn)。
綜(zōng)上所述,印刷有機廢氣治理是大(dà)氣汙染防治工作(zuò)的重點內容之一。印刷有機廢氣具有風量大、濃(nóng)度低等特點(diǎn),而目前尚未研發出一種普適性好、處理效(xiào)率高的治理工藝,因而現行的治理現狀並不樂觀。為(wéi)有效治理印刷行業中的有機廢氣排放,今後的研究工作應從印刷(shuā)材(cái)料、廢氣收(shōu)集和末端治理(lǐ)工藝(yì)優化方麵努力,同時企(qǐ)業應加強日常管理工作(zuò),研發適應性廣、汙染低的印刷材料,推廣印刷(shuā)車間氣流組織(zhī)設計等;政府應不斷創新管理政策,實施新的行業治理模式。