紡織印染廢氣VOCs治理技術探討（tǎo）

隨著國家《紡織工業大氣汙染物排放標準》即將頒布，紡織印染主要汙染物．揮發（fā）性有機物( volatile organic compounds，簡稱VOCs)已列（liè）入國家《紡織工業大（dà）氣汙染物（wù）排放標準》內的一個汙（wū）染項目，也由原來可治不治轉化成為必須（xū）治理的過程，未（wèi）雨綢繆，通過調研、試驗研究，對VOCs的治理技術（shù）及存在的問題進行探討。

1紡織印染行業VOCs的來源

我國（guó）是紡（fǎng）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（dōng）等五個沿（yán）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（jiù）業，拉動當地經濟發展作（zuò）出（chū）巨大貢獻同時，也給大氣生態環境帶（dài）來（lái）較大的汙染。

紡織廢氣中VOCs主要來源於兩個方麵，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、燒毛機、磨毛機等處理（lǐ）織物過程），在熱定（dìng）型時（shí），紡織品上的各種染料助劑、塗層助劑都會以氣體形式釋放出來，主要是一些甲醛、多苯類（lèi）、芳香烴類等（děng）有機（jī）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（cǎi）用熱交換方式回收廢氣所含的部分熱量，能產生良好（hǎo）的經濟（jì）效益。用（yòng）水／氣換熱器回收的熱量，多（duō）是以熱水形（xíng）式（shì）貯存，可用（yòng）於印染行業中的煮煉工藝；采用氣／氣換熱器（qì），利用廢氣中的熱（rè）量將新鮮空氣預熱後用於熱定型工藝（yì），一台定型機每年可減少（shǎo）鍋爐燃（rán）料消耗十萬元以上。二是印花工段產生塗料稀釋劑，以苯、甲苯（běn）、二甲苯為（wéi）主（zhǔ），簡稱三苯，此外還有甲醛等。

1.1 熱定型機排放的VOCs

目前國（guó）內紡織印染熱定型機1萬（wàn）多台，基本以8箱熱（rè）定型機為主。定型機內幹熱空氣的溫（wēn）度通常控製在120-210℃範圍內。在定型過（guò）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（rè）揮發，隨廢熱空氣（qì）一同從排氣筒排出，成為定型機廢氣。廢氣進入大氣後（hòu），過飽和的水蒸汽和高沸點的有機蒸汽（qì）因溫度下降而凝聚，分別形成大量白色水霧和淡藍色煙（yān）霧，後（hòu）者由粒徑極小的、具粘稠性的顆（kē）粒物構成；廢氣中的低（dī）沸點有機物，仍以蒸（zhēng）汽的形態存（cún）在。

定型機排放的大量持久、穩定的白色或淡藍（lán）色（sè）煙氣，導致廠區周圍空氣的透明度和能見（jiàn）度（dù）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（zhōng），對大氣環境造成嚴重汙染。

筆者從調研情況來看（kàn），從（cóng）現（xiàn）有的熱（rè）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（wǎng）、圓網為主，印花（huā）工藝（yì）有（yǒu）染料印花(分散、活性等)、塗料印（yìn）花。印花前準備工序包括製版、清洗網版、配料等。

從調（diào）研，現場（chǎng）檢測情況來（lái）看，製版及清洗版車間（jiān），其VOCs主（zhǔ）要成分（fèn）為（wéi）苯、甲苯及二甲苯，其中工作點呼吸帶（dài）位置苯的濃度達到大於（yú）2000ppm的濃度，由於紡（fǎng）織印染行業沒有頒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（qǐ）業采用軸流風機直接排入大氣，有的企業沒有采取（qǔ）通風措（cuò）施，形成（chéng）無組織排放。不僅對（duì）工人身心健康受到嚴重影響，而且也給周（zhōu）圍大氣（qì）態環境造成汙染。

配料工段，就是要使各種顏色的塗料與輔料混合，使（shǐ）塗料黏度降低（dī）才能印至布料上。從調研情況來看，除獨資企業及（jí）合資企業采用密閉的（de）智能配料外，多數印花配料還是（shì）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汙（wū）染周圍大氣環境。

在印花工段（duàn），印花漿料印到纖維布料之後，各種顏（yán）色的塗料滯留下來，不（bú）管是平（píng）網印花還是圓網印花，99%的“三苯”就要揮發到大氣中，因（yīn）此該工段就是最大的VOCs汙染源。

2 VOC治理（lǐ）現（xiàn）狀

2.1 熱（rè）定型劑治理（lǐ）現狀

定型機廢氣導致（zhì）的環境汙染問題，已經引（yǐn）起人們的高度關注。近幾年來，我國東南沿海的部（bù）分城市，針對印染定型機煙（yān）氣（qì）的（de）專（zhuān）項治（zhì）理工作已經取得一（yī）定（dìng）成（chéng）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（zhì）行動，並頒布（bù）了（le）紹興縣《印染行業定型機廢棄排放限量（liàng）》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準，於2013年5月1日正（zhèng）式實施。該標準僅設（shè）兩項（xiàng）汙染物，顆粒物和油（yóu）煙，利於檢測，類似於（yú）國家《餐飲業油煙（yān）排放標準》( GB18483-2001)。檢測油煙項目完全照搬（bān）國家《餐飲業油煙排（pái）放標準》(GB18483-2001)的測試方法（fǎ），但筆（bǐ）者認為（wéi），兩（liǎng）者（zhě）的（de）油類最大吸收波長不同，使用同樣（yàng）的測試方（fāng）法（fǎ）會出現一定的誤差。但總體（tǐ）來講，紹興柯橋（qiáo）區的地方（fāng）標準頒布後，對我國印（yìn）染第一大縣的熱定型機煙（yān）氣治理起到了決定性作用，區內印（yìn）染（rǎn）企業的定型機（jī）全部（bù）安裝了廢氣淨化裝（zhuāng）置，區域大氣環（huán）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。

此後全國也陸續開始了熱定型機的油煙治理，雖然國家（jiā）《紡織印染行業大（dà）氣（qì）汙染物排放（fàng）標準》還未頒布，但熱定型機煙氣治理的工作已經開始（shǐ）啟動，針對目前國內熱（rè）定型機煙氣治理技術進行初步（bù）評價。

(1) 靜（jìng）電收集法

靜電收集（jí）法的原理（lǐ）是顆粒物進入（rù）電場後（hòu），在顆粒物帶上電荷，稱為荷電，隨後經過電（diàn）場，利用（yòng）靜電引力吸引到集（jí）油極上，達到顆粒物從氣體中（zhōng）分離的目的。目前使用的靜電收（shōu）集器（qì）分為立式和臥式兩種，立式（shì）靜電收集器由於不宜過（guò）高（gāo），因此隻（zhī）能設有一個電場，淨化效率不會很高；臥式靜電收集（jí）器可以設立幾個電場，淨化（huà）效率可以提高，電場越多淨化（huà）效（xiào）率就越高（gāo）。由（yóu）於國家的《紡織印染行業大氣汙染（rǎn）物排放標準》還未頒布，國家《大氣汙染物綜合排放標（biāo）準》製定的標準過（guò）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（zài）如（rú）下問題：一是VOCs不僅僅（jǐn）是固（gù）相，還存在氣相狀態，因此氣相狀態VOCs 無法通過靜電（diàn）收集（jí）法淨化，因此（cǐ）靜電收集法的淨化（huà）效率再高也（yě）隻是針對固相顆粒（lì）。二是靜電收集法收集的油汙粘（zhān）附在（zài）集（jí）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，但是一旦油汙形成脂類就不易溶於蒸汽，已（yǐ）成為當前困惑企業的頭疼問題（tí）。集油極（jí）表麵粘附油汙後其淨化效率也會下（xià）降。因此（cǐ），如何解決上述問（wèn）題（tí）有待於進行深入探索及試驗研究。

 (2) 洗滌法

洗滌法的原理是通（tōng）過（guò）液體與油煙氣（qì）體充分接觸，使液體中的油（yóu）煙成分進入液相（xiàng），最後（hòu）達（dá）到油氣分離（lí）的目的，該技術來源於除塵技術，淨化效率較低，由於國家的《紡織印染行業大氣汙染物排放標準》還未頒布，紹興柯橋區的《印染行（háng）業定型機廢棄排放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放（fàng）標準規定了顆（kē）粒物的排放標準，顆粒物（wù）排放濃度不得超過30mg/m3，油煙排放濃度不超40mg/m3，其它地（dì）方還沒有統一的（de）排放標準。使用洗滌法基本還可以達標。

為提高淨化效率，采取在洗（xǐ）滌塔內廢氣（qì）首先均勻分布在整（zhěng）個洗滌塔（tǎ）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（yóu）煙細小微粒氣體與該水（shuǐ）霧接觸，這樣氣液兩相混合、吸（xī）附從而起到捕捉的目的，這樣微小油煙與細小液滴冷凝（níng）吸附結合合成較大的（de）顆粒沉（chén）降下來，較細小水（shuǐ）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（zuì）後排出淨（jìng）化裝置外。該淨化裝置淨化效（xiào）率不如靜電收集法高，可以達到70%以（yǐ）上。但存在（zài）著氣液比（bǐ）不易掌控等問題，氣液（yè）比過小，淨化效率下降；氣液（yè）比（bǐ）過（guò）大，也會發生液膜夾帶現象，大量水珠帶（dài）出淨化（huà）器。

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

 (3) 催化燃燒法

催化燃燒是借助（zhù）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，淨化效率高，在有機（jī）廢氣特別是（shì）回收價值不大的有機廢氣淨化方麵應用較廣。焚（fén）化燃燒對油煙雖（suī）然具有很高的去除效率，但考慮到運行（háng）成本、操作簡便性和催化劑可靠性，在實（shí）際中很（hěn）少被采用。催化劑（jì）的關鍵部件是催化劑，催化劑是一種能提（tí）高化學反應速率，控（kòng）製反應（yīng）方向，在反應前後本身的化學性質不發生改變的物質。在（zài）一個化（huà）學反應過（guò）程中，催化劑的加入改變的僅是化（huà）學反應的速度，而在反應前後，催化劑本身的性（xìng）質並不發生變化。

在（zài）熱定型機煙氣處理之前，為了避免催化劑床層的堵塞（sāi）和催（cuī）化劑（jì）中毒，必須對廢氣進（jìn）行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒（dú）物。之後進入預熱裝置，預熱裝置（zhì）包括廢氣預熱裝置和（hé）催化劑燃燒（shāo）器裝置。因為催化（huà）劑（jì）都（dōu）有一（yī）個催化活性（xìng）溫度，對催化燃燒來說稱催化（huà）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（yù）熱裝置，溫度可達300℃以上。熱定型機的煙氣溫度（dù）在200℃以上，稍微預熱即可滿足要求，因此適用於催化燃燒處理。預熱裝置加熱後的（de）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後的排氣（qì），多餘的預熱可回收利用，還應設置廢熱回收（shōu）裝置，以（yǐ）節約能源。

催化燃燒（shāo）法最適用於連續排氣的淨化，熱定型機操作適合（hé）於這一點。在有機物廢（fèi）氣的催化燃（rán）燒中，所要處理的有機（jī）物廢氣（qì）在高溫下與空氣（qì）混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一方（fāng）麵（miàn）必須（xū）控（kòng）製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（rè）氧化器(RTO)

蓄熱（rè）式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，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（rè）材料的發展，目前（qián）蓄熱式（shì）熱交換器的熱回收率已經達到95%以上（shàng），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（rán）燒，且當VOCs 的濃（nóng）度達到一定值以上時，還可以從RTO輸出熱量）。同時，由（yóu）於目前的蓄熱材料都選用陶瓷（cí）填料，所以可（kě）處理的腐蝕性或含有顆粒物的VOCs廢氣。

這是一種（zhǒng）新型的去除可揮發性有機物（wù）( VOCs)設備（bèi），在高溫下將有機組（zǔ）份氧化分解為二氧化碳和水，使用旋轉翼替代（dài）了傳（chuán）統設備中眾多的閥門以及複雜的（de）液壓設備。有機物去除（chú）率可以達到（dào）99%以上，熱回收率達到95-97%。

在工業生產過（guò）程中，排放的有機尾氣通過（guò）引風機進入（rù）設備中，通過選轉翼將進（jìn）口（kǒu）氣體（tǐ）和出口氣體完全分開。氣體通過（guò）結構陶瓷時發生熱量的儲備和熱交換（huàn）( RTO)係統氣體在進入燃燒區前在催（cuī）化劑區域發生氧化反應，氣體進入燃（rán）燒區借助VOCs氧化產生的熱量或者外部燃料的（de）能量達到設定（dìng）的溫度。氣體從燃燒區出來，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（zì）動切（qiē）換吸熱區和放熱區。 該工藝特點：

① 操（cāo）作費用低，超低燃料費。有（yǒu）機廢（fèi）氣濃度在450ppm以上時，RTO裝置不需要添加（jiā）輔助燃料；

② 淨化率高，一（yī）床（chuáng）式淨化（huà）率達95%以上，兩床式RTO淨化率達98%以（yǐ）上；

③ 不產（chǎn）生NOx等二次（cì）汙（wū）染；

④ 全自動控製、操作簡單；

⑤ 安全性高（gāo）；

⑥ 穩定性高。

(2) 吸附-催化燃（rán）燒法

原理為：使用具有較大表麵積的多孔材料，吸附VOCs成分在其表麵，吸附劑選擇沸石（shí）等材料，廢氣中的VOCs經過分離後成（chéng）為潔淨氣體，直接通（tōng）過排氣筒排放，第一步達（dá）到去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉（zhuǎn）輪形狀，沸（fèi）石（shí）吸附飽（bǎo）和之後轉入脫附區，利用一股加熱氣體（利用苯裝置排氣（qì）的加熱）通入沸石中，進入催化燃燒（shāo）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（shuǐ），燃燒後產生高溫氣體被引用作為熱流（liú）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（yòng）於機械、輕工等（děng）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（zhī）印染行業來講，更具有（yǒu）優勢，可以將催化（huà）燃燒產生的熱能充分利用，用於本企業，產生經濟效益（yì）。該（gāi）工藝特點：

① 操作費用低，熱能回收可降低運行成本；

② 淨化率高，淨化率達98%以上；

③ 由於催化燃燒溫度低，不產生NOx等（děng）汙染氣體；

④ 全自（zì）動控製、操作簡單；

⑤ 安全性高（gāo）；

⑥ 穩定性高（gāo）。

(3) 印花（huā）操作工（gōng）程中的清潔生產工藝

轉移印花是先將染料或塗料的花紋圖案印在紙上，製成轉印紙，然後在一定條件下使轉印紙（zhǐ）上的染料或塗（tú）料轉移到紡織品（pǐn）上去。轉移印花以在純滌綸織物上的（de）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（bú）需要後處理，減少了（le）大氣汙染（rǎn），屬於清潔生產。印製的圖案豐富多彩，花型逼真，藝術性強，但轉印紙的耗（hào）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（yìn）花機的計算機分色處理噴嘴噴射到被染基材上，由計算（suàn）機按設計要求控製形成花紋（wén）圖案。根據墨水係統的性能（néng），經適當處理，使紡織品（pǐn）具有一定的牢度和鮮度。其印花速度比滾筒（tǒng）印花低（dī）很多，成本（běn）比傳統印花高。一般來講，數碼噴墨印花用墨水的各項牢度（dù）均高，而且染（rǎn）料（liào）是按需噴射到（dào）基質上，揮發性有機物排放量大（dà）大降低（dī）。另外，噴射印花技術與常規印花相比，大大縮短了技術流程，可免去繁複的花樣製版和色漿調製工（gōng）序，生產周期短，特別適合（hé）小批量、多品種、快捷反應（yīng）、高質量（liàng）產品的生產。噴射印花環境（jìng）友好（hǎo），無廢棄（qì）染（rǎn）化料，能耗、用水量極低（dī），處理費用（yòng）也最少，工作環境清潔（jié），無噪聲，因此是重點發展的清潔生產技術。

靜（jìng）電印刷是近年來發展起來的一種新穎印刷（shuā）工藝，利用一種較（jiào）簡單的靜電裝置，即印刷塗料與織物之間保持（chí）一定間（jiān）隔，在不直接（jiē）接觸情況下，由於（yú）靜電場作（zuò）用使印墨轉移到織物上。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。由於靜電印刷速度快（kuài），可（kě）將花紋圖案一次性直接印製在織物上，比目前（qián）使用（yòng）的其他（tā）印刷方法簡捷方便，且（qiě）靜電電子印花具有效率（lǜ）高、流程短、成本低、環境（jìng）汙染小等優點，是生態紡織品印花首選的印花（huā）方法。靜電電子印花裝置（zhì）與噴射印花機完全不同，不使（shǐ）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（ér）每平方米所需染料、油墨的價格則為（wéi）噴射印花的1/200，大（dà）大降低染料、油墨的使用量，減少揮發性有機物的（de）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（jiǎn）單可行（háng）的方案，符合性情生產工藝。在投資（zī）很小的（de）情況下，可以（yǐ）減少（shǎo）VOCs的彌散，保護工人身體健康，具有經濟（jì）效益和環（huán）境效益，目前在國內許多獨資、合資印染企業使用。

3結語（yǔ）

2013年，環境部將《紡（fǎng）織印染業工業大氣汙染物排放標準》納入到了國家環境（jìng）保護標準製定修訂計劃中，本標準由（yóu）中華環保聯合會環保技術標準研究專業委員會和東華（huá）大（dà）學負責（zé）製定，多家單位參（cān）與，目前已頒布征求意見稿，預計2016年底出台。新標準必將有力促進紡織印（yìn）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（zhí）就越大，是一大可回收利用的（de）寶貴熱源。隨著VOCs的治理的全麵展開，這一（yī）潛在的熱源也會給企業帶來較大的經濟效益。

來源：浙（zhè）江省印染（rǎn）行業協會