紡織印染工業VOCs污染問題及治理技術的應用策略研究

唐蕾，劉楠楠

（濰坊市諸城生態環境監控中心，山東 濰坊 262200）

在我國城市化的持續發展中，為滿足人們的生產、生活需要，紡織印染工業發展迅速，但是紡織印染行業的生產過程很容易產生有毒物質，如VOCs等有毒化合物，不但會污染環境，還會對員工的身體造成危害，因此有關單位必須要增強環保意識，并采取相應的治理措施。由于VOCs的組成比較復雜，很難得到有效控制，所以相關技術人員必須要加大對紡織印染工業污染排放的研究，對其成因及來源具有充分的認識，并制定相應的防治措施。

1 紡織印染工業概述

紡織印染行業是將天然纖維、化纖等原材料加工成各種紗、絲、線、帶、布及其染整制品并經物理、化學處理工藝而成，是一種將不同織物進行染色，添加圖案、繪制圖案，或使其變形的技術。同時，利用各種化學和物理技術，使染料與紡織纖維發生化學作用，改善織物的色澤和韌性，增加產品的附加值。因染色目標的異同，可將織物劃分為多種類型。在當前社會中，紡織印染工業具有舉足輕重的作用，所以有關部門必須要在確保其正常運行的前提下，減少對環境的污染。

2 VOCs綜合分析

VOCs為揮發性有機化合物的英文縮寫，在國內多指揮發性有機物，其在常溫下飽和蒸氣壓力高于70 Pa沸點為260 ℃，或所有具有對應揮發性的有機物的總稱，其蒸氣壓力在20 ℃或以上。這些有機化合物在工業生產中常見，但其化學組成比較復雜，再加上具有一定的毒性，吸入過量會有嚴重的副作用。同時，其組分的復雜性也是治理的難點。

2.1 紡織印染工業VOCs的來源

我國是紡織大國，紡織印染行業可以切實提高人們的生活水平，解決群眾就業，帶動地方經濟的發展。但在生產過程中，該行業會大量釋放揮發性有機化合物，嚴重時會使空氣和生態都受到污染。目前，我國紡織印染行業中的揮發性有機物來源有兩類：一是對織物進行功能性后整理，即定型、烘焙、涂料處理；二是在印染過程中所用的油墨、漿料中排放的廢氣，主要包括苯、甲苯、二甲苯等揮發性氣體。

2.2 VOCs的危害

VOCs的成分非常復雜，其中一些成分是無毒的，對人類和動物是無害的。但有些有毒物質如甲醛、芳烴尤其是多環芳烴、二噁英類等物質具有較強的致癌、致畸、致突變等生物毒性，某些鹵代烴類和含氮化合物也是有毒的，對人體有害。植物自身也會產生和釋放出某些VOCs，一般來講，人為排放的VOCs對植物造成的毒性是可以忽略不計的。然而，由于大氣中的光化學反應，VOCs中的某些污染物具有高氧化性，如O3、過氧乙酰等，這些物質不僅對人體有害，對植物也會造成損害，嚴重時可致人死亡。某些VOCs在周圍的空氣中有特定的氣味，并顯示出刺激性、腐蝕性、器官毒性和致癌性，對人類健康具有很大的危害。一些 VOCs會引起皮膚瘙癢、丘疹等，對眼睛、鼻子、呼吸道等具有刺激性，引起眼睛、鼻子、喉嚨發炎，嚴重者會氣喘、神志不清、暈厥、嘔吐、患支氣管炎等；同時也會引起胃脹、胃痛、肝腎受損、影響中樞神經系統、頭痛等。某些揮發性有機物（例如苯，芥子氣，氯乙烯，4-氨基聯苯，雙氯甲醚以及工業級氯甲醚，甲醛等）對人體具有致癌效應，長期接觸高含量VOCs的人患肺癌、白血病、淋巴瘤的幾率也會增加。VOCs是一種廣泛存在于室內和室外的有機污染物，其組成十分復雜，易通過呼吸道、消化道及皮膚侵入人體內，引起人體中毒。研究發現，室內VOCs的平均濃度比室外高2～5倍，新裝修的居民房屋中VOCs污染較重，超過正常情況下的10倍，因此，室內VOCs對人類健康的危害日益受到重視[1]。

3 紡織印染行業VOCs排放現狀及標準概述

3.1 排放現狀

工業污染源占VOCs排放量的55.5%，其主要來源有石油的提煉、儲運，化工、溶劑的使用（含油漆）等。溶劑的使用造成了23.3%的VOCs排放。在紡織印染工業中，有機溶劑的用量較大，是造成工業污染源VOCs排放的主要因素，其VOCs排放約為2.8%，紡織印染工藝流程主要包括織物預處理、染色、印花、后整理和成品包裝。因加工織物的不同，其生產過程也略有差別，常常需要使用多種原料，通用性強。由于具有多項合成工藝，VOCs的排放量幾乎涵蓋了各個排放點。制成品定型是控制印染工業排放最多的一個工序，其主要來自于高溫定型機器產生的溶劑揮發。印染工業VOCs污染物的種類、成分復雜，在加工過程中，各工序的主要污染物組分存在很大差別，其中多數是無組織的。目前，污染排放過程中的各個環節及主要污染物的分析已成為我國部分學者的主要研究課題。

3.2 排放標準

針對紡織行業，不同國家和地區有著不同的廢氣排放標準，其中，國際《防治印染行業廢氣排放水平標準》對主要污染物如VOCs、氯氣、甲醛、顆粒物等進行了規定，這與國內紡織企業的廢氣排放類型基本一致，對紡織印染企業的發展具有一定的指導意義。目前，我國正在制訂印染工業的空氣污染物排放標準，國內只有浙江省頒布了《浙江省紡織染整工業大氣污染物排放標準》（DB 33/962-2015）[2]，其他省份地區目前仍在執行《大氣污染物綜合排放標準》或當地的大氣污染綜合排放標準[3]。目前，國內還沒有針對紡織印染工業制定的空氣污染排放清單，在我國現行的紡織印染工業生產標準中，尚沒有提出對產生污染物的工序、設備的處理方法，污染物控制手段比較薄弱。

4 紡織印染工業VOCs污染的治理措施分析

4.1 監測紡織印染行業VOCs的排放現狀

4.1.1 明確監測因子

相關人員應根據行業發展的特征，分析主要污染物的組成，并將其列為重點監控目標，重點監測并分析各種污染物中的苯系物（苯，甲苯，二甲苯），苯乙烯、氯苯、甲醇、甲醛、2-丁酮、二氯甲烷、氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯等，以及其他非常見污染物，并根據污染物的特征和企業環境，對監督項目的需求進行專業分析。

4.1.2 持續在線監測與常規取樣監測相結合

目前，我國VOCs在線監測還處于初級階段，有關標準和技術規范還不夠健全，由于受到監控手段和使用環境的限制，無法實現對印染廢氣的全成分在線監測，建議采取在線監測和定期抽查的方法。針對標準中有明確限值規定、對人體及環境危害性較大且有適當解決方法的污染物要進行持續在線監測和分析；對目前尚無適當檢測方法，對人體和環境造成危害不大的特定污染物，實行定期取樣的方法。

4.1.3 明確監測方法

目前主要的VOCs監測手段有氣相色譜法（GC）、氣相色譜-質譜法（GC-MS）、光離子化檢測法（PID）以及光學檢測法等。采用GC-FID技術與氣體色譜聯用，測量范圍寬、線性好，應用廣泛，是目前VOCs的主要在線監測方法。從安裝成本、使用環境、監測需求等方面考慮，GC-FID不適用于各地區、各單位的VOCs監控；沒有甲烷、沒有化學成分、低排放的區域，可以采用PID技術，實時監控VOCs總量；在化學成分復雜、化學組成含量高的情況下，可以采用氣相色譜-質譜聯用技術進行監測；單一的污染成分、對其他無機組分有要求的工業園區，可以考慮采用光學監控方法。

4.1.4 明確監測點位

監測點選取正確與否，是影響監測成效和VOCs計算評價的關鍵因素。目前，《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試行）》中規定的固定源安裝地點應根據《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（試行）》（HJ/T 75-2007）[4]的規定進行設置；目前，我國《環境空氣質量監測點位布設技術規范（試行）》（HJ 664-2013）[5]規定，要對廠界廢氣的無組織排放進行監測。在為多家企業提供服務的工業園區，應考慮采用立體監測方法，即固定污染源監測、廠界監測和園區監測。根據園區內的污染物種類、排放量及園區內的自然條件，以合理的監測地點為依據，并與污染源溯源技術相結合，對園區及周圍環境的影響進行全面評估[6]。

4.2 合理采用治理技術

4.2.1 靜電收集法

靜電收集法是通過靜電來收集污染物的顆粒，這樣才能有效地控制VOCs污染。靜電收集法是利用靜電吸附微粒來達到治理的目的，在實際使用中，相關企業可以購買靜電收集裝置，正確排列垂直、水平兩種設備的擺放位置及數量，然后將廢氣接入到儀器中。當氣體進入靜電裝置時，其所攜帶的電荷受到靜電吸力的作用，使固體微粒與空氣相分離，使空氣得到凈化。該方法可以處理大部分有機物，且操作簡單，用途更加廣泛。然而，有機物也存在氣體形式，靜電裝置很難清潔，因此，靜電裝置只用來處理固態顆粒。由于靜電裝置是只收集污染物而非處理的裝置，收集的油會粘附在回收裝置上，并與空氣混合，發生化學反應形成油脂，因而其具有很強的粘性，需要經常清洗。

4.2.2 洗滌法

洗滌工藝是一項對工業廢氣進行凈化的工藝，是利用液體與油煙氣體充分接觸，把油煙成分引入到液體中，使油、氣分離。本工藝是以除塵技術為基礎，其凈化作用更加明顯，然而，雖然其凈化效果比較顯著，但凈化率不高，難以適應我國紡織行業發展的新形勢。在實際應用中，相關企業都要配置洗滌器，使能與化合物發生反應的氣體與導管相連接，再將排氣噴入，同時降低空氣流速，避免由于排氣停留時間太短而導致清潔不徹底。由于其清洗效率很低，所以可以利用上部噴嘴噴出液體，將含有油煙微粒的氣體與水汽接觸，通過這種方式，可以使氣體與清洗液充分接觸，使微小的油煙被粘在微小的水滴上，形成更大的粒子，并在此基礎上，利用螺旋式轉子的離心力將微小水粒排出。與靜電設備相比，這種設備易造成液體薄膜的夾帶，相關部門應當加強對其管理。

4.2.3 吸附技術

吸附技術是利用顆粒活性炭、活性炭纖維、分子篩等材料吸附和去除尾氣中的VOCs，可用于大風量、低濕度、不同濃度的有機氣體凈化。在印花、涂層、復合等工序中，可以使用活性碳對VOCs進行吸附，采用熱脫附法對吸附飽和的活性碳進行再生、回收或焚燒。根據《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ 2026-2013）[7]的規定，對吸附設備進行設計和管理。目前，廢氣處置多為物理吸附，基本流程是在吸收的液體中加入廢氣，在吸附劑的作用下，將廢氣與吸收劑混合在一起，當吸收的液體達到飽和狀態后，還要進行熱處理、分析、濃縮、回收，從而實現對再生液的二次利用，降低生產成本。采用吸收劑處理廢氣，具有良好的吸收性能，所以一般用于生產總量大、溫度低、廢氣濃度低的生產工藝，極大地方便了廢氣物的處理。但該方法仍需進一步處理吸收液，需要購買加熱、再生裝置，由于其尺寸大、安裝難度大、投資大、造價高，至今尚未得到廣泛應用。目前，廢氣治理主要是以活性碳為主，因為活性碳的吸附作用類似于吸附劑，在后續的工藝中，只要將活性碳排出并進行催化燃燒，就可以將其變成一種無害的物質，從而實現對尾氣的凈化。

4.2.4 生物技術

該技術適合于高水溶性、易生物降解的有機廢氣處理，其主要作用是利用微生物的代謝作用降解VOCs。生物濾池治理技術是一種生物處理構筑物，是由碎石塊或塑料產品的填充物組成，是以土壤自凈為基礎，根據實際情況，對比較原始的間歇式沙濾池和接觸式過濾器進行研究并在此基礎上進行自我發展與優化，其治理能力非常強大。在生產過程中，相關人員要在現場安裝生物濾膜，使氣體與其充分接觸，實現對環境的改良。利用微生物技術處理廢氣不但具有良好的效果，而且應用十分廣泛，生物濾池可以在填料中生長，因此，其啟動非常迅速，再加上其大容量特性，很適用于目前的廢氣處理。根據紡織印染工業的實際生產狀況來看，國內的定型廢氣大多采用噴淋法+靜電法進行處理，目前，我國的印染廢水、油漆廢水的治理技術多采用活性碳吸附工藝。

5 結語

總之，紡織印染工業在生產過程中會產生大量VOCs揮發性有機物，為了保護環境、保障人類的生命健康，必須對其進行管理。隨著城市化進程的推進，紡織印染工業的發展速度越來越快，規模也在不斷擴大，治理難度也越來越磊，這就要求有關部門采取科學合理的措施，對紡織印染生產過程中產生的VOCs進行治理，在推動企業良性發展的同時，有效保護生態環境。