淺談VOCs治理技術在印刷企業的運用

摘 要： 隨著VOCs對環境的影響越來越大，國家正逐步制定相關的法律和技術規范對其進行控制和治理，本文主要表述印刷行業VOCs的性質，并以某印刷企業清潔生產審核方案為例訴述VOCs治理技術在該行業的運用。

關鍵詞： VOCs;印刷企業

1 ?印刷行業VOCs介紹

1.1 ?VOCs的概述

VOCs（volatile organic compounds）也稱為揮發性有機物，一般是指飽和蒸氣壓較高（20℃下大于或等于0.01KPa）、沸點較低、分子量小、常溫狀態下易揮發的有機化合物。VOCs的危害一是會直接危害到人體的健康，主要包括對感官和氣味的影響;會引起呼吸道感染，嚴重的會影響到人體內臟器官;還會抑制人的中樞神經系統，讓人感到渾身乏力，精神不振等;部分VOCs還具有很強的基因毒性和致癌性，例如苯、甲醛。二是在陽光直射的情況下，VOCs會和大氣中碳氫化合物和氮氧化物發生一系列復雜反應而形成具有嚴重危害性光化學煙霧，對環境造成二次污染，還會破壞高空中的臭氧層。三是VOCs中包括乙烯、丙烯等脂肪類物質，屬于易燃、易爆類化合物，存在著較大的火災隱患。

1.2 ?印刷行業VOCs的主要來源

印刷行業主要的生產方式包括平版印刷（膠?。?、凸版印刷、凹版印刷和網版印刷（絲網印刷），其中平板印刷分為熱固輪轉膠印、單張紙腳印和冷固輪轉腳印;凸版印刷分為樹脂版印刷和柔性版印刷，其生產工藝主要包括印刷、覆膜、上光和燙金等工藝。在印刷工藝中VOCs的排放主要來源于油墨及其稀釋劑、潤版液的使用，特別是溶劑性油墨，相關研究表明，溶劑性油墨含有50%-60%的有機性型物質，在印刷過程中由于加熱干燥使得這部分有機溶劑中含有的揮發性有機物不斷釋放出來，繼而轉化VOCs排放出來，而上墨面積較大、墨層較厚的印刷品會排放更多的VOCs。在覆膜工藝中則是由于大量的粘合劑的使用，在加熱加壓的過程中使得VOCs排放出來，造成空氣污染。在上光工藝中VOCs的排放主要來源于上光涂料的使用，在流平、干燥、壓光過程中受熱釋放少量的VOCs。在燙金工藝中，由于借助一定的壓力與溫度，使得粘膠層中的有機溶劑，在受熱中起到粘結作用的同時釋放出VOCs。

結合生產工藝過程可以看出，印刷企業的VOCs排放的主要來源于使用的原輔材料，即油墨及其稀釋劑、潤版液、清洗劑、膠黏劑、覆膜膠、上光油、復合膠等，在生產過程中均會釋放出VOCs。特別是油墨的使用，經相關研究表明，約50%的VOCs來源于印刷工藝中的油墨使用。

2 ?印刷企業VOCs治理技術淺析

目前，印刷行業對VOCs控制措施主要分為源頭控制和末端治理，在源頭控制方面，首要措施是調整原料配方或采用環保產品替代，另一方面是進行工藝技術改進，即將相關設備更新為水性柔性版印刷、數字印刷等清潔生產技術設備，或采用密封的儲存溶劑設備、溶劑管道輸送系統、自動油墨傳送系統、潤版液循環凈化系統和自動清洗系統，以提高設備部件的自動化和密封程度，從而減少VOCs的排放;而在末端治理方面，主流技術包括燃燒法（催化、熱力、蓄熱）、吸附法、生物法等及其組合工藝技術，處理效率都能達到85%以上。相關研究表明，大部分企業都會選擇末端治理技術，而其中有90%的企業選擇了燃燒法。以下是各主流技術的介紹。

2.1 燃燒法

燃燒法主要是高溫加熱來加快VOCs的化學反應速度。熱力燃燒主要是使用輔助燃料使溫度提高到 VOCs氣體足以完全氧化為CO2、H2O、N2 等無害組分對應的溫度，通常為540～820℃。而催化燃燒是在催化床層的作用下，加熱使廢氣中的VOCs被氧化分解成CO2、H2O。催化表面為無火焰燃燒，安全性好，燃燒溫度僅200- 450℃，輔助燃燒消耗少，對廢氣中可燃組分濃度和熱值要求低，燃燒過程幾乎不產生NOX。

2.2 吸附法

吸附法去除有機物是利用比表面積大，具有多孔結構的活性炭、碳纖維、沸石等吸附劑，將有機物分子截留，當廢氣通過吸附床時，有機物就被吸附在孔內，使氣體得到凈化。吸附法主要適用于風量大、濕度低、溫度低、濃度小于 5000ppm的VOCs氣體的回收處理。VOCs吸附效果的影響因素很多，吸附劑本身的物理性質、化學性質、VOCs的分子結構、外界環境的溫度、濕度及共存污染物等都會影響吸附法的工藝性能。

2.3生物法

生物法處理VOCs廢氣是在適宜的環境條件下，附著在濾料介質中的微生物利用廢氣中的有機成分作為碳源和能源進行掛膜，將有機物分解成 CO2、H2O，進而有效地去除廢氣中的VOCs組分。常見的VOCs生物處理技術有生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法。生物處理法在處理大風量、低濃度VOCs方面具有處理成分多樣，無二次污染，運行費用低等優勢，但其缺點是占地面積大。

2.4組合工藝

它們的組合工藝主要是吸附--蒸餾、吸附濃縮--蓄熱燃燒、吸附濃縮--催化燃燒等方法，而結合成本和順應時代的發展，在末端治理中能實現能源回收與利用有著廣闊的應用前景，因此出現了轉輪濃縮+高溫蓄熱燃燒（RTO）+熱能利用技術、LEL并聯減風增濃+旋轉式RTO等將節能、減排和循環利用結合起來的處理技術。

3 ?印刷企業VOCs治理方案實例分析

以筆者參與過的某印刷企業清潔生產審核項目為例進行分析，重點介紹該項目清潔生產審核方案中VOCs治理效果提升改造項目的內容以及實施后取得的環境效益。

某印刷企業生產的產品為包裝印刷品，主要的污染物來自于包裝印刷生產過程。經調研，企業包裝印刷品的生產的主要工序包括了制版、膠印、凹印、絲印、鐳射轉移、燙金、凹凸、模切、橫切、裁切等，通過預審核分析，VOCs產生的主要工序如下圖。

企業印刷的主要設備有2臺凹印機，2臺膠印機和1臺絲印機，由于行業技術上的限制，在印刷過程中仍會使用大量的油墨，導致排放的廢氣中VOCs的含量較高，經測算，廢氣總排放量為11萬m3，VOCs濃度約為600mg/m3。企業原先采用活性碳吸附處理 VOCs ，根據監測實測計算，VOCs的處理效率約為85%?；钚蕴嘉窖b置日常維護工作量大，吸附效率會因為活性炭的使用次數越多而變得越低，并會產生危廢;同時面對國家、行業對環保排放的更高要求，此方法的VOCs 減排效果距離相關要求仍些許差距，有必要進行全新升級改造。通過清潔生產審核小組的討論和研究，結合企業的實際生產情況，擬采用轉輪濃縮+高溫蓄熱燃燒（RTO）+熱能利用技術，來處理廢氣中的 VOCs。

轉輪濃縮+高溫蓄熱燃燒（RTO）+熱能利用技術主要的處理過程是印刷生產線各個排風一起進入混風箱，混合均勻;混風箱內的廢氣通過兩臺并聯的風機分別抽出，經過表冷器降溫，過濾器過濾，然后進入沸石轉輪進行吸附，吸附后的潔凈氣體直接排放;同時廢氣當中的一小部分被脫附風機引出來對轉輪進行冷卻，冷卻后的氣體通過煙氣換熱器進行升溫，然后入沸石轉輪再次進行脫附;兩股脫附后的高濃度廢氣合并到一起進入 RTO 進行燃燒;燃燒室內的高溫煙氣抽取一部分氣體對沸石轉輪的脫附氣進行加熱，降溫后的一部分煙氣和 RTO 排風的廢氣混合，通過新風換熱器預熱部分新風給凹印機風箱使用，節約印刷機運行費用，降溫后的煙氣通過煙囪達標排放。

項目實施后企業通過污染物進行再次監測，VOCs的去除率達到了96%，按照廢氣總排放量為11萬m3，VOCs濃度約為600mg/m3進行計算，年 VOCs的減排量達到了81.312t，而改造后熱回收可以輸出4000 m3，50℃的熱風給凹印風箱使用，以年均溫度25℃測算，預計可輸出熱能365kW，預計可節約電能176.6 萬元。這個方法不僅能夠高效地去除 VOCs，實現企業的減排目標，還能在最大限度得回收熱量，也避免了危廢的產生，符合國家當前的環保政策。

4 ?結語

VOCs的污染控制在源頭控制方面，首要措施是調整或替換原料配方，從而減少強毒性VOCs的使用，其次是改良工藝，如提高設備部件的自動化和密封程度來減少VOCs的逸散。在末端治理方面，包含了吸附回收、催化燃燒、熱力焚燒、生物等方法。而鑒于目前，大多數企業都選擇了末端治理的燃燒法，結合實際和時代的發展，運用能實現能源回收與利用的治理技術有著更廣闊的空間，比如案例中的轉輪濃縮+高溫蓄熱燃燒（RTO）+熱能利用技術，燃燒后產生的熱量可用來預熱未經燃燒氣體。

隨著我國對 VOCs治理的重視越來越深，即使目前我國對印刷企業 VOCs的處理的技術規范還在制定中，且對 VOCs大類排放源仍沒有嚴格的限制，但治理 VOCs的態勢仍刻不容緩，無論是政府還是企業都應加大力度研究治理的技術，逐步向更節能、更高效的方向發展。

參考文獻

[1]陳銳章.VOC 處理技術綜述[J].環境與發展，2018：98-100.

[2]王瀟瀟.印刷行業VOC治理的簡介與思考[J].經營與管理，2017：18-19.

[3]鄧睿.VOC的排放以及控制措施和建議[J].材料導報，2014（28）：378-384.

[4]戴書健.某印刷車間VOC廢氣處理系統設計[J].暖通空調，2018（8）：90-93.

[5]陳文嚴.工業VOC的危害分析以及治理技術研究[J].資源與環境，2018（4）：188.

[5]蔡宗平，蔡慧華.印刷行業VOCs排放特征研究[J].環境科學與管理，2013（8）：166-171.

作者簡介：鄭婕（1990-），女，廣東汕頭人，助理工程師，主要從事清潔生產，循環經濟，節能監察，節能管理等工作。