印刷有機廢氣治理現狀及趨勢分析
來源:人妻系列电影環保 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速發展的趨勢,每(měi)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汙染(rǎn),而且也嚴重危(wēi)害著人們的身體健康。因此,需要對印刷廢氣無組織排放進行(háng)嚴格的管控,采用(yòng)先進的治理工藝和(hé)設備,遏製有機廢氣對(duì)生態環境的破壞。基於此,本文主要對印刷有機廢氣治理(lǐ)研究現狀與趨勢進行分析與探(tàn)討。
1.印刷企業廢氣治理存在(zài)的問題
1.1 印刷車間未進行氣流組織設計
大部分印刷車間沒有進行功能區性分(fèn)區,生產線布局(jú)不(bú)合理,送排風和車間溫濕(shī)度設計比較隨意,不(bú)僅能耗高,而且導致印刷車間內廢氣無(wú)組(zǔ)織(zhī)散發嚴重。
1.2 設計風量過大
大部分的凹印、複合或(huò)塗布設備的排風量未經過設計計算,大幅超過印刷工藝需求,不僅造成(chéng)風機能耗增加,同時也使廢氣排放濃度(dù)進一步降(jiàng)低(dī),而廢氣處理設施卻是以排放風量設計的,因此(cǐ),增加的多餘風量等同(tóng)於(yú)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(jī)組(zǔ)共用一台排風機,在部分(fèn)機組未生產時,仍然(rán)按照滿(mǎn)負荷的風機功率排風,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 廢氣設施運行不正常
出於(yú)降低成本原(yuán)因,部分印刷(shuā)企業擅自閑置治理設施,或者故意使治理(lǐ)設施處於不正常運(yùn)行狀態。比如:降低低溫等離子運行電壓,長期不更換活性炭或者(zhě)將活性炭取出晾曬(shài)後回填,不及時更換損壞的紫外(wài)燈管等違法行為。
2.印刷廢(fèi)氣治理研究(jiū)現狀
2.1 印刷材料(liào)方(fāng)麵
這方麵的研究集中在不同材料的VOCs 散發特性和傳質擴散模型,研究承印材料(liào)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(chéng)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(yìn)油墨(7%~12%)VOCs含量*低。溶(róng)劑型柔印油墨(50%~55%)、熱固型(xíng)輪轉膠印油墨(31%~39%)、單張紙膠印(yìn)油墨(11%~19%)VOCs含量依次降低。
2.2 廢(fèi)氣收集方麵
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(shè)備(bèi)密閉改造(zào)方麵研究提高有機廢氣收集效率。具體包括不同(tóng)送風方式效果、內(nèi)擾熱源影響、氣流分布特性和能(néng)耗之間的(de)關係、溫濕度獨立控製等內容。有學者研(yán)究了印刷生產(chǎn)有(yǒu)機廢(fèi)氣擴(kuò)散機(jī)理,從(cóng)印品幹燥前(qián)、幹燥(zào)過程中、幹(gàn)燥(zào)完成後指出(chū)了需要控製的相關因素,為減少有機廢氣散發(fā)以及綜合治理(lǐ)印刷有(yǒu)機廢氣汙染提供了(le)理論參考。
2.3 末端治理方麵(miàn)
印刷(shuā)有機廢氣治理應用*廣泛的(de)技術包(bāo)括吸附法、熱力氧化、光催化氧化、生物(wù)法等[2],單一的治理技術存在不同的缺陷,比如:活性炭吸附更換周(zhōu)期短、不耐濕度和高溫(低於120 ℃脫附),產生大量危廢;蓄熱式熱力氧(yǎng)化(RTO)設備投資(zī)成本(běn)高,運行能耗(hào)大,無需輔助燃料(liào)廢氣濃度>2 000mg/m3;光催(cuī)化對濃度大於(yú)0.03%的有機廢(fèi)氣無法實(shí)現(xiàn)穩定達標排放。為降低治(zhì)理成本,提高適用範(fàn)圍,末端治(zhì)理重點研究印刷有機廢氣治理技術集成(chéng)與創(chuàng)新(xīn)。國內(nèi)外發展出吸附濃縮-催化燃燒、吸脫附(fù)-冷凝回收等有機廢氣治(zhì)理集成工藝。同(tóng)時,國(guó)外對微生(shēng)物法處理印刷廢氣情有獨鍾,生物處理技術在(zài)印刷廢氣(qì)治理技術中的比例達到了29%。相關研究涉及了生(shēng)物過濾(lǜ)處理對(duì)含甲苯、二甲(jiǎ)苯、乙酸(suān)乙酯等有機廢氣的去除效果(guǒ)、影響因素及動力學模(mó)型。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 組成、進氣(qì)濃度和速率、填料(liào)性質、填(tián)料溫(wēn)濕度、營養物質、pH 值、微生物和氧氣、表麵活性劑(jì)等對有機廢氣淨化處理效果的影響。總得來說,有機廢氣淨化處(chù)理技術可以分成(chéng):回(huí)收法和破(pò)壞法兩大(dà)類。
2.4 機理研究和建模方麵
此類研究(jiū)側重於不同有機廢氣處理技(jì)術內在機理,期望通過優化模型(xíng)參數提高處理效率。包括低溫等離子(zǐ)體、熱等離(lí)子體、聯合等離子體(CPP)光解、生物滴濾、管(guǎn)式生物(wù)過濾、膜生物過濾等技術處理有機廢氣機(jī)理、機(jī)製,以及有機(jī)廢(fèi)氣逸散、吸(xī)收、降解過程數學模型。比如:有學者根據能量守恒和傳遞方程(chéng)建立了簡化模型,認為有機(液)相部分與用對數表示的氣相之間的負線(xiàn)性(xìng)關係;有(yǒu)學(xué)者研究發現光(guāng)催化處理VOCs 動力學原理(lǐ)與簡化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高,這將有利於設計相應的處理設備(bèi)。但實驗中(zhōng)苯的降解曲線與模型吻合度出(chū)現偏離,這或是催化劑受汙染(rǎn)導致;有(yǒu)學者研究了二元VOCs 在葉片填片(piàn)的轉輪收集床中(zhōng)的吸收情況,結果表明其氣態質量傳遞係數與VOCs 進(jìn)口濃度(dù)呈負相關(guān)關係,並隨著轉輪轉(zhuǎn)速、氣(qì)流速度和液流速度的增加而(ér)升高(gāo)。
3.印刷行(háng)業有(yǒu)機廢氣治理(lǐ)研究趨勢
3.1 研發適應性廣、汙染低的印刷材料
從油墨、溶劑、承印材料方麵進一步改進,實(shí)現(xiàn)印刷行業的清潔生(shēng)產(chǎn)。比如:研發可適用(yòng)多種印刷工藝的單一溶劑,以提高後端溶劑回收利用率;通過(guò)改變油墨(mò)分子結(jié)構,提高油墨的生物降解性(xìng),降低對人體和環境(jìng)危害;提高油(yóu)墨性能,減(jiǎn)少溶劑(jì)使用量等。
3.2 推廣(guǎng)印刷車間氣流組織設(shè)計
對車(chē)間溫度場、速度(dù)場、濕度場和汙染物擴(kuò)散傳(chuán)質過程和濃度場利用CFD 技術優化,以(yǐ)確定印刷車間*優的氣(qì)流組織(zhī)方案,在滿足印刷(shuā)條件(jiàn)下確保有機廢氣的*有效收集。
3.3 終端治理工(gōng)藝優化模(mó)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)果模擬評估。在現有處理技術不能取得重大突破(pò)的情況下,對各類治理技術進行(háng)優(yōu)化組合並設定標準(zhǔn)化的模塊,利用計(jì)算機進行模擬評估,可以實現*優處理方案。
另一種研究方向是對現有印刷廢氣治理設備進行小型化、節能化改良,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(jī)本在70萬以上,對於中、小型印刷企業而言建(jiàn)設和使用成本過高。若能將RTO 設備小型化、節能化,就可以(yǐ)降低設備製(zhì)造和運行成本,以提高設備普及率。
3.4 創新管理政策
政府可(kě)以通(tōng)過製定政策影響印刷包(bāo)裝行業發展,降低行業有機廢氣(qì)排放量(liàng)。包(bāo)括執行VOCs 排汙(wū)權交(jiāo)易製度、提高油墨環(huán)保標準、對印刷產品(pǐn)稅製“綠色化”進行頂層設計、倡導簡化(huà)產品包裝等工作。比如提高印刷企業(yè)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消費稅,從而提高商品價格,抑製需求量;通過強製使用中國(guó)環境標誌產品認證的環保型油墨、膠粘劑,禁止使用(yòng)不符合(hé)環保要求的油墨(mò)、膠粘劑;鼓勵使用(yòng)VOCs 含量較低的紫外光固化油墨。某省已經(jīng)開始推廣軟包裝使用紫外光固化(huà)油墨(mò),減少溶劑使用量。
3.4 創新行業治理模式
通(tōng)過創新治理模式,也可(kě)以避(bì)免單一治理的缺陷,同時降低治(zhì)理成本。比如:活(huó)性炭(tàn)吸附技(jì)術作為低濃度(dù)有機廢氣治理常用方法,存在兩個(gè)缺點(diǎn):一是廢活(huó)性炭的更換成本和處置(zhì)成本比較高(gāo),企業(yè)缺(quē)乏自覺(jiào)性;二是(shì)作為執法(fǎ)部門,由於執法力量和技術手段限製,很難對監管企業的實施高頻次的(de)監管。開展分散企業活性炭(tàn)定期收集,再實施第三方集中(zhōng)脫附再生的治理模式,不僅可以解決更換活(huó)性(xìng)炭的(de)問題(tí),同時(shí)解決了廢棄活性炭處置(zhì)問題,也可以降低企業治理成本。對於監管部門而言,對第三方實施監督管理的效果要(yào)遠大於對所有企業實施監管。
綜上所述,印刷(shuā)有機廢氣(qì)治理是大氣汙染防治工(gōng)作(zuò)的重(chóng)點內容之一。印刷有機廢氣具有風量大、濃(nóng)度低等特(tè)點,而目前尚未研發出一種普適性好、處理效率高的治理(lǐ)工藝,因而(ér)現行的治理現狀並不樂觀。為有效治理印刷行業中的(de)有機(jī)廢氣排放,今後的(de)研究工作應從印刷材料、廢氣收集和末端治理工藝優化方麵努力,同時企業應加強日常管理工作,研發適應(yīng)性廣、汙染低的印刷材料,推廣印刷車間氣流組織設計等;政府應不斷創新管理政策,實施新的行業治(zhì)理模式。