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前言
隨著國家《紡織工業大氣污染物排放標準》即將頒布，紡織印染主要污染物．揮發性有機物(volatileorganiccompounds，簡稱VOCs)已列入國家《紡織工業大氣污染物排放標準》內的一個污染項目，也由原來可治不治轉化成為必須治理的過程，未雨綢繆，作者通過調研、試驗研究，對 VOCs廢氣處理 技術及存在的問題進行探討。
1紡織印染行業VOCs的來源
我國是紡織大國，目前90%以上的印染企業集中在浙江、江蘇、廣東、福建和山東等五個沿海省份，我國紡織產業在為提高人民生活水平，出口創匯，解決就業，拉動當地經濟發展作出巨大貢獻同時，也給大氣生態環境帶來較大的污染。
紡織廢氣中VOCs主要來源于兩個方面，一是紡織品前處理以及功能性后處理工序（如使用定型機、焙烘機、燒毛機、磨毛機等處理織物過程），在熱定型時，紡織品上的各種染料助劑、涂層助劑都會以氣體形式釋放出來，主要是一些甲醛、多苯類、芳香烴類等有機氣體。熱定型機廢氣溫度高，氣量大，直接排放會造成大量的能源浪費。采用熱交換方式回收廢氣所含的部分熱量，能產生良好的經濟效益。用水／氣換熱器回收的熱量，多是以熱水形式貯存，可用于印染行業中的煮煉工藝；采用氣／氣換熱器，利用廢氣中的熱量將新鮮空氣預熱后用于熱定型工藝，一臺定型機每年可減少鍋爐燃料消耗十萬元以上。二是印花工段產生涂料稀釋劑，以苯、甲苯、二甲苯為主，簡稱三苯，此外還有甲醛等。
1.1熱定型機排放的VOCs
目前國內紡織印染熱定型機1萬多臺，基本以8箱熱定型機為主。定型機內干熱空氣的溫度通常控制在120-210℃范圍內。在定型過程中，織物攜帶的水分與溶劑、油脂和蠟質等有機化合物一起受熱揮發，隨廢熱空氣一同從排氣筒排出，成為定型機廢氣。廢氣進入大氣后，過飽和的水蒸汽和高沸點的有機蒸汽因溫度下降而凝聚，分別形成大量白色水霧和淡藍色煙霧，后者由粒徑極小的、具粘稠性的顆粒物構成；廢氣中的低沸點有機物，仍以蒸汽的形態存在。
定型機排放的大量持久、穩定的白色或淡藍色煙氣，導致廠區周圍空氣的透明度和能見度降低，顯著影響大氣環境的感觀指標。廢氣所含的油煙微小顆粒，性質穩定、難溶于水，長時間漂浮在空中，對大氣環境造成嚴重污染。
筆者從調研情況來看，從現有的熱定型機使用的靜電除塵器收集的油脂來看，一臺8箱熱定型機每天可收集80-160kg油脂。
1.2印花工段VOCs廢氣
目前印花工序的設備以平網、圓網為主，印花工藝有染料印花(分散、活性等)、涂料印花。印花前準備工序包括制版、清洗網版、配料等。
從調研，現場檢測情況來看，制版及清洗版車間，其VOCs主要成分為苯、甲苯及二甲苯，其中工作點呼吸帶位置苯的濃度達到大于2000ppm的濃度，由于紡織印染行業沒有頒布大氣污染物排放標準，許多企業也就沒有采取治理措施。有的企業采用軸流風機直接排入大氣，有的企業沒有采取通風措施，形成無組織排放。不僅對工人身心健康受到嚴重影響，而且也給周圍大氣態環境造成污染。
配料工段，就是要使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。從調研情況來看，除獨資企業及合資企業采用密閉的智能配料外，多數印花配料還是采用傳統的人工的敞口容器配料，VOCs不僅影響操作工人，也以無組織地排放的形式污染周圍大氣環境。
在印花工段，印花漿料印到纖維布料之后，各種顏色的涂料滯留下來，不管是平網印花還是圓網印花，99%的“三苯”就要揮發到大氣中，因此該工段就是最大的VOCs污染源。
2VOC治理現狀
2.1熱定型劑治理現狀
定型機廢氣導致的環境污染問題，已經引起人們的高度關注。近幾年來，我國東南沿海的部分城市，針對印染定型機煙氣的專項治理工作已經取得一定成效。
以浙江省紹興柯橋區為例，該區從2006年開始深入印染行業定型機廢氣專項整治行動，并頒布了紹興縣《印染行業定型機廢棄排放限量》(DB330621/T001-2013)地方排放標準，于2013年5月1日正式實施。該標準僅設兩項污染物，顆粒物和油煙，利于檢測，類似于國家《餐飲業油煙排放標準》(GB18483-2001)。檢測油煙項目完全照搬國家《餐飲業油煙排放標準》(GB18483-2001)的測試方法，但筆者認為，兩者的油類最大吸收波長不同，使用同樣的測試方法會出現一定的誤差。但總體來講，紹興柯橋區的地方標準頒布后，對我國印染第一大縣的熱定型機煙氣治理起到了決定性作用，區內印染企業的定型機全部安裝了廢氣凈化裝置，區域大氣環境質量得到顯著改善，為全國的紡織印染廢氣治理開了一個好頭。
此后全國也陸續開始了熱定型機的油煙治理，雖然國家《紡織印染行業大氣污染物排放標準》還未頒布，但熱定型機煙氣治理的工作已經開始啟動，針對目前國內熱定型機煙氣治理技術進行初步評價。
(1)靜電收集法
靜電收集法的原理是顆粒物進入電場后，在顆粒物帶上電荷，稱為荷電，隨后經過電場，利用靜電引力吸引到集油極上，達到顆粒物從氣體中分離的目的。目前使用的靜電收集器分為立式和臥式兩種，立式靜電收集器由于不宜過高，因此只能設有一個電場，凈化效率不會很高；臥式靜電收集器可以設立幾個電場，凈化效率可以提高，電場越多凈化效率就越高。由于國家的《紡織印染行業大氣污染物排放標準》還未頒布，國家《大氣污染物綜合排放標準》制定的標準過于寬松，甚至不用治理都可以達到排放標準。
使用靜電收集法也存在如下問題：一是VOCs不僅僅是固相，還存在氣相狀態，因此氣相狀態VOCs無法通過靜電收集法凈化，因此靜電收集法的凈化效率再高也只是針對固相顆粒。二是靜電收集法收集的油污粘附在集油極板上，很快就會發生氧化反應生成脂類，不宜清除，現采用過熱蒸汽吹托，但是一旦油污形成脂類就不易溶于蒸汽，已成為當前困惑企業的頭疼問題。集油極表面粘附油污后其凈化效率也會下降。因此，如何解決上述問題有待于進行深入探索及試驗研究。
(2)洗滌法
洗滌法的原理是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相，最后達到油氣分離的目的，該技術來源于除塵技術，凈化效率較低，由于國家的《紡織印染行業大氣污染物排放標準》還未頒布，紹興柯橋區的《印染行業定型機廢棄排放限量》(DB330621/T001-2013)地方排放標準規定了顆粒物的排放標準，顆粒物排放濃度不得超過30mg/m3，油煙排放濃度不超40mg/m3，其它地方還沒有統一的排放標準。使用洗滌法基本還可以達標。
為提高凈化效率，采取在洗滌塔內廢氣首先均勻分布在整個洗滌塔內，使氣流風速降低；上側噴霧噴出的液體均勻布滿整個空間，使含油煙細小微粒氣體與該水霧接觸，這樣氣液兩相混合、吸附從而起到捕捉的目的，這樣微小油煙與細小液滴冷凝吸附結合合成較大的顆粒沉降下來，較細小水顆粒隨氣體進入上側脫水板；由螺旋脫水板產生離心力除去廢氣中的細小水顆粒，最后排出凈化裝置外。該凈化裝置凈化效率不如靜電收集法高，可以達到70%以上。但存在著氣液比不易掌控等問題，氣液比過小，凈化效率下降；氣液比過大，也會發生液膜夾帶現象，大量水珠帶出凈化器。
待國家的《紡織印染行業大氣污染物排放標準》頒布后，隨著排放標準的提高，洗滌法可能不能適應形式的需要。
(3)催化燃燒法
催化燃燒是借助催化劑在低溫下(200～400℃)下，實現對有機物的完全氧化，因此操作簡便，安全，凈化效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣凈化方面應用較廣。焚化燃燒對油煙雖然具有很高的去除效率，但考慮到運行成本、操作簡便性和催化劑可靠性，在實際中很少被采用。催化劑的關鍵部件是催化劑，催化劑是一種能提高化學反應速率，控制反應方向，在反應前后本身的化學性質不發生改變的物質。在一個化學反應過程中，催化劑的加入改變的僅是化學反應的速度，而在反應前后，催化劑本身的性質并不發生變化。
在熱定型機煙氣處理之前，為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，必須對廢氣進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。之后進入預熱裝置，預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝置，溫度可達300℃以上。熱定型機的煙氣溫度在200℃以上，稍微預熱即可滿足要求，因此適用于催化燃燒處理。預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用催化燃燒后的排氣，多余的預熱可回收利用，還應設置廢熱回收裝置，以節約能源。
催化燃燒法最適用于連續排氣的凈化，熱定型機操作適合于這一點。在有機物廢氣的催化燃燒中，所要處理的有機物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一方面必須控制有機物與空氣的混合比，使之在爆炸下限。
2.2印花工段VOCs的治理
(1)蓄熱式熱氧化器(RTO)
蓄熱式熱氧化器（RegenerativeThermalOxidizer，以下簡稱為RTO），是在熱氧化裝置中加入蓄熱式交換器，預熱VOCs廢氣，再進行氧化反應。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱式熱交換器的熱回收率已經達到95%以上，而且占用空間越來越小。這樣輔助燃燒的消耗很少（甚至不用輔助燃燒，且當VOCs的濃度達到一定值以上時，還可以從RTO輸出熱量）。同時，由于目前的蓄熱材料都選用陶瓷填料，所以可處理的腐蝕性或含有顆粒物的VOCs廢氣。
這是一種新型的去除可揮發性有機物(VOCs)設備，在高溫下將有機組份氧化分解為二氧化碳和水，使用旋轉翼替代了傳統設備中眾多的閥門以及復雜的液壓設備。有機物去除率可以達到99%以上，熱回收率達到95-97%。
在工業生產過程中，排放的有機尾氣通過引風機進入設備中，通過選轉翼將進口氣體和出口氣體完全分開。氣體通過結構陶瓷時發生熱量的儲備和熱交換(RTO)系統氣體在進入燃燒區前在催化劑區域發生氧化反應，氣體進入燃燒區借助VOCs氧化產生的熱量或者外部燃料的能量達到設定的溫度。氣體從燃燒區出來，氣體所帶的熱量釋放出來并儲存于吸熱區，凈化后的氣體通過旋轉翼排放。系統連續運轉、自動切換吸熱區和放熱區。該工藝特點：
①操作費用低，超低燃料費。有機廢氣濃度在450ppm以上時，RTO裝置不需要添加輔助燃料；
②凈化率高，一床式凈化率達95%以上，兩床式RTO凈化率達98%以上；
③不產生NOx等二次污染；
④全自動控制、操作簡單；
⑤安全性高；
⑥穩定性高。
(2)吸附-催化燃燒法
原理為：使用具有較大表面積的多孔材料，吸附VOCs成分在其表面，吸附劑選擇沸石等材料，廢氣中的VOCs經過分離后成為潔凈氣體，直接通過排氣筒排放，第一步達到去除廢氣中VOCs的目的；沸石制成轉輪形狀，沸石吸附飽和之后轉入脫附區，利用一股加熱氣體（利用苯裝置排氣的加熱）通入沸石中，進入催化燃燒器或蓄熱式熱氧化器(RTO)催化燃燒處理，排放潔凈的二氧化碳和水，燃燒后產生高溫氣體被引用作為熱流體，進行利用，回收熱能，達到熱能回收利用的目的。
該技術成熟，己成功應用于機械、輕工等行業“三苯”氣體的處理，轉輪的轉速為每小時1-8轉。但對于紡織印染行業來講，更具有優勢，可以將催化燃燒產生的熱能充分利用，用于本企業，產生經濟效益。該工藝特點：
①操作費用低，熱能回收可降低運行成本；
②凈化率高，凈化率達98%以上；
③由于催化燃燒溫度低，不產生NOx等污染氣體；
④全自動控制、操作簡單；
⑤安全性高；
⑥穩定性高。
(3)印花操作工程中的清潔生產工藝
轉移印花是先將染料或涂料的花紋圖案印在紙上，制成轉印紙，然后在一定條件下使轉印紙上的染料或涂料轉移到紡織品上去。轉移印花以在純滌綸織物上的效果最好，純錦綸織物也能轉移印花。轉移印花適合于印制小批量的品種，印花后不需要后處理，減少了大氣污染，屬于清潔生產。印制的圖案豐富多彩，花型逼真，藝術性強，但轉印紙的耗量大、成本高。目前主要用于滌、錦輪紡織品的印花，在天然纖維紡織品上進行轉移印花還有待創新發展。
數碼噴墨印花是將含有色素的墨水在壓縮空氣的驅動下，經由噴墨印花機的計算機分色處理噴嘴噴射到被染基材上，由計算機按設計要求控制形成花紋圖案。根據墨水系統的性能，經適當處理，使紡織品具有一定的牢度和鮮度。其印花速度比滾筒印花低很多，成本比傳統印花高。一般來講，數碼噴墨印花用墨水的各項牢度均高，而且染料是按需噴射到基質上，揮發性有機物排放量大大降低。另外，噴射印花技術與常規印花相比，大大縮短了技術流程，可免去繁復的花樣制版和色漿調制工序，生產周期短，特別適合小批量、多品種、快捷反應、高質量產品的生產。噴射印花環境友好，無廢棄染化料，能耗、用水量極低，處理費用也最少，工作環境清潔，無噪聲，因此是重點發展的清潔生產技術。
靜電印刷是近年來發展起來的一種新穎印刷工藝，利用一種較簡單的靜電裝置，即印刷涂料與織物之間保持一定間隔，在不直接接觸情況下，由于靜電場作用使印墨轉移到織物上。為了使印刷圖案在織物上有一定色牢度，在完成復印之后還必須進行固著后處理。由于靜電印刷速度快，可將花紋圖案一次性直接印制在織物上，比目前使用的其他印刷方法簡捷方便，且靜電電子印花具有效率高、流程短、成本低、環境污染小等優點，是生態紡織品印花首選的印花方法。靜電電子印花裝置與噴射印花機完全不同，不使用噴嘴，運轉率比噴射印花高20%以上，清晰度為720dpi，生產速度是噴射印花機的50倍，而每平方米所需染料、油墨的價格則為噴射印花的1/200，大大降低染料、油墨的使用量，減少揮發性有機物的產生，是一種清潔生產工藝。
另外，采用智能配料，密閉操作，管道輸送漿料、顏料是減少VOCs排放一個主要措施，是簡單可行的方案，符合性情生產工藝。在投資很小的情況下，可以減少VOCs的彌散，保護工人身體健康，具有經濟效益和環境效益，目前在國內許多獨資、合資印染企業使用。
3結語
2013年，環境部將《紡織印染業工業大氣污染物排放標準》納入到了國家環境保護標準制定修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會環保技術標準研究專業委員會和東華大學負責制定，多家單位參與，目前已頒布征求意見稿，預計2016年底出臺。新標準必將有力促進紡織印染的VOCs全面治理。
大氣中VOCs的濃度與熱焓值呈正比例關系，廢氣中VOCs越高其熱焓值就越大，是一大可回收利用的寶貴熱源。隨著VOCs的治理的全面展開，這一潛在的熱源也會給企業帶來較大的經濟效益。
上海乾瀚環保科技有限公司是中國工業廢氣治理領航者，上海市高新技術企業。乾瀚環保致力于工業廢氣凈化處理、有機廢氣處理、飽和濕氣處理、惡臭廢氣體凈化處理、VOC污染物處理、化工企業廢氣處理、醫藥企業廢氣處理等研究與開發。
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