紡織印染廢氣VOCs治理技術探討

隨著國家《紡織工業大氣汙染物排放標準》即將頒布（bù），紡織印染主要汙染物．揮發性有機物( volatile organic compounds，簡稱VOCs)已列入國家《紡織工業大（dà）氣（qì）汙染物排放標準》內的一個汙染項目，也由原來可治不治轉化成為必須治理的過程，未雨（yǔ）綢繆，通過調研、試（shì）驗研究，對VOCs的治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（guó）是（shì）紡織大國，目（mù）前90%以上的印染企（qǐ）業集中（zhōng）在（zài）浙江、江蘇、廣東、福（fú）建和山東（dōng）等（děng）五個沿海省（shěng）份，我國紡織產業在為提高人民生活水平，出口創匯，解（jiě）決就業，拉動當地經濟發展作出巨大貢獻同時，也給（gěi）大氣生（shēng）態環境帶來較大的汙染。

紡織廢氣（qì）中VOCs主要來源於兩（liǎng）個方麵（miàn），一是紡織品前處理以及功能性後處理工序（如使用定型機、焙烘機、燒毛（máo）機、磨毛機（jī）等處理織物過程），在熱定型時，紡織品上的各種（zhǒng）染料助劑（jì）、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（běn）類、芳香烴（tīng）類（lèi）等（děng）有機氣（qì）體。熱定型機廢（fèi）氣溫度高，氣量大，直接排放會造成（chéng）大量的能源浪費。采用熱交換方式回收廢氣所含的部（bù）分熱（rè）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（shuǐ）形式貯（zhù）存，可用於印染行業中的煮煉工藝；采用氣（qì）／氣（qì）換熱器，利用廢氣中的熱量（liàng）將新鮮空氣預熱後（hòu）用於熱定型工藝，一台定型機每年可減少鍋爐燃料消耗（hào）十萬元以上。二是印花工（gōng）段產生塗料稀（xī）釋劑，以苯、甲苯、二甲（jiǎ）苯為主，簡稱三苯，此外還有（yǒu）甲醛等。

1.1 熱定型機排放的VOCs

目（mù）前國（guó）內紡織印（yìn）染熱定型機1萬多台，基本以8箱熱定型機（jī）為主（zhǔ）。定型機內（nèi）幹熱空氣的溫度通常（cháng）控製在120-210℃範圍內。在定型過程中，織物（wù）攜帶的（de）水分與溶劑、油脂和蠟質等有機化合物一起受（shòu）熱揮發，隨廢熱空氣一（yī）同從排氣筒排出，成為定型機廢氣。廢（fèi）氣進（jìn）入大氣後，過飽和的（de）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（liàng）白色水霧和淡藍色煙霧，後者由粒徑（jìng）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（qì）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（kōng）氣（qì）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（yān）微小顆粒，性質穩定、難溶於水，長時間（jiān）漂浮在空中，對（duì）大氣（qì）環境造成嚴重汙染。

筆者從調（diào）研情況來看，從現有的（de）熱（rè）定型機使用的靜電除塵器收集的油脂來看，一台（tái）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（shè）備以平網、圓（yuán）網為主，印花工藝有染料印花（huā）(分散、活（huó）性等)、塗料印花。印花前準（zhǔn）備工序（xù）包括製版、清洗網版、配料等。

從調研（yán），現場檢測情況來看，製版及清洗版車間，其VOCs主（zhǔ）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於2000ppm的（de）濃度，由於紡織印染行業沒有頒布（bù）大氣汙染物排放標（biāo）準，許（xǔ）多（duō）企業也就沒有采（cǎi）取治理措施。有的企業采用軸流風機直接排（pái）入（rù）大氣，有的（de）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（xiǎng），而且也給周圍大氣態環（huán）境造成汙染。

配料工段，就是要使各種顏色的塗料與輔料混合，使塗料黏度降低才能印至布料上。從調研情況（kuàng）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（hái）是采用傳統的人工（gōng）的敞口容器配料，VOCs不僅（jǐn）影響操作工人，也以無（wú）組織地排（pái）放的形式汙染周圍大氣（qì）環（huán）境。

在印花工（gōng）段，印花漿料（liào）印到纖維（wéi）布料之後，各種（zhǒng）顏色的塗料（liào）滯留下來，不管是平網印花還是圓網印花，99%的“三（sān）苯（běn）”就要揮發到大氣中，因此該工段就是最大的VOCs汙染源。

2 VOC治理現狀

2.1 熱（rè）定型劑治理現狀

定（dìng）型機廢氣導致（zhì）的環境汙染問題，已經引起人們的高度關注。近幾年（nián）來，我國東南沿海的部分城市，針對印染定型（xíng）機煙（yān）氣的專項治理工作已（yǐ）經取得（dé）一定成效。

以浙江省紹興柯橋區為例，該區（qū）從2006年開始深入印染行業定型機廢氣專項整治行（háng）動，並頒布了紹興縣《印染行業定型機（jī）廢棄排放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準，於2013年5月1日正式（shì）實施。該標準僅設兩（liǎng）項汙染物，顆（kē）粒物和油煙，利於檢測，類似於國家《餐飲業油煙排放標準》( GB18483-2001)。檢測油煙項目完全（quán）照搬國家《餐飲業油煙（yān）排放標準》(GB18483-2001)的測試方（fāng）法（fǎ），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（shì）方（fāng）法會（huì）出現一定的誤差。但總體來講，紹興柯橋區（qū）的地方標準（zhǔn）頒布（bù）後，對我國印染第一大縣的熱定（dìng）型機（jī）煙氣治理起到了決定（dìng）性作用，區內印染企業的定型機全（quán）部安裝了廢氣淨化裝置，區域大氣環境質量得到顯著改（gǎi）善，為全國（guó）的紡織（zhī）印染廢氣治理開了一個好（hǎo）頭。

此後（hòu）全國也陸續開始了熱定型機的油煙治理，雖然國（guó）家《紡織印染行業大氣汙染物（wù）排放標準》還未頒布，但熱定型機煙氣治理的（de）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（lǐ）是顆粒物進入電場後，在顆粒物帶上電荷，稱為荷電，隨後經過電場，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（shǐ）用的靜電收集器分為立式和臥式兩種，立式靜電收集器（qì）由於不宜過高，因此隻能設有一個電場（chǎng），淨化效率不會很高；臥式靜電收集器可（kě）以設立（lì）幾個電場，淨（jìng）化效率可以提高，電場越（yuè）多（duō）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標準》還（hái）未頒（bān）布，國家《大氣汙染物綜合排放標準》製定的標準過於寬鬆，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（bú）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（fǎ）淨化，因此（cǐ）靜電收（shōu）集法的（de）淨化效率再高也（yě）隻（zhī）是針對固相顆粒（lì）。二是靜電收集法收集的油汙粘附在集油極板上，很快（kuài）就會發生氧化反（fǎn）應生（shēng）成脂類，不（bú）宜清除，現采（cǎi）用過熱（rè）蒸汽吹（chuī）托，但是一旦（dàn）油汙形（xíng）成脂類就（jiù）不易溶於蒸汽，已成為當前困（kùn）惑企業的（de）頭疼問題。集油極表麵粘附油汙後其淨化效（xiào）率也會下降。因此，如何（hé）解決（jué）上述問題有待於（yú）進行深入（rù）探索及試驗研究。

 (2) 洗滌法

洗滌法（fǎ）的原理是通過液體與油煙（yān）氣（qì）體充分接（jiē）觸，使液（yè）體（tǐ）中的油煙成分（fèn）進入液（yè）相，最後達到油氣分離的目的（de），該技術（shù）來（lái）源於除塵技術，淨（jìng）化效率較低，由於國家的《紡織印染行業大氣汙染物排放標準》還未頒布（bù），紹（shào）興（xìng）柯橋區的《印染行業定型機廢棄排放限（xiàn）量》(DB330621/ T001-2013)地方（fāng）排放標準規定了顆粒物的排放標準，顆粒物（wù）排（pái）放濃度不得（dé）超過30mg/m3，油煙排放濃度不超40mg/m3，其它地方還（hái）沒有統一的排（pái）放標準。使用洗滌法基（jī）本還（hái）可以達標（biāo）。

為提高淨化效率，采取在洗滌塔內廢氣首先均勻分（fèn）布在整個（gè）洗滌（dí）塔內，使氣流風（fēng）速降低；上側噴霧噴出的液體均勻布滿整個（gè）空間，使含油煙細小微粒氣體與該水霧接觸，這樣氣液兩相（xiàng）混合（hé）、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（hé）合成較大的（de）顆粒沉降下來，較細小水顆粒隨氣體進（jìn）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（shuǐ）顆粒（lì），最後排出淨化裝置外。該淨化裝置淨（jìng）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，淨（jìng）化效率下降；氣液比過大，也會發生液膜夾帶現象，大量水珠帶出淨化器（qì）。

待國家的《紡織印染（rǎn）行業大氣汙染物排放（fàng）標準》頒布後（hòu），隨著（zhe）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（xià）(200～400℃)下，實（shí）現對有機物的完全氧化，因此操作簡便，安全，淨化（huà）效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣淨化方麵應用較廣。焚化燃燒對油煙雖然具有很高的去除效率，但考慮到運（yùn）行成本、操（cāo）作簡便性（xìng）和催化劑可靠性，在實際中很少被采用。催化劑的關鍵部件（jiàn）是催化劑，催化（huà）劑是一種能（néng）提高（gāo）化學反（fǎn）應速率，控製反應方向，在反應前後本身的化學性質不（bú）發生改變的物質。在（zài）一（yī）個化（huà）學反應過程中，催化劑的加入改（gǎi）變的僅（jǐn）是化學反應的速度，而在反應前後，催（cuī）化劑本身的性質（zhì）並不發生變化（huà）。

在熱定型機煙氣處理之前（qián），為了避免催化（huà）劑床層的堵塞和催化劑中毒，必須對廢氣進行（háng）預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。之後進（jìn）入預熱裝置，預熱（rè）裝（zhuāng）置包括廢氣預熱裝（zhuāng）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（cuī）化燃燒來說稱催（cuī）化劑（jì）起燃溫（wēn）度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行（háng）催化燃燒，因（yīn）此，必須設（shè）置預（yù）熱裝置，溫度（dù）可達300℃以上。熱定型機的煙氣溫（wēn）度在200℃以上，稍微（wēi）預熱即（jí）可滿足要求，因此適（shì）用於催化燃燒處理。預（yù）熱裝置加熱後的熱氣可采用換熱（rè）器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用催化燃（rán）燒後（hòu）的排氣，多（duō）餘的預熱可回收利用，還應設置廢熱回收裝（zhuāng）置，以節約能源。

催化燃燒法最適用（yòng）於（yú）連續排（pái）氣的淨化（huà），熱定型機操作適合於這一點。在有機物廢氣的催化燃燒中，所（suǒ）要處理的（de）有機（jī）物廢氣在高溫下與空氣混合易引起（qǐ）爆炸，安全問題十分重（chóng）要（yào）。因而，一方麵必須控製有機物與空氣的（de）混合比，使之在爆炸下限。

2.2 印花工段VOCs的治理（lǐ）

(1) 蓄熱式熱氧化器(RTO)

蓄熱式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，以下簡稱為RTO），是（shì）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（yīng）。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱式熱交換器的熱回收（shōu）率已經達到95%以上，而（ér）且占（zhàn）用空間越來越小。這樣輔助燃燒的消耗很少（甚至不用（yòng）輔助燃燒（shāo），且當VOCs 的濃度達到一定值以上時，還可以從RTO輸出（chū）熱量）。同時，由於目前的蓄熱材料都選用陶瓷填（tián）料，所以可處理的腐蝕性或含有（yǒu）顆粒物的VOCs廢（fèi）氣。

這是一種新（xīn）型的去除可（kě）揮發（fā）性有機物( VOCs)設（shè）備，在高溫（wēn）下將有機組份氧化分解為二氧化碳和水，使用（yòng）旋轉翼替代了傳統設備中眾多的閥門以及複雜的液壓設備（bèi）。有機物去除率可以達到99%以上，熱回收（shōu）率達到95-97%。

在工業（yè）生產過程中，排放的有機尾氣通過（guò）引風機進入設備中，通（tōng）過選轉翼將（jiāng）進口（kǒu）氣體和出口氣體完全分開。氣體通（tōng）過結構陶瓷時發生熱量的儲備和熱交（jiāo）換( RTO)係統氣體在（zài）進入燃（rán）燒區前在催化（huà）劑區域發生氧（yǎng）化反（fǎn）應，氣體進入燃燒（shāo）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並儲存於吸熱區，淨化後的氣體通過旋轉翼排放。係（xì）統連續運轉、自動切換吸熱區和（hé）放熱區。 該工藝特點（diǎn）：

① 操作費用低，超低燃料費。有機廢（fèi）氣濃度在450ppm以上時，RTO裝置（zhì）不需要添加輔助燃料（liào）；

② 淨（jìng）化率高，一（yī）床（chuáng）式淨化率（lǜ）達95%以上（shàng），兩（liǎng）床式RTO淨（jìng）化率達98%以上；

③ 不產生NOx等二次汙染；

④ 全自動控製、操作簡單（dān）；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定性高（gāo）。

(2) 吸附-催化燃燒法（fǎ）

原（yuán）理為：使用具有較大表麵積的多孔材料，吸附VOCs成分在其表（biǎo）麵，吸附劑選擇沸石（shí）等材料（liào），廢氣中的（de）VOCs經過分離後成為潔淨（jìng）氣體，直接通（tōng）過排氣筒排放，第一步達到去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉輪形狀，沸石吸附（fù）飽和之後轉入脫（tuō）附區，利用一（yī）股加熱氣體（利用苯裝置排氣的加熱）通入（rù）沸石中（zhōng），進入催化燃燒器或蓄熱式熱氧化器( RTO)催化燃燒處理，排放潔淨的二氧化碳和水，燃燒後產生高溫氣體（tǐ）被引用作為熱流體，進行利用，回收熱能，達到熱能回收利（lì）用的目的。

該（gāi）技術成（chéng）熟，己（jǐ）成功（gōng）應用於機械、輕工等行業“三苯”氣體的處理，轉輪的轉速為每小時1-8轉。但對於紡織印染行業來講，更具有優勢，可以將（jiāng）催化燃燒產生的熱能（néng）充分利用，用於本企業，產生經濟效（xiào）益。該工藝特點：

① 操作費用低，熱能回收可（kě）降低運行成本；

② 淨化率高，淨化率達98%以（yǐ）上（shàng）；

③ 由於催（cuī）化燃燒溫（wēn）度（dù）低，不產生（shēng）NOx等汙染氣體；

④ 全自動控製、操（cāo）作簡單；

⑤ 安（ān）全性高；

⑥ 穩定性高（gāo）。

(3) 印花操作工程中的清潔生（shēng）產工藝

轉移印（yìn）花是先（xiān）將染料或塗料的花紋圖案印在紙上（shàng），製成轉印紙，然（rán）後（hòu）在一定條件下使轉印紙上的染料或塗料轉移（yí）到紡織（zhī）品上去。轉移（yí）印花（huā）以在（zài）純滌綸（lún）織物上的（de）效（xiào）果最好，純錦綸織物也能轉移印花。轉移印花適（shì）合於印製小批量的品種，印花後不需要後處理，減少了大氣汙染，屬（shǔ）於清潔生產。印製的圖案豐富多彩，花型逼（bī）真，藝術性強，但轉印紙（zhǐ）的耗量大、成本高。目前主要用於（yú）滌、錦輪紡織品的印花，在天然纖維紡織品上進行轉移印（yìn）花還有待創（chuàng）新發展。

數碼噴墨印花是將含有色素的墨水在壓縮（suō）空氣的驅動下，經（jīng）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（jì）要求控製形成花（huā）紋（wén）圖案。根據墨水係統的性能，經適當處理，使紡織（zhī）品具有一定的牢度和鮮度。其印花速度（dù）比滾筒印花低很多，成本比（bǐ）傳統印花高。一般來講，數碼噴墨印花用墨水的（de）各項牢度均高（gāo），而且（qiě）染料是按需噴射到基質上，揮發性有機物排放量大大降低（dī）。另外（wài），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（fù）的（de）花樣製版和（hé）色漿調製工序，生產周期短，特別適合（hé）小批（pī）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（huà）料，能耗、用水量極低，處理費用也最少，工作環境清潔，無（wú）噪聲，因此是重點發展的清（qīng）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（zhǒng）較簡單的靜電裝置，即（jí）印刷塗料與織物（wù）之間保持一定間（jiān）隔，在不（bú）直接接觸情況下（xià），由於靜電場作用（yòng）使印墨（mò）轉（zhuǎn）移到織物上。為了使印刷圖案在織物上有（yǒu）一定色（sè）牢度，在完成複印之後還必須進行固著後處理。由於靜（jìng）電（diàn）印刷速度快，可將花紋圖案一次性直接印製（zhì）在織物上，比目前使用的其他印刷方法簡捷方便，且（qiě）靜電電子印（yìn）花具有（yǒu）效率高、流程短、成本低、環境汙（wū）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（shè）印花機完全不同，不使用噴嘴，運轉率比噴射印花高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（qīng）潔生產工藝。

另外，采（cǎi）用智能配料，密（mì）閉操作，管道（dào）輸送漿（jiāng）料、顏料是減少VOCs排放一個主要措施，是簡單可行（háng）的方案，符合性情生產工藝。在（zài）投資很小的（de）情況下，可以減少VOCs的彌散，保護工人身體（tǐ）健康（kāng），具有經濟效益和（hé）環（huán）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（gōng）業大氣汙染物排放標準》納入到了國家環境保護標準製定修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會（huì）環保技術標準研究專業（yè）委員會和東華大學負責製定，多家（jiā）單位參與，目前（qián）已頒布征（zhēng）求意（yì）見稿（gǎo），預計2016年底出台。新標準必將有力促進紡織印染的VOCs全麵治理。

大氣中VOCs的濃度（dù）與熱焓值呈正比例關係（xì），廢氣中VOCs越高其熱焓值就越大，是一大可回收利（lì）用的寶貴熱源（yuán）。隨著VOCs的治理的全麵展開，這一潛在的熱源也會給企業帶來較大的經（jīng）濟效益。

來源：浙江省印染行（háng）業協會