紡織印染廢（fèi）氣VOCs治理技術（shù）探討

隨著國（guó）家《紡（fǎng）織工業大氣汙染物排放標準（zhǔn）》即將頒布，紡（fǎng）織（zhī）印染主要汙染物．揮發性有機物( volatile organic compounds，簡稱VOCs)已列入國家《紡織工業大氣汙染物排放標準》內（nèi）的一個汙染項目，也由原來可治不（bú）治轉化成為必須治理的過程，未雨綢繆，通過調（diào）研、試驗研究，對VOCs的治理技術及存在的問題進行探討。

1紡織（zhī）印染行業VOCs的來源

我國是（shì）紡織大（dà）國，目前90%以上的印染企業集中在浙江、江蘇、廣（guǎng）東、福建（jiàn）和山東（dōng）等五個沿海省（shěng）份，我國紡織（zhī）產業在為提高人民生活水平，出口創（chuàng）匯，解決就業，拉動當地（dì）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汙染（rǎn）。

紡織廢氣中VOCs主要來（lái）源於兩個方麵（miàn），一是（shì）紡織品前處理以（yǐ）及功能性後處理工序（如使用（yòng）定型（xíng）機、焙烘（hōng）機、燒毛機、磨毛機等處理織物過程），在熱定型時，紡織品上的（de）各種染料助劑、塗層（céng）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（lèi）等有機氣體。熱定型機廢氣溫度高，氣量大，直接排放會造成（chéng）大量的能源（yuán）浪費。采用熱交換方式回收廢氣所含的部分熱量，能（néng）產生良好的經濟效益。用水／氣換熱器（qì）回（huí）收的熱量，多是以（yǐ）熱水形式貯存，可用於印染行業中的煮煉工藝；采用氣／氣換熱器，利用廢（fèi）氣中的熱量將新鮮空氣預熱後用於熱定（dìng）型工藝，一台定型機每年可減少鍋爐燃料（liào）消耗十萬元以上。二是印花工段產生塗料稀釋劑，以苯、甲苯、二甲苯為主，簡稱三（sān）苯，此（cǐ）外還有甲醛等。

1.1 熱（rè）定型機排放的VOCs

目前國內紡（fǎng）織印染熱定型機1萬多台，基本以8箱熱定型機為（wéi）主。定型機內幹熱空氣的溫度通常控製在120-210℃範圍內（nèi）。在（zài）定型過（guò）程中，織物攜帶的水分（fèn）與溶劑、油（yóu）脂和蠟（là）質等（děng）有機（jī）化合物一起受熱揮發，隨廢熱（rè）空氣一同從排氣筒排出，成為定型機廢氣。廢氣進入大氣後，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，後者由粒徑極小的、具粘稠性的顆粒物構成；廢氣中的（de）低沸點（diǎn）有機物，仍以蒸汽的形態（tài）存在。

定型機排放的大量持久、穩（wěn）定的白色或淡（dàn）藍色煙氣，導致廠區周圍（wéi）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（xiǎo）顆粒，性質穩定、難溶於（yú）水，長時間漂（piāo）浮在空中，對（duì）大氣環（huán）境造成嚴重汙染。

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，一台8箱熱定型機每天可（kě）收（shōu）集80-160kg油脂。

1.2 印花工段VOCs廢氣（qì）

目前印花工序的設備以平網、圓網為主，印花工藝有染料印（yìn）花(分（fèn）散、活性等)、塗料印花。印花前準（zhǔn）備（bèi）工序包括製版、清洗網版、配料等。

從調研，現場檢測情況（kuàng）來看，製版（bǎn）及清洗版車（chē）間，其VOCs主要成分為苯、甲苯及二（èr）甲苯，其中工作點呼吸（xī）帶位置苯的濃度達到大於2000ppm的濃度，由於紡織印染行業沒有頒（bān）布大氣汙染物排放標準，許多企業也就（jiù）沒有采取治理措施。有的企業采用軸流風（fēng）機直接排入大氣，有的企業沒有采（cǎi）取通風措施，形成無組織排放。不僅對工人（rén）身（shēn）心健康受到嚴（yán）重影響（xiǎng），而且也給周圍大氣態環境造成汙染（rǎn）。

配料工段，就是要使各種（zhǒng）顏色的塗料與輔料混（hún）合，使塗（tú）料黏（nián）度降低才能印至布料上。從調研情況來（lái）看，除獨資企業及合資企業采用密閉的智能（néng）配料外，多數印花配料還是采用傳統的人工的敞口容器配（pèi）料，VOCs不僅影響操作工人，也以無組織（zhī）地排放的形式汙染周圍大（dà）氣環境。

在印花工段，印花漿料（liào）印到纖維布料之後，各種顏色（sè）的塗料滯留下來，不管是平網印花還是圓網印花，99%的“三苯”就（jiù）要（yào）揮發到大氣中，因（yīn）此（cǐ）該工段就是最大（dà）的VOCs汙染源。

2 VOC治理現狀

2.1 熱定型劑治理現（xiàn）狀

定型機廢氣導致的環境汙染問題，已經引起人們的高度關注。近幾年來，我國東南沿（yán）海的部分城市，針（zhēn）對印染定（dìng）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（yìn）染（rǎn）行業（yè）定型機廢氣專（zhuān）項整治行動，並頒布了紹興縣《印染行業（yè）定型機（jī）廢棄排放限量（liàng）》(DB330621/ T001-2013)地方排放標（biāo）準，於2013年5月1日正式實施。該標準僅設兩項汙染物，顆粒物和油煙，利於檢測，類似於國家《餐（cān）飲業油煙排放標準》( GB18483-2001)。檢測油煙項目完全（quán）照搬國家《餐飲業油煙排放標準》(GB18483-2001)的測試方法，但筆（bǐ）者認為，兩者的油（yóu）類最大吸收波長（zhǎng）不同，使用同樣的測試方（fāng）法會出現一定的誤差。但總體來講，紹興柯橋區的（de）地（dì）方標準頒布後，對我國印染（rǎn）第一大縣的熱定型機煙氣治理起到了決定性（xìng）作用，區內印染（rǎn）企業的定型機全部（bù）安裝了廢（fèi）氣淨化裝置，區域大氣環境質量得到顯（xiǎn）著改善，為全國的紡織印染廢氣治理開了（le）一個好頭。

此後全國也陸續開始了熱定型機（jī）的油煙治理，雖然國家《紡織（zhī）印染行（háng）業大氣汙染物排放標準》還（hái）未頒布，但熱定型機煙氣治理的工作已經開（kāi）始（shǐ）啟動，針對目（mù）前國內熱定型機煙氣治理技術進行（háng）初步評價。

(1) 靜電收集法（fǎ）

靜電收集法的原理是顆粒物進入電場後，在顆粒物帶（dài）上電荷，稱為荷電，隨後經（jīng）過（guò）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（shì）和臥式（shì）兩種，立式靜電收（shōu）集器由於不宜過高，因此隻能（néng）設有一個電場，淨化效率不會很（hěn）高；臥式靜電收集器可以設立幾個電場，淨化效率可以（yǐ）提高，電場越多淨化效率就越高。由於國家的《紡織印染行業大氣汙染物排放（fàng）標（biāo）準》還未頒布，國家《大氣汙染物綜合排放標準》製定（dìng）的標準過於（yú）寬鬆，甚（shèn）至不用治理（lǐ）都可以達到排放標準。   

使用靜電收（shōu）集法也存在如下問題：一是VOCs不（bú）僅（jǐn）僅是固相，還存（cún）在（zài）氣相狀態，因此氣相狀態VOCs 無法通過靜電收集法淨化，因此靜電收集法的淨（jìng）化效率再高也隻是針對固相顆粒。二是靜電收集法收（shōu）集的油汙粘附在集油極板上，很快（kuài）就會發生氧化反應生成脂類（lèi），不宜清除，現采（cǎi）用過熱（rè）蒸汽吹托，但是（shì）一旦油汙形成脂類就不易溶於蒸汽，已成（chéng）為當（dāng）前（qián）困（kùn）惑企業（yè）的頭疼問題。集油極表麵（miàn）粘附油汙後其淨化效率也（yě）會下降。因此，如何解決上述（shù）問題有待於進行深（shēn）入探索及試（shì）驗研究。

 (2) 洗滌法

洗滌法的原理是（shì）通過液體（tǐ）與（yǔ）油煙（yān）氣體充分接觸，使液體中（zhōng）的油煙成分進入液相，最後達到油氣分離的目的，該技術（shù）來源於除塵技術，淨化效率較低，由於（yú）國家的《紡織印染行業大氣汙（wū）染物排放標準（zhǔn）》還未（wèi）頒布（bù），紹興柯橋區的《印（yìn）染行業（yè）定型機廢棄排放限量（liàng）》(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（nóng）度不超40mg/m3，其它地方還沒有（yǒu）統（tǒng）一的排放標準。使（shǐ）用洗滌法基本還可（kě）以達標。

為（wéi）提高淨化效（xiào）率，采（cǎi）取在洗滌塔內廢氣首先均勻分布在整個洗滌塔內，使（shǐ）氣流風速降低；上側噴霧噴出的液體均勻布（bù）滿整（zhěng）個空間，使含（hán）油煙細小微粒氣體與該水霧接觸（chù），這樣氣液（yè）兩相混合、吸附從而起到（dào）捕捉的目的，這樣微小油煙與（yǔ）細小（xiǎo）液滴冷凝吸附結合合成較大的顆（kē）粒沉降下來，較細小水顆粒隨氣體進入上側脫（tuō）水板；由螺旋脫水板產生離心力除（chú）去廢氣中的細小水顆粒，最後排出淨化裝置外。該（gāi）淨化裝置淨化效率不如（rú）靜（jìng）電收集（jí）法高，可以達到70%以上。但存在著氣液比不易掌控等問（wèn）題，氣液比過小，淨（jìng）化效率下降；氣（qì）液比（bǐ）過大，也會（huì）發生液膜夾（jiá）帶現象，大量水珠（zhū）帶出淨化（huà）器。

待國家的《紡織印染行（háng）業大氣汙染物排放標準》頒布後，隨（suí）著排放標準的提高，洗滌法可能（néng）不能適應形式的需要。

 (3) 催化（huà）燃燒法（fǎ）

催化燃燒是借助（zhù）催化劑在低溫下(200～400℃)下，實現對（duì）有機物的完全氧化，因此操作簡便，安（ān）全（quán），淨化效率高，在有機廢氣特別（bié）是回（huí）收價值不大的有機廢氣淨（jìng）化方（fāng）麵應用較廣。焚（fén）化燃燒對油煙雖然具有很高的去除效率（lǜ），但（dàn）考慮到運行成（chéng）本、操作簡便性和催化劑可靠性，在實際中很少被采用（yòng）。催化劑的關（guān）鍵部件是催化劑，催化劑是（shì）一種能提高化學反應速率，控製反應方向，在反應（yīng）前後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（jì）的加入改（gǎi）變的僅是化學反應的速度，而在（zài）反應前後，催化劑本身的性質並不發生變化（huà）。

在熱定型機煙氣處理之前，為了（le）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。之後進入預（yù）熱裝置，預熱裝（zhuāng）置包括廢氣預熱裝（zhuāng）置和催化劑燃燒器裝（zhuāng）置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒（shāo）來說稱催（cuī）化劑起燃溫度，必須使廢氣和（hé）床層的溫度達到起燃溫度才能進（jìn）行催化燃燒，因此，必須（xū）設置預熱裝置，溫度（dù）可達300℃以上。熱（rè）定型機（jī）的煙氣溫度在200℃以上，稍微預熱即可滿足要求，因此適用於催（cuī）化燃燒處理。預熱裝置加熱後的熱（rè）氣可采用換熱器（qì）和床層內布管的方式。預熱器的熱源（yuán）可采用催化燃燒後（hòu）的排氣，多餘的預熱可回（huí）收利用，還應設（shè）置廢熱回收裝（zhuāng）置，以節約（yuē）能源。

催化燃燒法（fǎ）最適用於連續排氣的淨化，熱定型機操作適合於這一點。在（zài）有機物廢氣的催化（huà）燃燒中（zhōng），所要處理的（de）有機物廢氣在高溫（wēn）下與空氣混合易引起（qǐ）爆炸，安全問題十（shí）分重要。因而，一方麵（miàn）必須控製有機物與（yǔ）空氣的混（hún）合比，使之在爆炸下限。

2.2 印花工段VOCs的治理

(1) 蓄熱式（shì）熱氧（yǎng）化器(RTO)

蓄（xù）熱式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，以下簡稱為RTO），是在（zài）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（fā）展，目前蓄熱式熱交換器的（de）熱回收（shōu）率（lǜ）已經達（dá）到95%以上，而且占用空間越來越小。這樣輔助燃（rán）燒的消（xiāo）耗很少（甚至不用輔助燃燒，且當VOCs 的濃度達到（dào）一定值（zhí）以上時，還可以（yǐ）從RTO輸出熱量）。同時，由（yóu）於目前的蓄熱（rè）材料都選用陶瓷（cí）填料，所以可處理的腐蝕性或含（hán）有顆粒物（wù）的VOCs廢氣。

這是一種新型（xíng）的去除可揮發性有機物( VOCs)設備，在高溫下（xià）將有機組份氧化分解為二氧（yǎng）化碳和水，使用旋（xuán）轉翼替代了傳統（tǒng）設備中（zhōng）眾多的閥門（mén）以及複雜的液壓設備。有機物（wù）去除率可以達到99%以上，熱回收率達到95-97%。

在工業生（shēng）產過程中，排放的有機尾氣（qì）通過引風機進入設備（bèi）中，通過選（xuǎn）轉翼將進口氣體和出口氣體完全分開。氣體（tǐ）通過（guò）結構（gòu）陶瓷時發生熱量的儲備和熱交換( RTO)係統氣體在進入燃燒區前在（zài）催化劑區域發生氧化反應，氣（qì）體進入燃燒區借助VOCs氧化產生的熱量或者外部燃料（liào）的能量（liàng）達到設定的溫（wēn）度。氣體從燃燒（shāo）區出來，氣體所帶的熱量釋放出（chū）來並儲存於吸熱區，淨化後的氣體通過旋轉翼排放。係統連續運轉、自動切（qiē）換吸熱區和放熱（rè）區。 該工藝（yì）特點（diǎn）：

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（fǔ）助燃（rán）料；

② 淨化率高，一床式淨化率達95%以上，兩床（chuáng）式RTO淨化率達（dá）98%以上；

③ 不產生NOx等二次汙（wū）染；

④ 全自動控製、操作簡單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定性高。

(2) 吸附-催化（huà）燃燒法

原理為：使用具有較大表麵（miàn）積（jī）的多孔（kǒng）材料（liào），吸附VOCs成分在其表麵，吸附劑選（xuǎn）擇沸石等材料，廢氣中的（de）VOCs經過分離後成為潔淨氣體（tǐ），直接通過排氣筒排放，第一步達到去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉輪（lún）形狀，沸石吸（xī）附飽和之後轉入脫附（fù）區，利用一股（gǔ）加熱氣體（利（lì）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，排放潔淨的二氧（yǎng）化碳和水，燃燒後產生高溫氣（qì）體被（bèi）引用作為熱流體（tǐ），進（jìn）行利用，回收熱能，達到熱能回（huí）收利用（yòng）的目的（de）。

該技術成熟，己成功應用於機械、輕工等行業“三苯”氣體的（de）處理，轉輪的轉速為（wéi）每小時1-8轉（zhuǎn）。但對於紡織印染行業來講，更具有優勢，可以將催（cuī）化燃燒產生的熱能充分利用，用於本企業，產生經濟效益。該（gāi）工藝（yì）特點：

① 操作費用低，熱能回（huí）收可降低運行成本；

② 淨化率高（gāo），淨化率達98%以上；

③ 由於催化燃燒溫度低，不產生NOx等汙染氣體；

④ 全自動（dòng）控製、操作簡單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定性高。

(3) 印花操（cāo）作工程中的清潔生產工藝

轉移印花是先將染（rǎn）料（liào）或塗料的花紋圖案印在紙上，製（zhì）成轉印紙，然後在一定（dìng）條件下使轉印（yìn）紙上（shàng）的染料或塗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。轉移印花適合於印（yìn）製小批量的品種，印花後不需要後處理（lǐ），減少了大氣汙染，屬於清潔生（shēng）產。印製（zhì）的圖案豐富多彩，花（huā）型逼真，藝術性強，但轉（zhuǎn）印紙的耗量大、成本高。目前主（zhǔ）要用於滌、錦輪紡織品的印花，在天然纖維紡織品上進行（háng）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（xià），經（jīng）由噴墨印花（huā）機的計算（suàn）機分色處理（lǐ）噴嘴（zuǐ）噴射到被染基材上，由計算機按設計要求控製形成（chéng）花紋圖（tú）案。根（gēn）據墨水係統（tǒng）的（de）性能，經適當處理，使紡（fǎng）織品具有一定的牢度和鮮度。其印花速度（dù）比滾筒印（yìn）花低很（hěn）多，成（chéng）本比傳（chuán）統印花高。一般（bān）來講（jiǎng），數碼噴墨印花用墨水的各項牢度（dù）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（lìng）外，噴射印花技術與常規印花相比（bǐ），大大縮短了技術流程，可免去繁複的（de）花樣製（zhì）版和色漿調製工序，生產（chǎn）周期短，特別適合小批量、多品種、快捷反應、高（gāo）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（nián）來發展起來（lái）的一種新穎印刷工藝，利用一種較簡單的靜電裝置，即印刷塗（tú）料與織物（wù）之間保持一定間隔，在（zài）不直（zhí）接接觸情況下，由於靜電場作用（yòng）使印墨轉移到織物上。為了使印刷圖（tú）案在織物上有一定色牢度，在完成複印之後還必須進行固著後處理。由（yóu）於靜電印刷速度快，可將花（huā）紋圖案一次性直接印製（zhì）在織物上，比（bǐ）目前使（shǐ）用的其他印刷方法簡捷方便，且靜電電（diàn）子印花具有效率高、流程短、成本低、環境汙染小等（děng）優點，是生態紡織品印花首選的印花方法（fǎ）。靜電電子印花裝置與（yǔ）噴射印花機完（wán）全不同，不使用噴嘴（zuǐ），運轉率比噴射（shè）印花高20%以上（shàng），清晰度為720dpi，生產速度是噴射印（yìn）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（de）1/200，大（dà）大降低染料、油墨的使用（yòng）量，減少揮發（fā）性有機物的產（chǎn）生，是一種清潔生產工藝。

另外，采用智能配料，密（mì）閉操（cāo）作，管（guǎn）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（fú）合性情生產工藝。在（zài）投資很小的情況下，可以減（jiǎn）少VOCs的彌散，保護（hù）工人身體健康，具有（yǒu）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（huán）境部將《紡織印（yìn）染業工業大氣汙染物排放標準》納入到了國（guó）家（jiā）環境保護標準製定修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會環（huán）保技術標（biāo）準研究專業（yè）委員會和東華（huá）大學負責製（zhì）定，多家單位參與，目前已頒布征求意見稿，預計2016年底出台（tái）。新標準必（bì）將有力促進紡織印染的VOCs全麵治理。

大氣中VOCs的濃度與熱焓值呈正比（bǐ）例（lì）關係，廢氣中VOCs越高其熱焓（hán）值就越（yuè）大，是一大可回收利用的寶貴熱源。隨著VOCs的治理的全麵展開，這（zhè）一潛在的（de）熱源也會給企業帶來較大的經濟效益。

來源（yuán）：浙江省印染行業協會