印(yìn)刷(shuā)有機廢氣治理現狀及趨勢分析
來源:忘忧草日本在线播放WWW盛環保 發布時間:2020-11-03
隨著社(shè)會經濟的發展,印刷行(háng)業也呈現出快速發(fā)展的趨勢,每年排放的廢氣也逐漸(jiàn)增多,這不僅會對我國生態環境造(zào)成了非常嚴(yán)重的汙(wū)染,而且也嚴重危害著人們的身體健康。因(yīn)此,需(xū)要(yào)對印刷(shuā)廢氣無組織排放(fàng)進(jìn)行嚴格的(de)管控,采用先進的治理工藝和設(shè)備,遏(è)製有機廢氣對生(shēng)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(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行分析與探討。
1.印刷企業廢氣治理存在的問題
1.1 印刷車間未進行(háng)氣流組織設計
大部分印刷車間沒(méi)有進行功能區性分區,生產線布(bù)局不合(hé)理(lǐ),送排風和(hé)車間溫濕度設(shè)計比(bǐ)較隨意,不僅能耗高,而且(qiě)導致印刷車間內廢氣無組織散發嚴重。
1.2 設計風量過大
大部分的凹印、複合或塗布設(shè)備的排風量未經過設計(jì)計算,大幅超過印刷工藝需(xū)求,不僅造成風機能耗增加,同時也使廢氣排放濃度進一步(bù)降低,而廢氣(qì)處理設施卻是以排放風量(liàng)設計的,因(yīn)此,增加的多餘風量等同於增加(jiā)了(le)廢氣處理設施的投入成本和運行成本。加上一些企業印刷機組共用一台(tái)排風機,在部(bù)分機(jī)組(zǔ)未生產(chǎn)時,仍然按(àn)照滿負荷的風機功(gōng)率排風,由於全部印(yìn)刷機的烘箱處於(yú)連通狀態,導致處理(lǐ)風量額外增加。
1.3 廢氣設施運行不正常
出於降低成(chéng)本原因,部(bù)分印(yìn)刷企業擅自(zì)閑置治理設(shè)施(shī),或者故意使治理設施處於不正常運行狀態。比(bǐ)如:降低低溫等離子運行電壓,長期不更換活性炭或(huò)者將(jiāng)活性炭取出(chū)晾曬後(hòu)回填,不及時更換損壞的紫外燈管等違(wéi)法行為。
2.印刷廢氣治理研究現(xiàn)狀
2.1 印刷材料方麵
這方(fāng)麵(miàn)的研究集中在不同材(cái)料的VOCs 散發(fā)特性(xìng)和傳質(zhì)擴散模型,研究承印材(cái)料和油墨、清洗劑的匹(pǐ)配性,不同的印刷方式所使用油墨的VOCs 含量,以便開發環(huán)保承印材料、油墨和清洗劑[1]。比如:有(yǒu)學者認為擴散係數D 與VOCs 分子量負相(xiàng)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(āo)印油墨(68%~80%)含量*高,UV 膠印(yìn)油墨(7%~12%)VOCs含量*低。溶劑型柔印油墨(50%~55%)、熱固型輪轉膠印油墨(31%~39%)、單張紙膠印油墨(11%~19%)VOCs含量依次降低。
2.2 廢氣收集(jí)方麵(miàn)
此類文獻從印刷車間氣流(liú)組織、溫濕度控製、風速控製以及塗布、印刷設備密閉(bì)改造方麵研究提高有機廢氣收集效(xiào)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(hé)能耗之間的關係、溫濕度獨立控製等內容。有學者研究了(le)印刷生產有機廢氣擴散機理,從印品幹燥前、幹燥過程(chéng)中、幹燥完成後指出了需要控製的相關因素,為減少有機廢氣散發以及綜合治理印(yìn)刷有機廢氣汙染提供了理(lǐ)論參考。
2.3 末端治理方麵(miàn)
印刷有機廢氣治理應用*廣泛(fàn)的技術包括吸附法、熱力氧化、光催化氧化、生物(wù)法等[2],單一的治理技(jì)術存在不同的缺陷,比(bǐ)如(rú):活性炭吸附更換周期短、不耐濕度和高溫(低於120 ℃脫附),產生大量(liàng)危廢;蓄熱式熱(rè)力氧化(RTO)設備投(tóu)資成本高,運(yùn)行能耗大,無需輔助燃料廢氣濃度>2 000mg/m3;光催化(huà)對濃度大於0.03%的有機(jī)廢氣無法實現穩定達標排放。為降低治理成本,提高適用(yòng)範圍,末端治理重點(diǎn)研究印刷有機廢氣治理技術集成與創新。國內外發(fā)展(zhǎn)出吸(xī)附濃縮-催化燃燒、吸脫附-冷凝回(huí)收等有機廢氣(qì)治理集成工藝(yì)。同時,國外對微生物法處理印刷廢氣情有獨鍾,生物處理技術在印刷廢氣治理技術中的比(bǐ)例達到了(le)29%。相關研究涉及了生物過濾處理(lǐ)對含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有機廢氣的去除效果、影(yǐng)響因素及(jí)動力學模型。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(chéng)、進氣濃度和速率(lǜ)、填料性質、填料(liào)溫濕度、營養物質、pH 值、微生(shēng)物(wù)和氧(yǎng)氣、表麵活(huó)性劑等對有機廢氣淨化處理效果(guǒ)的影(yǐng)響。總得(dé)來說,有機廢氣淨化處理技術可以分成:回收法和(hé)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(yú)不同有(yǒu)機廢氣處理技術內在(zài)機理,期望通過(guò)優化模型(xíng)參數提高處理效率。包括低溫等(děng)離(lí)子(zǐ)體、熱等離子體、聯合等離子體(CPP)光(guāng)解、生物滴濾、管式生物過濾、膜生物過濾等技術處理有機廢氣機理、機製(zhì),以及有(yǒu)機廢氣逸散、吸收、降解(jiě)過程數學模型。比如:有(yǒu)學者根據能量守恒(héng)和傳遞(dì)方(fāng)程建立了簡化模(mó)型,認為有機(液)相部分與用對數表示的氣相之(zhī)間的負線性關(guān)係;有學者研究發現光催化處(chù)理VOCs 動力學原理與簡化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高,這將有利於設計相應的處理設備。但實驗中苯的降解曲線與模型吻合度出現偏離,這或是催化劑受汙染導致;有學者研究了二元VOCs 在葉片填片的轉輪收集床(chuáng)中的(de)吸(xī)收情況,結果表明其(qí)氣(qì)態質量傳遞係數與VOCs 進口(kǒu)濃度呈負(fù)相關關係,並隨著轉輪(lún)轉速(sù)、氣流速度和液(yè)流速度的增加(jiā)而升高。
3.印刷行業有機廢氣治理研究趨勢
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(fāng)麵進一步改進,實現印刷行業的清潔生產。比如:研發可適用多種印刷(shuā)工藝的單一溶劑,以提高(gāo)後端溶劑(jì)回收利(lì)用率;通過改(gǎi)變油(yóu)墨分子結構,提高油墨的生物(wù)降解性,降低對人(rén)體和環境危害;提高油墨性能,減少溶劑使用量等。
3.2 推廣印刷車間氣流組織設計
對車間溫度場、速度場、濕度場和汙染物(wù)擴散傳質過程和濃度場利用CFD 技術優化,以確(què)定印(yìn)刷車間*優的(de)氣流組織方案,在滿足印刷條件下確保有(yǒu)機廢氣的*有效收集。
3.3 終端治理工藝優化(huà)模擬與改(gǎi)良
利用計算機對(duì)各種終端治理工藝(yì)進行優(yōu)化組合(hé)並對處(chù)理效果模(mó)擬評估。在現有處理技術不(bú)能(néng)取得重大突破的情況下,對各類治理技(jì)術(shù)進行優(yōu)化組(zǔ)合並設定標準化的模塊,利用計算機進行模擬(nǐ)評估,可以實現*優處理方案。
另一種研究方向(xiàng)是對現有印刷廢氣(qì)治理設備進行小型化、節能(néng)化改良,提(tí)高普及率。比如:現(xiàn)有的(de)蓄熱式熱力氧化(huà)(RTO)設施建設成本(běn)基本在70萬以上(shàng),對(duì)於中、小型印(yìn)刷企業而言建設和使用成本過(guò)高。若能(néng)將(jiāng)RTO 設(shè)備小型化、節(jiē)能化,就可以降低設備製造和運行成本,以提高設備普及率。
3.4 創新管理政策
政府可以(yǐ)通過製定政策影響印刷包裝行業發展,降低行業有機廢(fèi)氣排放量。包括執行(háng)VOCs 排汙權交易製度、提高油墨環保標(biāo)準、對印刷產品稅(shuì)製“綠色化”進行(háng)頂層設計、倡導簡化產品包裝等工作(zuò)。比如提(tí)高印刷企業(yè)生產過程中有機(jī)廢氣排放環保稅征收標準,對過度軟(ruǎn)包裝的(de)商品提高消費稅,從而提高商品價格,抑製(zhì)需(xū)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(jìn)止(zhǐ)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(guāng)固化油墨。某省已經開始推廣軟包裝使(shǐ)用紫外光固化油墨,減少溶劑(jì)使用量。
3.4 創新行業治理模式
通過創新治理模式,也可(kě)以避免單一治理的缺陷,同時降低(dī)治理成本。比如:活性炭吸附技術作為低濃度有(yǒu)機廢氣治理常用方法,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(gāo),企業缺乏自覺性;二是作為執法部(bù)門,由於(yú)執法力量和技術手(shǒu)段限製,很難對監管企業的實施高(gāo)頻次的監管。開展分散企(qǐ)業活性炭定期收集,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(huó)性炭的問題,同時解決了廢棄活性炭處置問題,也可以降低企業治理成本。對(duì)於(yú)監管部門而言,對第三(sān)方實(shí)施監督管理的效果要遠大於對所有企業實施監管。
綜(zōng)上(shàng)所述,印刷有機廢氣(qì)治理是大氣(qì)汙染防治工作的重點內容之一。印刷有(yǒu)機廢氣(qì)具有風量大、濃度低等特(tè)點,而目(mù)前尚未(wèi)研發出一種普適性好、處理效率高的治(zhì)理(lǐ)工藝,因而現行的治理現狀並不樂觀。為有效治理印刷行(háng)業中的(de)有機廢氣排放,今後的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(miàn)努力,同時企業應加(jiā)強日常管理工(gōng)作,研發適應性廣、汙染(rǎn)低(dī)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,實施新的行業治理模式(shì)。