綠之源環(huán)保
綠之源環(huán)保
綠之源環(huán)保
作為VOCs治理目標中的五大重點(diǎn)行業(yè)之一，印刷工業(yè)一時(shí)間面臨著(zhù)前所未有的環(huán)保壓力。從源頭、過(guò)程控制到末端治理，如何開(kāi)展VOCs治理、如何選擇治理設備，成為印刷企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
從源頭上減少有機溶劑的使用量和排放量，減排潛力巨大，從長(cháng)遠來(lái)講是實(shí)現行業(yè)VOCs減排的根本途徑。但是現階段達不到完全從源頭方面來(lái)治理廢氣，針對以VOCs為原料的生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節和含VOCs產(chǎn)品的使用過(guò)程環(huán)節，只能采取廢氣收集措施，提高廢氣收集效率，減少廢氣的無(wú)組織排放與逸散，這是進(jìn)行后續治理的前提條件。在含VOCs 產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和以VOCs為原料的生產(chǎn)過(guò)程中，VOCs排放不可避免，根據國家現有法律及法規標準必須進(jìn)行末端治理。
VOCs的產(chǎn)生
印刷是使用印版或其他方式將原稿上的圖文信息轉移到承印物上的工藝技術(shù)，按分類(lèi)主要包括出版物印刷、包裝物印刷和其他印刷品印刷，按承載物分為紙及紙板印刷、金屬印刷、塑料印刷等。
印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷（如柔版印刷）、凹版印刷和孔版印刷。不同印刷工藝的VOCs來(lái)源和排放方式基本相同：VOCs來(lái)源于所使用的油墨及稀釋劑（印刷不透氣承印物需添加稀釋劑，如金屬印刷、塑料印刷）、復合用膠粘劑（僅限于部分存在復合工藝的印刷企業(yè)）及設備清洗劑，可能的排放途徑有油墨調配過(guò)程溶劑揮發(fā)、印刷過(guò)程油墨溶劑揮發(fā)、烘干階段、復合過(guò)程及設備清洗過(guò)程等。
1. 平版印刷工藝及VOCs排放
平版印刷（平?。┯址Q(chēng)為膠版印刷（膠?。?，其特征是印版的圖文著(zhù)墨部分和空白部分幾乎在同一平面上。平版印刷企業(yè)所使用的油墨包括溶劑型油墨、植物大豆油墨、UV 固化油墨和水性油墨，其中溶劑型油墨揮發(fā)性有機化合物含量較高，是平版印刷企業(yè)主要的VOCs排放源。此外，平版印刷在生產(chǎn)過(guò)程中所使用的有機溶劑型洗車(chē)水及潤版液等也是VOCs 排放源之一。
2. 凸版印刷工藝及VOCs排放
凸版印刷（凸?。┑膱D文部分處于一個(gè)平面，明顯高于空白部分，印版著(zhù)墨時(shí)，油墨附著(zhù)在印版的凸起部分，并在壓力作用下轉移到承印物上。傳統的凸版印刷采用銅鋅版，目前逐漸被柔版印刷（柔?。┐?，采用軟質(zhì)的樹(shù)脂印版。
柔版印刷通常用于產(chǎn)品包裝印刷，對于色彩要求不高的瓦楞紙包裝箱產(chǎn)品一般使用水性油墨，幾乎不存在VOCs 排放；而對于色彩鮮艷的薄膜制品則一般使用醇溶性油墨，印刷過(guò)程產(chǎn)生VOCs 污染。
3. 凹版印刷工藝及VOCs排放
凹版印刷（凹?。┑挠“鏉L筒上空白部分高于印刷圖文部分，并且高低懸殊，空白部分處于同一平面或同一曲面上。印版上凹陷的圖文部分形成網(wǎng)穴容納油墨，通過(guò)滾筒壓印，使印版滾筒上的圖文印跡轉移到承印物表面。
凹版印刷廣泛應用于包裝和特殊產(chǎn)品印刷領(lǐng)域，適用于薄膜、復合材料及紙張等介質(zhì)，通常使用低粘度、高VOCs 含量的油墨，印制過(guò)程產(chǎn)生大量的VOCs，且成分復雜。
4. 孔版印刷工藝及VOCs排放
孔版印刷（也稱(chēng)絲網(wǎng)印刷、絲?。┦菍⒄娼z、尼龍或金屬絲編織成網(wǎng)，將其緊繃于網(wǎng)框上，采用手工刻膜或光化學(xué)制版的方法制成網(wǎng)版，網(wǎng)版上非圖文部分被涂布的感光涂層封住，只留下圖文部分的網(wǎng)孔可以透過(guò)油墨。印刷時(shí)，先在網(wǎng)版上涂墨，再用橡皮刮板在網(wǎng)版上輕刮，油墨透過(guò)網(wǎng)版，轉移到放置在網(wǎng)版下的承印材料上。
孔版印刷VOCs主要來(lái)源于油墨及清洗劑，使用溶劑型油墨時(shí)VOCs 排放濃度相對較高。
5. 復合工藝及VOCs排放
復合工藝是指使用膠粘劑將不同的基材通過(guò)壓貼粘合形成二種或多種材料的組合的一種印后加工方式，包含干式復合、濕式復合、擠出復合、熱熔復合等工藝，其中干式復合工藝需要使用大量的膠粘劑和稀釋劑，VOCs 排放量較大，且成分單一。
由于VOCs廢氣成分及性質(zhì)的復雜性和單一治理技術(shù)的局限性，在大多數情況下，采用單一技術(shù)往往難以達到治理要求。利用不同治理技術(shù)的優(yōu)勢，采用兩種或多種單一凈化技術(shù)的組合工藝受到了極大的重視，采用組合治理工藝不僅可以滿(mǎn)足排放要求，同時(shí)可以降低凈化設備的運行費用。
結合行業(yè)特點(diǎn)及對原輔材料的分析，我們發(fā)現，印刷工業(yè)VOCs廢氣含有甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、異丙醇（ 乙醇）， 排放強度高，而一般紙張印刷排放強度低，但成分更為復雜。結合當下最常見(jiàn)的VOCs治理技術(shù)，以及地方政府要求涉氣企業(yè)在選擇治理技術(shù)工藝是不能選擇單一工藝等要求，基本都要求企業(yè)對于末端治理效率需要達到80% 以上，傳統的治理工藝根本達不到此要求，只能采取燃燒法進(jìn)行治理。但是直接燃燒法治理廢氣過(guò)程中，存在能耗大等問(wèn)題，且廢氣濃度不高的情況下基本上無(wú)法燃燒，需要通過(guò)前期技術(shù)對廢氣濃度進(jìn)行更改，通過(guò)物理的方式使廢氣濃度增加。
經(jīng)過(guò)對印刷企業(yè)的調研以及結合印刷企業(yè)VOCs污染實(shí)際情況，在此重點(diǎn)介紹一下活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)。
活性炭吸附的實(shí)質(zhì)是利用活性炭吸附的特性把低濃度大風(fēng)量廢氣中的有機溶劑吸附到活性炭中并濃縮，經(jīng)活性炭吸附凈化后的氣體直接排空，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)吸附濃縮的過(guò)程，并沒(méi)有把有機溶劑處理掉。這是一個(gè)物理過(guò)程。
催化燃燒脫附的實(shí)質(zhì)是利用催化燃燒的熱空氣加熱活性炭中被吸附的有機溶劑，使之達到溶劑的沸點(diǎn)，使有機溶劑從活性炭中脫附出來(lái)，并且把高濃度的廢氣引入到催化燃燒反應器中。在250℃的催化起燃溫度下，通過(guò)催化劑的作用進(jìn)行氧化反應，轉化為無(wú)害的水和二氣化碳排入大氣。這是一個(gè)化學(xué)反應過(guò)程，并非明火的燃燒，且能徹底解決脫附時(shí)的二次污染。
活性炭吸附—催化燃燒脫附是把以上兩者的優(yōu)點(diǎn)有效地結合起來(lái)。即：先利用活性炭進(jìn)行吸附濃縮，當活性炭吸附達到飽和時(shí)，利用電加熱啟動(dòng)催化燃燒設備，并利用熱空氣局部加熱活性炭吸附床，當催化燃燒反應床加熱到250℃，活性炭吸附床局部達到60 ～ 110℃時(shí)，從吸附床解吸出來(lái)的高濃度廢氣就可以在催化反應床中進(jìn)行氧化反應。反應后的高溫氣體經(jīng)換熱器換熱，換熱后的氣體一部分回用送入活性炭吸附床進(jìn)行脫附，另一部分排入大氣。脫附出來(lái)的廢氣經(jīng)換熱器換熱后溫度迅速提高，從而能使催化燃燒裝置及脫附達到小功率或無(wú)功率運行。
大多數印刷企業(yè)因設備較大、車(chē)間空間較大等多方面的原因導致收集過(guò)程中廢氣風(fēng)量較大，存在濃度低的特點(diǎn)，選擇活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)是較好的處理方式。其主要特點(diǎn)是：
1）催化燃燒最大的特點(diǎn)是高低中廢氣均可使用，廢氣濃度高的時(shí)候吸附脫附時(shí)間較短，就可以變成高濃度廢氣；廢氣濃度低的時(shí)候吸附脫附時(shí)間長(cháng)點(diǎn)，也進(jìn)行了收集，等到達了一定濃度的時(shí)候脫附處理變成了高濃度廢氣再進(jìn)行燃燒。由于原輔材料的變革較快，企業(yè)可以慢慢的從源頭方面逐步替代，不斷降低原輔材料的VOCs濃度。但是對于廢氣治理設備的處理效果來(lái)講不會(huì )變，只是減少了運行成本，設備不需要進(jìn)行更換。
2）更符合“十四五”規劃中提到的碳中和，通過(guò)燃燒裝置（用時(shí)啟用，不用時(shí)停）既滿(mǎn)足治理目標也幫助企業(yè)實(shí)現了節能降耗。
3）活性炭濃縮催化燃燒技術(shù)成熟穩定，在2017 年開(kāi)始已經(jīng)通過(guò)4 年多的市場(chǎng)運行，穩定性較好。通過(guò)前幾年的推廣使用，市場(chǎng)價(jià)格比較透明，整體造價(jià)較低。
4）技術(shù)在運行的過(guò)程所需要的運行成本較為簡(jiǎn)單，主要是：吸附劑（活性炭）、催化劑、收集風(fēng)機電能、燃燒風(fēng)塔電能。這幾個(gè)方面企業(yè)可以根據VOCs 濃度、生產(chǎn)訂單等及時(shí)調整，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行改造。同時(shí)，活性炭?jì)r(jià)格便宜，生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，企業(yè)可以選擇自主運維也可以選擇第三方運維。
VOCs 廢氣治理技術(shù)多種多樣，企業(yè)需要在技術(shù)上和經(jīng)濟上進(jìn)行綜合分析后選擇（技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性），通過(guò)污染物成分的詳細檢測分析，根據必要的現場(chǎng)試驗對有機物的回收價(jià)值、污染物的沸點(diǎn)、水溶性的高低、可生物降解能力、廢氣的排放方式等進(jìn)行專(zhuān)家“會(huì )診”，通過(guò)技術(shù)方案評審，選擇最合適的治理方式。
