印刷車間有機廢氣處理工程設計及運行探討

孫 飛

（江蘇雨田環(huán)境工程有限公司 江蘇宿遷 223800）

引言

印刷使用溶劑所產(chǎn)生的VOCs 有機廢氣排放量占總排放量的6%，有機廢氣主要來自印刷烘干油墨干燥箱散發(fā)的有機溶劑尾氣及印刷單元周圍溶劑型油墨自然揮發(fā)的有機廢氣。印刷車間存在多種低濃度有機污染物，這些有機污染物主要來自印刷產(chǎn)生的溶劑型油墨所致。油墨在印刷高溫中，會釋放出大量苯類污染物，以及醇類污染物，乙酸乙酯、乙酸丁酯等等。印刷車間生產(chǎn)作業(yè)多為流水式，印刷設備及承印材料相對運動使印刷車間有機廢氣擴散傳質(zhì)、對流傳質(zhì)，質(zhì)量傳遞時，熱量也會發(fā)生傳遞及變化，易受到風速及室溫影響。

目前，印刷行業(yè)VOCs 有機廢氣治理技術(shù)主要包括消除法和回收法兩大類。其中，消除法處理有機廢氣，是利用化學反應或生物工藝技術(shù)，將有機污染物中的揮發(fā)性物質(zhì)通過相應工藝技術(shù)轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)二氧化碳、水，又包括光催化法、生物法和燃燒法；后者是指在一定壓力、溫度條件下，利用相關(guān)技術(shù)將有機廢氣中的污染物進行分離，進一步回收利用?；厥辗ㄌ幚碛∷⒂袡C污染物包括冷凝法，吸收工藝，以及吸附法等等。由于印刷企業(yè)有機廢氣自身排放特點，常需要與其他工藝技術(shù)聯(lián)合應用，才可達到預期效果。

表1 VOCs廢氣處理技術(shù)對比

1 案例概況

某印刷包裝企業(yè)，現(xiàn)有2 個車間從事印刷、烘干工藝，3 臺包裝材料印刷機，主要廢氣為油墨烘干散發(fā)的有機廢氣。排放的廢氣應滿足（GB16297-1996）二級標準。此外，對于印刷等特殊場所有害職業(yè)人員健康的，對其相關(guān)危害接觸限值及排放標準都有明確規(guī)定，也對VOCs 有機廢氣排放有了更為嚴格要求（見表2）。

表2 印刷車間有機廢氣接觸限值及排放濃度標準

1.1 廢氣處理工藝

該工藝設備主要包括冷卻器、催化反應器、排風機、活性炭吸附器、控制系統(tǒng)、脫附風機、管道等組件。印刷廠在其生產(chǎn)作業(yè)過程中產(chǎn)生的油墨、有機溶劑，在烘干、印刷過程中產(chǎn)生大量VOCs 有機廢氣。

對此，要進行綜合經(jīng)濟環(huán)境效益評價，是否存在二次污染，等等，選用“預處理+深度處理”凈化生產(chǎn)有機廢氣。其中，預處理選用“冷卻+中效”過濾工藝，將VOCs 中的顆粒物進行凈化、過濾，并進一步降溫處理。“活性炭+催化燃燒”一體深度處理工藝，進一步凈化VOCs 有機化合物。

1.2 主要工藝參數(shù)

（1）活性炭吸附器。固定床活性炭吸附作為本次研究項目的設備選型。據(jù)測，項目中所用活性炭粒徑0.15-0.95mm。裝填厚度0.8-1.2m，廢氣經(jīng)吸附器流速為0.5m/s，經(jīng)停時間為3s。VOCs 有機廢氣含苯類物，有機廢氣的混合濃度經(jīng)監(jiān)測達到122mg/m3，所產(chǎn)生的主要廢氣量為35500m3/h。利用活性炭吸附器吸附有機廢氣的時間約為9h/d，活性炭吸附器的再生周期為12d 左右。

（2）催化燃燒裝置。印刷包裝企業(yè)處理有機廢氣選用的催化燃燒裝置為方形截面結(jié)構(gòu)，包括了電熱啟動器、催化床設備以及控制溫度器，其長度：當量=0.5-1.5。進氣濃度為原始有機廢氣濃度的8 倍，空速45000m3/h，入口溫度350℃左右，總烴質(zhì)量濃度1200-2800mg/m3，有機廢氣中的苯質(zhì)量濃度為30-150mg/m3，甲苯及二甲苯質(zhì)量共計10-70mg/m3。

1.3 主要設備參數(shù)

（1）設備：2 臺中效過濾器，3 臺活性炭吸附器，冷卻器1 臺，催化燃燒器1 臺。（2）風量：41000m3/h。（3）溫度：常溫。（4）介質(zhì)：非甲烷總烴，顆粒物。（5）濃度：≤120mg/m3。（6）凈化效率：＞86%。（7）壓力：使用設備的終壓力≤1200Pa。（8）電壓：380v。（9）總功率/運行功率：200kW/108kW。（10）引風機型號：4-72No12D（960r/min，37kW，1 臺）。（11）面積：使用設備的最小占地面積9.0m×5.0m。

2 工藝特點及運行效果

2.1 系統(tǒng)特點

（1）VOCs 廢氣收集系統(tǒng)。有機廢氣收集口、收集管道，擋風簾，控制廢氣濃度及風量。集氣罩用以收集VOCs 有機廢氣，流經(jīng)廢氣收集管道進入廢氣處理系統(tǒng)。

（2）預處理工藝系統(tǒng)。結(jié)合有機廢氣的處理特點和要求，設置預處理條件。進氣溫度實測為130℃，大于常規(guī)吸附材料工況溫度，先降溫處理，使進入吸附器前的進氣溫度達到常溫狀態(tài)。經(jīng)一級凈化裝置處理及中效過濾后，約有50%左右的廢氣凝結(jié)為液態(tài)或霧氣凈化，剩余VOCs 有機廢氣經(jīng)中效過濾袋，有效去除其中的顆粒物。由于中效過濾袋結(jié)構(gòu)簡單，易操作，且成本低，運行能耗小。

（3）深度處理工藝系統(tǒng)。中效過濾器過濾有機廢氣，剩余的僅為有機污染物，再經(jīng)活性炭吸附器凈化排放。該活性炭吸附器選用成型活性炭，抗腐蝕強、耐高速氣流沖擊，具有很強的穩(wěn)定性，可以去除90%左右的有機污染物。

2.2 調(diào)試及運行效果

根據(jù)《空氣與廢氣監(jiān)測分析方法》的相關(guān)規(guī)定和要求，對該印刷車間VOCs 有機廢氣處理后進行正常運行監(jiān)測，達到了污染物排放標準和要求，且苯凈化率95%、甲苯凈化率91%、二甲苯凈化率92%、乙苯凈化效率達94%以上，非甲烷總烴凈化效率大于95%，達到預期處理標準和凈化要求，順利通過環(huán)保驗收。此外，該工藝選用的儀器設備簡便、自動化程度高，成本較低，具有良好應用前景。

3 印刷車間VOCs 治理對策

印刷車間有機廢氣的治理應堅持源頭減量、過程控制和末端治理原則和理念。即從源頭上減少有機廢氣的散發(fā)量，最大限度地降低在印刷車間的影響、擴散范圍，做好末端技術(shù)處理，防止出現(xiàn)二次污染。

3.1 源頭減少散發(fā)

在印刷車間，VOCs 有機廢氣是通過油墨及承印材料表面散發(fā)至周圍環(huán)境空氣中，從源頭控制這種擴散，一方面，通過印刷技術(shù)研發(fā)和推廣，積極引入先進生產(chǎn)工藝和先進儀器設備，改進原有印刷材料，建立符合印刷工況條件下的熱質(zhì)交換模型，從而使印刷車間在其工作過程中將有機廢氣及有機廢氣所攜帶的余熱余濕散發(fā)機理及過程。如選用適當?shù)娜軇?、承印材料和溶劑油墨類型，從而在源頭上降低印刷過程中VOCs 有機廢氣的釋放量。另一方面，通過優(yōu)化印刷車間的空調(diào)風速、溫度、濕度等相關(guān)送風參數(shù)，最大限度地源頭降低廢氣及廢熱的散發(fā)。

3.2 過程控制散發(fā)

印刷車間有機廢氣散發(fā)與印刷產(chǎn)品表面氣流速度及印刷環(huán)境的溫度、濕度條件也有密切關(guān)聯(lián)，從傳播路徑方面減少有機廢氣VOCs 的散發(fā)。針對印刷車間空間范圍大、熱源溫度高，可通過改良優(yōu)化印刷車間氣流組織設計，控制印刷工序、濕度、溫度及氣流速度，選擇相應送風參數(shù)、布置風口。此外，還要綜合考慮印刷車間工藝及工作人員的舒適度，綜合設計氣流組織形式。

3.3 末端治理散發(fā)

印刷車間有機廢氣VOCs 濃度低、間歇釋放及風量大的特點，在做好源頭和過程控制的基礎上，還需要采取合適的工藝技術(shù)，做好末端有機廢氣VOCs 治理工藝技術(shù)。目前，較為成熟的有催化燃燒法和活性炭吸附工藝技術(shù)。其中，活性炭吸附工藝技術(shù)，基于活性炭成本低，吸附效率高等優(yōu)勢，具有廣闊應用推廣前景。

結(jié)語

綜上，印刷行業(yè)VOCs 有機廢氣具有濃度低、間歇性且風量大、危害大等特點，要熟練掌握不同有機廢氣相關(guān)治理技術(shù)，熟悉不同治理技術(shù)的應用原理及優(yōu)劣點，根據(jù)印刷車間的現(xiàn)實情況，合理選用。此外，要采取綜合應對措施，從源頭、過程及末端全過程做好印刷車間有機廢氣污染防治，才可達到預期效果。