印刷車間有機廢氣綜合治理工藝的探討

李文娟 滕富華 陸建海 董事壁 繆孝平

（浙江省環(huán)境保護科學設計研究院浙江杭州310000）

印刷車間有機廢氣綜合治理工藝的探討

李文娟 滕富華 陸建海 董事壁 繆孝平

（浙江省環(huán)境保護科學設計研究院浙江杭州310000）

印刷車間在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的油墨廢氣，并伴隨異味，污染環(huán)境，因此對浙江省某企業(yè)印刷車間的廢氣治理工藝進行了研究。針對該企業(yè)兩個印刷車間的生產(chǎn)工藝，提出了廢氣處理工藝的設計方案。經(jīng)工程實際運行，處理效果良好，達到排放標準，為印刷工藝過程的廢氣治理工程設計提供參考依據(jù)。

印刷；廢氣；治理

根據(jù)2013年國家環(huán)保部組織的調(diào)查結果顯示，印刷使用溶劑產(chǎn)生VOCs排放量占總排放量的6%[1]。在印刷生產(chǎn)過程中使用大量的有機溶劑、油墨以及溶劑。由于溶劑揮發(fā)，這些揮發(fā)性有機物大多以廢氣的方式排放到大氣中[2]。近十年來，印刷過程中產(chǎn)生廢氣中VOCs污染對我國生態(tài)環(huán)境造成巨大危害[1]。因此，為了有效控制污染，具有印刷工序的企業(yè)開始重視對其印刷車間有機廢氣的治理。為此，本文以浙江省某企業(yè)的印刷車間為例，對其廢氣治理的工程設計進行深入探討，為印刷過程廢氣治理的工程設計提供參考。

1 工程概況

浙江省某新型材料制造企業(yè)，主要從事鋼化、鍍膜、絲印玻璃制造、加工，中空玻璃門生產(chǎn)、銷售等。其在生產(chǎn)過程中有2個車間進行印刷、烘干生產(chǎn)工藝。在印刷、烘干生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的油墨廢氣，并伴隨有異味，嚴重污染周邊的生態(tài)環(huán)境。為了改善環(huán)境同時使該企業(yè)2個印刷車間排放的VOCs均達到《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）新污染源的二級標準，因此需要找到一個合適的工藝對廢氣進行有效治理。

1.1 廢氣類型及來源

車間廢氣主要來自于印刷和烘干過程中油墨、固化劑、稀釋劑等的揮發(fā)。企業(yè)采用的熱固性油墨為熱固性丙稀酸樹脂或羥基丙稀酸樹脂，較為穩(wěn)定基本不揮發(fā)廢氣；固化劑HDT—90主要成分是90%脂肪族聚異氰酸酯三聚體，固體形式存在，不揮發(fā)，另有乙酸丁酯5%和高閃點芳香烴5%，屬易揮發(fā)成分。企業(yè)采用尼龍酸甲酯作為稀釋劑，混合物沸點在196℃～225℃之間。印刷或噴墨為常溫操作，因此印刷或噴墨過程中稀釋劑不揮發(fā)，尼龍酸甲酯在烘干過程中全部揮發(fā)。因此，產(chǎn)生的VOCs種類主要是：乙酸丁酯、高閃點芳香烴、尼龍酸甲酯等。

1.2 廢氣處理量的設計

廢氣治理方案初步擬定在車間1和車間2均設末端廢氣處理措施，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，擬對車間產(chǎn)生的VOCs廢氣先分別收集再混合后處理。因此首先根據(jù)該企業(yè)提供的資料以及車間平面布置，明確了廢氣處理設施的廢氣量：（1）車間1廢氣處理設施廢氣量20452m3/h，設計取21000m3/h，設計濃度約60mg/m3。（2）車間2廢氣處理設施廢氣量43587m3/h，設計取44000m3/h，設計濃度約為180mg/m3。

1.3 排放標準

本項目廢氣采用非甲烷總烴作為污染物控制指標，執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)中新污染源的二級標準，標準值詳見表1。

表1 廢氣排放標準限值表

2 廢氣處理工藝設計

2.1 廢氣處理工藝的選擇

目前存在多種有機廢氣的處理工藝，如：冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、生物法、膜分離法、低溫等離子和吸附法等[3]。

該企業(yè)印刷/噴墨車間廢氣量大、成分較復雜，但有機物濃度相對較低；烘干廢氣氣量較小、成分也較復雜，但廢氣溫度高，有機物濃度高。為此，針對中低濃度的印刷廢氣，吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法等，都存在投資大、運行成本高、操作管理復雜等問題。本項目采用低溫等離子體凈化法，該技術投資相對較少，運行成本低，管理方便，目前廣泛應用于噴涂、印刷等濃度低、氣量大的場合。

為確保處理效果，本設計采用低溫等離子與吸收相結合的工藝，即在等離子設施前端設凈化吸收塔對氣體進行預處理，大部分尼龍酸甲酯沸點較高，能在前置凈化塔得到洗滌；在等離子設施后端設堿吸收塔去除氧化產(chǎn)物。治理工藝如圖1所示。

圖1 印刷車間廢氣治理工藝流程圖

2.2 工藝技術說明

低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質第四態(tài)，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體[4]。

低溫等離子技術利用高壓電場放電，產(chǎn)生大量高能電子和具有極強氧化性的羥基自由基，以及氧化性極強的O3等高能活性粒子，與廢氣中有機物分子進行一系列復雜氧化、降解反應，可將有機物降解為小分子物質，其中部分氧化為酸，部分直接氧化為CO2和H2O。

2.3 工藝流程說明

廢氣從氣體收集系統(tǒng)收集后首先進入凈化塔進行一級吸收，對顆粒物進行進一步去處，防止顆粒物進入等離子體裝置，減少低溫等離子體裝置污染，提高設備使用壽命。

廢氣再進入等離子體反應器單元，在該區(qū)域由于高能電子的作用，使有機物分子受激發(fā)，形成帶電粒子或分子間的化學鍵被打斷產(chǎn)生自由基等活性粒子，這些活性粒子和有機物污染反應以達到消除污染物目的。同時空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會產(chǎn)生羥基自由基、氧原子、臭氧等強氧化性物質，這些強氧化性物質也會與有機污染物反應，使其分解。由于廢氣在等離子體反應器中停留時間較短，等離子體出氣中含有部分未來得及徹底反應的碎片粒子和活性氧等成份，一般為小分子羧酸類物質，因此在等離子體出氣端設計二級吸收塔，采用堿液吸收進行深度處理，徹底達到去除污染物的目的。凈化后的氣體經(jīng)15m排氣筒高空達標排放。

3 處理設施處理效果

設施運行后，對兩套廢氣處理設施進行了監(jiān)測，監(jiān)測指標為非甲烷總烴，具體見表2。由表2可以看出：印刷工序造成的污染明顯降低，廢氣設施的處理效果明顯，廢氣處理效率均達到60%以上，油墨廢氣經(jīng)處理后，非甲烷總烴的排放濃度及排放速率遠低于《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中的新源二級排放標準，可達標排放。