印刷有機廢氣治理現狀及趨勢分(fèn)析
來源:久久国产av環保 發布時間:2020-11-03
隨著社會經濟的發展,印刷行業也呈現出快(kuài)速發展的趨勢,每年排放的廢氣(qì)也(yě)逐漸增多,這不僅會對我國生態環境造成了非常嚴重的汙(wū)染,而且也嚴重危(wēi)害著人們的身(shēn)體健康。因此,需要對印刷廢氣無組織排(pái)放進行嚴格的管(guǎn)控,采用先進的治理工藝和設備,遏(è)製有機廢氣對生態環(huán)境的破壞。基於此,本文主要(yào)對印刷有機廢氣治(zhì)理研究現狀與趨勢進行分析與探討。
1.印刷企業廢氣治理存在的問題(tí)
1.1 印刷車間未進行氣流(liú)組織設計
大部分印刷車間沒有進行功能(néng)區性分區,生(shēng)產線布局(jú)不合理(lǐ),送(sòng)排風和車(chē)間溫(wēn)濕度設計比較隨意,不僅(jǐn)能耗高,而且導致印刷車間內廢氣無組織散發嚴重。
1.2 設計風量過大(dà)
大部(bù)分的凹印(yìn)、複合或塗(tú)布設(shè)備的排風量未經過設計計算,大幅超過印刷工藝需求,不(bú)僅造成風機能耗增加(jiā),同時也使廢氣排放濃度進(jìn)一步降低,而廢氣處理設(shè)施卻是以(yǐ)排放風量設計的,因此,增加的多餘風量(liàng)等同於增加了廢氣處理設施的投入成本和運行成本(běn)。加上一些企業印刷機組共(gòng)用一台排風(fēng)機,在部分(fèn)機組未生產時,仍然(rán)按照滿負荷的風機(jī)功率排風,由於全部印刷機的烘箱處於連通狀態,導致處理(lǐ)風量額外增加。
1.3 廢氣設施運(yùn)行不正常
出於降低成本原因,部分印刷企業擅自閑(xián)置治理設施,或(huò)者故意使治理設施處於不正常運行狀態(tài)。比如:降低低溫等離子運行電(diàn)壓,長期不更(gèng)換(huàn)活性炭或者將活性炭取出晾曬後(hòu)回填,不及時更換損壞(huài)的紫外(wài)燈管等(děng)違法行為(wéi)。
2.印刷廢氣治理研究現狀
2.1 印刷材料方麵(miàn)
這方麵的(de)研究集(jí)中在不(bú)同材料的VOCs 散發特性和傳質擴(kuò)散模型,研究承印材料和油墨、清洗劑的匹配性,不同的印刷方式所使用油墨的VOCs 含量,以便開發環保(bǎo)承印材料、油墨和清洗劑[1]。比如:有學者認為擴散係數(shù)D 與VOCs 分(fèn)子(zǐ)量負相關,分(fèn)離常數Ke 與VOCs 蒸汽壓正相(xiàng)關;有(yǒu)學者通(tōng)過測試對比發現凹印油墨(68%~80%)含量*高,UV 膠印(yìn)油墨(7%~12%)VOCs含量(liàng)*低(dī)。溶劑型柔印油墨(50%~55%)、熱固型(xíng)輪轉膠印油墨(31%~39%)、單張紙膠印油墨(11%~19%)VOCs含(hán)量依次降低。
2.2 廢氣收集方麵
此類文獻從印刷車間氣流組織、溫濕度(dù)控製、風速控製以及塗布、印刷設備密閉改造方麵研究提高有機廢氣(qì)收集效率。具體包括不(bú)同送風方式效(xiào)果、內擾熱源(yuán)影響(xiǎng)、氣(qì)流分布特性和能(néng)耗之間的關係、溫濕度獨立控製(zhì)等(děng)內容。有學者(zhě)研究了印刷生產有機廢氣擴散機(jī)理,從印品幹燥前、幹燥過(guò)程中(zhōng)、幹燥(zào)完成後指出了需要控製的相關因素,為減(jiǎn)少有機廢氣散發以及綜合治理印刷有機廢氣汙染(rǎn)提(tí)供了理論參考。
2.3 末端治理方麵
印刷有機廢(fèi)氣治理應用*廣泛的技術(shù)包括吸附法、熱力氧化、光催化氧化(huà)、生物法等[2],單一的治理技術存在不同的缺陷,比如(rú):活性炭(tàn)吸(xī)附更換周期短、不耐濕度和高溫(wēn)(低於(yú)120 ℃脫(tuō)附),產生大量危廢;蓄熱式熱力氧化(RTO)設備(bèi)投(tóu)資(zī)成本高,運行能耗大(dà),無(wú)需(xū)輔助燃料廢氣濃度(dù)>2 000mg/m3;光催化對濃度大於0.03%的有(yǒu)機廢氣無法實現穩定達標排放。為降(jiàng)低治理成本,提(tí)高適用範(fàn)圍,末端治理重點研究印刷有機廢氣治理技術集成與創新。國內外發展出吸附濃縮-催(cuī)化燃燒(shāo)、吸脫附-冷凝回收等有機(jī)廢氣治理集成工藝。同時,國(guó)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(dá)到了29%。相關研(yán)究涉及了生物過濾(lǜ)處理(lǐ)對含甲苯(běn)、二甲苯(běn)、乙酸(suān)乙酯等有機廢氣(qì)的去除效果、影響因素及動力學模型。國內也對這(zhè)項技術進行了(le)研究(jiū),研究主要側重於微生物馴化,各類因素如:VOCs 組成、進氣濃度和(hé)速率、填料性質、填料溫濕度、營養物(wù)質、pH 值、微生物和氧氣、表麵活性劑等(děng)對有機廢氣淨化處理效果的影響。總得來(lái)說,有(yǒu)機廢氣淨化處理(lǐ)技(jì)術(shù)可以分成:回收法和破壞法兩大類。
2.4 機理研究和建(jiàn)模方麵
此類研究側重於不同有機廢(fèi)氣處理技術內在機理,期望通過優化模(mó)型參數提高處(chù)理(lǐ)效率。包(bāo)括低溫等離子體、熱等離子體、聯合等離子體(CPP)光解、生物滴濾、管式生物過濾、膜生(shēng)物過濾等技術處理有機廢氣機理(lǐ)、機製,以及有機廢氣逸散、吸收、降解過程數學(xué)模型。比如:有學者根據能量守(shǒu)恒和傳遞方(fāng)程建立了簡化模型,認為有機(液)相部分與用對數表示的氣相之間的負線性關係;有學者研究發現光催化處理VOCs 動力學原理與簡化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高(gāo),這將有利於設計相應的處理設備。但實驗中苯的降解(jiě)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(tián)片的轉輪收(shōu)集床中的吸收情況,結果表明其氣態質(zhì)量傳遞係數與VOCs 進口濃(nóng)度呈負相關關係,並隨(suí)著轉輪轉(zhuǎn)速、氣流速度和液流速度的增加而升(shēng)高。
3.印刷行業有機(jī)廢氣治理研究趨勢
3.1 研發適應性廣、汙染低(dī)的(de)印(yìn)刷材料
從油墨、溶劑、承印材(cái)料方麵進一步改進,實現印刷行業的清潔生(shēng)產。比如:研發可適用多種印刷工藝的單一溶劑,以提高後端溶劑回收利用率;通過改變油墨分子結(jié)構,提高油墨(mò)的生物降解性,降低對(duì)人體和環境危害;提高油墨性(xìng)能,減少溶劑(jì)使用量等。
3.2 推廣印刷車間氣(qì)流組織設計
對車間溫度場、速度場、濕度場和汙染(rǎn)物擴散傳質過(guò)程和濃度場利用CFD 技術優化,以確定印刷車間(jiān)*優的氣流組織方案,在滿足(zú)印刷條件下確保(bǎo)有機廢氣的*有效收集。
3.3 終端(duān)治理工藝優化模擬與改良
利用計算(suàn)機對各種終端治理工藝進行優化組合並對處理效果(guǒ)模擬評估(gū)。在現有處理技術不能取得(dé)重大突破的情況下,對各類治理技術進行優化組合並設定標(biāo)準化的模塊,利用計算機進行模擬評估,可以實現*優處理方(fāng)案。
另一種研究方向是對現(xiàn)有印刷廢氣治理設備進(jìn)行小型化、節能化改良,提高(gāo)普及率。比如:現有的蓄熱式熱(rè)力氧化(RTO)設施建設成本基本在70萬以上,對於中、小型印刷(shuā)企業(yè)而言建設(shè)和使用成本過高。若(ruò)能將RTO 設備小型化、節(jiē)能化,就可以降低設備(bèi)製(zhì)造(zào)和運行成本,以提高設備普及率(lǜ)。
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(háng)業發展,降(jiàng)低(dī)行業有(yǒu)機廢氣排放量。包(bāo)括執行VOCs 排汙(wū)權交易(yì)製度、提高油墨環保標準、對印刷產品稅製“綠色化”進行頂(dǐng)層設計、倡導簡化產品包裝(zhuāng)等工作。比如提高(gāo)印刷企業生產過程中有機廢氣排放環保(bǎo)稅征收標準,對過度軟包裝的商(shāng)品提高消(xiāo)費稅,從而(ér)提高商品價格(gé),抑製(zhì)需求量;通過(guò)強製(zhì)使用中國環境標誌產品認證的環保型油墨、膠粘劑,禁止(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(wài)光固化油墨。某省已經開(kāi)始推廣(guǎng)軟包裝使用紫外光固化油墨,減少溶(róng)劑(jì)使用量。
3.4 創新行業治理模式
通過創新治理(lǐ)模式,也可以(yǐ)避(bì)免單一治理的缺陷,同時降低治理成本。比如:活性炭吸附技術作為低濃度有機(jī)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(hé)處置成本比較高(gāo),企業缺乏自(zì)覺性;二是作為執(zhí)法部門,由於執法力量和技術手段限製,很難對(duì)監管(guǎn)企業的(de)實施高頻次的監(jiān)管(guǎn)。開展分散企業活性炭定(dìng)期收集,再實施第三方(fāng)集中脫(tuō)附再生的治理模式,不僅可以解決更換活性炭的(de)問題,同時解(jiě)決了(le)廢(fèi)棄活(huó)性炭處置問題,也可以降低企業治理成本。對於監管部門而言,對第三方實施監督管理的效(xiào)果(guǒ)要遠大於對所有企業實施(shī)監管。
綜上所述,印刷有機廢氣治理是大氣汙染防治工作的重點內容之(zhī)一(yī)。印刷有(yǒu)機廢氣具有(yǒu)風量大(dà)、濃度低等特點,而目前尚未研發出一種普適性好、處理效率高的治理工藝,因而現行的治理現狀並(bìng)不樂觀。為(wéi)有效治理印刷行業(yè)中的有(yǒu)機廢(fèi)氣排放,今後的研究工作應從印刷材料(liào)、廢氣收集和末端(duān)治理工藝優化方麵努力,同時企業應(yīng)加強日常(cháng)管理工作,研發適應性廣、汙染低的(de)印刷材料,推(tuī)廣印刷車間氣流組織設計等;政府應不(bú)斷創新管理政策,實施新的行(háng)業治理(lǐ)模式。