紡織印染工業VOCs污染的治理措施及應用

王海峰，楊智盛

（浙江仁欣環科院有限責任公司，浙江 寧波 315000）

紡織印染工業作為現代化發展的重要構成部分，在社會中承擔著重要的任務，而隨著城市化進程的加快，為了滿足居民生產生活的需要，促使紡織印染工業飛速發展。但是紡織印染行業在生產過程中會排放出大量的VOCs等有害化合物，在對環境造成污染的同時還對工作人員的身體健康產生了危害。因此，需要相關企業加強對環保的重視程度，開展污染治理工作。但是由于VOCs成分較為復雜，其治理存在一定難度，所以在發展過程中就需要相關人員加強對紡織印染污染物排放的研究，全面了解該污染的產生機制和原因，研究出治理方法，并將其應用于紡織印染工業的污染治理工作中。

1 紡織印染工業與VOCs概述

1.1 紡織印染工業概述

紡織印染工業就是指將天然纖維和化學纖維加工成各種紗、絲、線、帶、織物及其染整制品并對紡織物進行物理、化學處理過程的綜合，是指對各種布料和紡織物進行染色、增加花紋、繪制圖案以及改變形狀的一種技術，而且還可以通過各種化學技術和物理技術實現染料和紡織物之間的化學反應，以增強紡織物的色澤及韌性，提升物品的附加值。根據印染對象的不同，還可以將紡織分為不同的類型[1]。紡織印染工業在現階段的社會中發揮著重要作用，因此應引起相關人員的重視，在保證其功能正常發揮的同時降低其對環境造成的污染。

1.2 VOCs概述

VOCs是揮發性有機化合物的英文縮寫，在我國，揮發性有機化合物是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260 ℃以下的有機化合物，或在20 ℃條件下蒸汽壓大于或者等于10 Pa具有相應揮發性的全部有機化合物的統稱[2]。這類有機化合物經常產生于工業生產過程中，由于其化學成分較為復雜，加上具有一定的毒性，人體吸入過多就會產生嚴重的不良反應，而且對環境也會造成很大的影響，而其成分的復雜性更成為了治理環節的難題。現如今，揮發性有機化合物已經成為急需解決的重要問題。

2 紡織印染工業VOCs的來源

我國是紡織大國，紡織產業在為提高人民生活水平、解決就業、拉動當地經濟發展作出巨大貢獻的同時，在生產過程中卻排放出大量的揮發性有機化合物，對大氣生態環境造成較大污染。現階段，紡織印染行業揮發性有機化合物主要來源于兩個環節，一是紡織品的功能性后整理工序，即定型處理、烘焙處理及涂層整理等環節；二是在印花階段需要的油墨、漿料，該環節主要會排放出苯、甲苯、二甲苯等揮發性化合物[3]。所以，在現階段紡織印染行業的發展過程中，就需要著重關注這兩個環節。

2.1 后整理工序排放的VOCs

定型是指紡織工業對紡織品通過加熱進行形狀固定的環節，在這一階段，需要借助染料助劑才能完成定型作用，這些染料和涂層助劑在使用后經過高溫會以氣體的形式散發出去。根據紡織行業的需求，排放出的氣體主要有甲醛、多苯類、芳香烴類等有機氣體，也就是VOCs。現階段紡織行業在進行熱定型時主要通過熱定型機進行作業，目前國內紡織印染熱定型機有1萬多臺，基本以8箱熱定型機為主。熱定型機將內部空氣加熱到120～210 ℃之間，在定型的過程中，紡織品本身攜帶有水分、各種溶劑、大量油脂以及蠟質等，這些物質會在高溫的作用下受熱揮發，并隨廢熱空氣一同從排氣筒排出，成為定型廢氣[4]。定型廢氣的主要污染物包括非甲烷總烴、油煙、顆粒物等，需對定型廢氣進行收集處理，減少對周邊環境的影響。

涂層加工作為一項新穎的紡織后整理技術在國內外已發展多年，涂層的含義是在紡織品表面均勻涂以能形成薄膜的高分子化合物，使織物改變外觀、風格或賦予各種功能，以提高產品的附加值。涂層整理因其工藝靈活、材料（無論基材或涂層材料）選用范圍廣、產品創意空間大等特點具有顯著的行業優勢。涂層工序需要使用涂層整理劑，包括聚氯乙烯（PVC）膠、聚氨酯（PU）膠、聚丙烯酸酯（PA）膠、聚有機硅氧烷、橡膠乳液及其他。涂層機主要由退布、漿點涂層、烘干區（電加熱）、冷卻、收卷等幾部分組成，烘干溫度為150～180 ℃，所產生涂層廢氣的污染物因子主要包括二甲苯、甲苯、非甲烷總烴等，因此需對涂層廢氣進行收集處理，以減少其對周邊環境的影響。

2.2 印花工序排放的VOCs

在紡織印染行業的發展過程中，印花作為重要的一環，在行業中具有重要的作用。目前的印花方式主要以平網和圓網為主，印花工藝主要有染料印花以及涂料印花等。所以在印染過程中，就會排放出大量的苯、甲苯及二甲苯等揮發性有機化合物。而在染料配備階段，也需要將各種顏色的涂料與輔料混合，使涂料黏度降低才能印至布料上，因此需對印花廢氣進行收集處理，減少其對周邊環境的影響。

2.3 印染廢氣污染物排放標準

浙江省針對定型工藝廢氣、印花廢氣、涂層廢氣排放制定了相關標準，各類廢氣執行《紡織染整工業大氣污染物排放標準》（DB33/962－2015）中表1的新建企業排放限值，見表1。另外有組織廢氣排氣筒的高度應不低于15 m，當排氣筒周圍半徑200 m范圍內有建筑物時，排氣筒的高度還應高出最高建筑物3 m以上。

表1 紡織染整工業大氣污染物排放限值 （單位mg/m3，臭氣濃度無量綱）

3 VOCs的危害

VOCs作為揮發性有機化合物，一經產生很容易在空氣中擴散，對大氣造成污染，而且其構成成分還含有對人體有害的物質，因而對人體健康會造成一定的影響。紡織印染行業在發展過程中，要想對其揮發性有機化合物進行治理，就需要明確其危害，并進行針對性地治理。首先就是對環境造成的危害，VOCs作為揮發性有機化合物的一種，具有很強的揮發性，該類化合物會在陽光和熱的作用下參與氧化氮反應并形成臭氧，導致空氣質量變差，所以現階段常見的夏季光化學煙霧以及城市灰霾等的主要構成成分都是VOCs。另一方面，VOCs大多為溫室效應氣體，尤其是在紡織印染行業產生的有機化合物，會攜帶大量的熱，這些物質散發到空氣中，就會進一步加重溫室效應，造成全球氣候變暖，并對人體造成危害。VOCs的主要危害就是，當其進入人體后就會引發頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或呈酩醉狀，重者還會使人體出現肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。人如果長期居住在揮發性有機化合物污染的室內，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經系統、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等，有的還可能引起內分泌失調、影響性功能。苯和二甲苯還會損害人體系統，以致引發白血病。該化合物對幼兒的危害尤為巨大，生活在揮發性有機化合物污染環境中的孕婦，造成胎兒畸形的概率遠遠高于常人，并且有可能對孩子今后的智力發育造成影響。同時，室內空氣中的揮發性有機化合物是造成兒童神經系統、血液系統、兒童后天疾患的重要原因。紡織行業排放出的化合物中還包含了很多致癌物質。工作人員長時間在這種環境下工作，即使配備相關防護設施，也會對身體造成嚴重的傷害，而且部分企業在生產過程中并未給工作人員配備專業的防范設備，因而對相關人員就會造成嚴重的影響。

4 紡織印染工業VOCs污染治理的難點

4.1 成分復雜，治理困難

對于污染的治理，單一的污染物治理較為簡單，成分越復雜的污染物治理難度越大。在現階段紡織行業的發展過程中，其在生產環節排放出的VOCs一般由苯類以及甲醛等多種成分構成。另外，定型工序除產生VOCs外，還會產生油煙廢氣。在企業的生產過程中，由于生產流程的不同和生產樣式的不同，所排放出的化合物成分也不同，因而對治理造成了很大影響。所以在現階段的發展過程中，化合物成分復雜是制約治理工作開展的重要因素之一，需要相關企業加大研發力度。

4.2 排放標準欠缺

由于我國對VOCs的關注在近些年才開始，所以缺乏相應的標準。由于城市化進程的加快，紡織行業的技術在不斷更新，所排放的污染物成分越來越復雜，因而排放標準的制定嚴重滯后于實際需求。現階段除部分城市針對紡織印染工業的VOCs污染制定了相應標準外，其余地區的排放標準依舊存在很大的缺陷。

5 紡織印染工業VOCs污染的治理措施及應用

5.1 靜電收集法

該方法是采用靜電對小顆粒物質進行收集，實現VOCs污染物的治理。靜電收集法是利用靜電對小顆粒物的吸附功能實現治理的一種方式，在實際應用環節，相關企業可以購置靜電收集器，合理安排立式和臥式儀器的位置和數量，然后就可以將廢氣接入到儀器中。相關廢氣在進入靜電設備后，固體小顆粒攜帶的電荷會被靜電引力吸引到集油極上，實現固體小顆粒和空氣的分離，從而達到凈化空氣的目的。這種方式能夠在很大程度上對有機化合物進行治理，且操作簡單，適用范圍較廣。但是有機化合物還有氣體形態，針對這些污染物，靜電裝置難以進行清潔，所以靜電裝置只針對固體顆粒物進行治理，而且靜電裝置是進行污染物的收集而非處理的設備，收集的油污會粘附在收集裝置上，與空氣接觸后會發生化學反應，并形成脂類，粘附性較強，需定期清理。

5.2 洗滌法

洗滌法是對紡織行業排放的油煙氣體進行清潔的一種技術，通過液體與油煙氣體充分接觸，使液體中的油煙成分進入液體中，最后達到油氣分離的目的。該技術是在除塵技術的基礎上進行升級，其凈化效果較為明顯，但是凈化效率較低，難以適應現階段紡織行業發展的需要。在實際應用過程中，相關企業需要建立洗滌塔，將能夠和化合物產生反應的氣體和管道連接，然后注入廢氣，并降低風速，避免廢氣滯留時間不足造成的清潔不徹底。針對其清潔效率較低的問題，可以通過設置上側噴霧噴出液體的方式，使含油煙的細小微粒氣體與水霧接觸，這樣一來，氣體和清潔用的液體就能夠充分接觸，從而使微小油煙與細小液滴冷凝吸附結合成較大的顆粒沉降下來，然后由螺旋轉子產生的離心力除去廢氣中的細小水顆粒，從而實現對化合物的治理，但是該裝置的凈化能力相較于靜電裝置還有一定的不足，很容易發生液膜夾帶現象，需要相關人員加強管理。

5.3 吸附技術

該技術是利用顆粒活性炭、活性炭纖維或分子篩等材料吸附去除廢氣中的VOCs，適用于大風量、低濕度和各種濃度的有機廢氣的凈化處理。印花、涂層、復合等工序中產生的揮發性溶劑可采用活性炭吸附處理。吸附飽和活性炭可通過熱脫附進行再生，對溶劑進行回收利用或燃燒處理。吸附裝置的設計與管理應符合《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2026－2013）[5]的要求。現階段一般采用物理吸附的方式進行廢棄物的處理，其具體流程一般是將廢氣引入吸收液中，在吸收液的吸收作用下，廢氣就會融入到吸收液中，在吸收液飽和之后，還需要對其進行加熱處理、解析處理以及冷凝回收等，這樣可以實現吸收液的二次利用，從而降低成本。這種通過吸收液凈化廢氣的方式由于其吸收效果較好，所以一般用于總量較多、溫度較低以及廢氣濃度較低的處理環節，在很大程度上方便了對廢氣的治理。但是這種處理方式還需要對吸收液進行后續處理，需要購置加熱解析及回收設備，這種設備的體積較大，安置困難，投資較高，成本較高，所以目前還沒有被廣泛采用。現階段一般采用活性炭進行廢氣處理。由于活性炭具有和吸收液相似的吸附功能，在后續處理階段，活性炭只需要將廢氣吹脫后進行催化燃燒，就能將其轉化為無害物質，真正實現對廢氣的清潔化治理，而且活性炭還能夠多次循環利用，是現階段使用最廣泛的廢氣處理方式。在治理環節，活性炭對于苯類廢氣的治理效果較好，但是不適合烴類廢氣的吸附，再加上其運行成本較高，需要相關人員酌情使用。

5.4 生物技術

該技術適用于水溶性高、易生化降解的有機廢氣處理，是利用微生物的代謝作用分解VOCs。常用的生物處理技術有生物濾池和生物滴濾床。生物濾池是由碎石或塑料制品填料構成的生物處理構筑物，生物濾池治理技術是在土壤自凈基礎上提出的廢氣治理手段，并結合污水治理的實踐基礎，研究較為原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發展起來的，具有很強的治理能力。在實際作業中，相關人員首先要在處理場地布置一層生物濾膜，使廢氣和生物濾膜進行充分接觸，達到污染治理目的的一種方式。這種借助微生物進行廢氣治理的手段在廢氣治理環節效果較好，而且具有很強的普適性，能在任何季節使用。再加上生物濾池可以依靠填料中有機物的繁殖生長，其啟動速度也十分快速，再結合其容量大的特點，十分契合現階段的廢氣治理[6]。

通過對紡織印染企業實際運行過程的調查可知，目前企業針對定型廢氣主要采用噴淋洗滌+靜電廢氣處理設施，針對印花廢氣及涂層廢氣主要采取活性炭吸附廢氣處理設施。

6 結語

在現階段紡織企業的發展過程中，由于其在生產過程中會產生大量的VOCs揮發性有機化合物，為了保護環境和保證工作人員的生命健康，就需要對其進行治理。但是在城市化發展過程中，紡織印染行業發展迅速，規模較大，污染治理存在一定的難度，需要相關管理人員通過各種科學合理的手段，在紡織印染各產污環節對VOCs進行治理，在保證印染企業發展的同時保護環境。