紡（fǎng）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，紡織印染主要汙染物．揮（huī）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（fàng）標（biāo）準（zhǔn）》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，未雨綢繆，通過調研、試驗研究，對（duì）VOCs的治（zhì）理技術及存在的問題進行（háng）探討。

1紡織印染行業VOCs的來（lái）源

我（wǒ）國是紡織大國，目前90%以上的印染企業集中（zhōng）在浙江、江蘇、廣東、福建和（hé）山東等五個沿（yán）海省份，我（wǒ）國紡織產業（yè）在為提高人民生活水平，出（chū）口創（chuàng）匯，解決就（jiù）業，拉動當地經濟發展作出巨大貢獻同時，也給大氣生（shēng）態環境帶來較大的汙（wū）染。

紡織廢氣（qì）中VOCs主要來源於兩個方（fāng）麵，一（yī）是紡織品前處理以及功能性後處理工（gōng）序（如（rú）使用定型機、焙（bèi）烘機、燒毛機、磨毛（máo）機等處理（lǐ）織物過程），在熱定型時，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（xiē）甲醛、多苯類、芳香烴類等有機氣體。熱定型機廢氣溫度高，氣量（liàng）大（dà），直接排放會造成大量的（de）能源浪（làng）費。采用熱交換方式回收廢（fèi）氣所含的部分熱量，能（néng）產生良好的經濟效（xiào）益。用水／氣換熱器回收的熱量，多是以熱水形式貯（zhù）存，可（kě）用於印染（rǎn）行業中（zhōng）的煮煉工藝；采用氣／氣換熱器，利用廢氣中的（de）熱量將新鮮空氣預熱後用於熱定型工藝（yì），一台定（dìng）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（xī）釋劑，以苯、甲苯、二甲苯為主，簡稱三苯，此外還有甲醛等。

1.1 熱定型機排放的VOCs

目（mù）前國內紡織印染熱定（dìng）型機1萬多台，基本以8箱熱定（dìng）型機為主。定型機內幹熱空氣的溫度通常（cháng）控製（zhì）在120-210℃範圍內。在定型過（guò）程（chéng）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（shòu）熱揮發，隨廢熱空氣一同從排氣筒排出，成為定型機廢氣。廢氣進入大（dà）氣後，過飽和的水蒸汽和（hé）高沸點的有機蒸汽因溫度下降而（ér）凝聚，分別形成大量白色水霧和淡藍色煙霧，後（hòu）者由粒徑極小的（de）、具粘稠性的顆粒物構成；廢氣中（zhōng）的（de）低沸點有機物，仍以蒸汽的形態存在。

定型機排放的大量持久、穩定的白色（sè）或淡藍色煙氣，導致廠區周圍空氣的透明度和能（néng）見度（dù）降低，顯著影響大氣環境的感觀指標。廢氣所含的油煙微小顆粒，性質穩定（dìng）、難溶於水，長時間漂浮在空中，對大氣環境（jìng）造成嚴重汙染。

筆者從調（diào）研情況（kuàng）來看，從現有的熱定型機使用的靜電（diàn）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（huā）工序的設備以平網（wǎng）、圓網為主，印花工（gōng）藝有染料印花(分散、活性等)、塗料印花。印花前準備（bèi）工（gōng）序包括製版、清洗網版、配料等。

從調研，現場檢測情況（kuàng）來看（kàn），製版及清洗（xǐ）版車間，其VOCs主要成分為（wéi）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（yìn）染行業沒有頒布大氣汙染（rǎn）物排放標準，許多企（qǐ）業也就沒有采取治（zhì）理措施。有的企業采用軸流風機直接排入大氣，有的企業沒有采取通（tōng）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，而且也給周圍大氣態環境造成（chéng）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（liào）上。從調研情（qíng）況來看，除獨資企（qǐ）業及合資企業采用密閉的智能配料（liào）外，多數印花配料還是采用傳統的人工的敞（chǎng）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染周圍大氣環境。

在印花工段，印花漿料印到纖維布料（liào）之後，各種顏色的塗（tú）料（liào）滯留（liú）下來，不管是平網印花還是圓網印花，99%的“三苯”就要揮發到（dào）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 熱定型劑治理現狀

定型機廢氣導致的環（huán）境汙染問題，已經引起人們的高度關注。近幾年來，我國（guó）東南（nán）沿海的部分城市，針對印染定型機煙氣的專項治（zhì）理工作已經取得一定成效。

以浙江省紹（shào）興（xìng）柯橋區（qū）為例，該區從2006年開始深入（rù）印染行業定（dìng）型機廢氣專項整治行動，並頒布了紹興縣《印染行業定型機廢棄排放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準（zhǔn），於2013年5月（yuè）1日正式（shì）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（guó）家《餐飲業油煙排（pái）放標準》( GB18483-2001)。檢測油煙項目完全照搬（bān）國家《餐（cān）飲業油煙排放標準》(GB18483-2001)的測（cè）試方法，但（dàn）筆者認為，兩者（zhě）的油類最大吸收波長不（bú）同，使用同樣的測試（shì）方法會出現一定的誤差（chà）。但（dàn）總體來講，紹興柯橋區的地方標準頒布後，對（duì）我國印染第（dì）一大縣的熱定型機煙氣治理起到了決定性（xìng）作用，區（qū）內印染企業的定型機全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，為全國的紡織印染廢氣治理開了一個好頭（tóu）。

此後全國也陸續開始了熱定型機（jī）的油煙治理，雖然國家《紡織印染行業大氣汙染物排放標準》還未頒布，但熱定型機煙氣治理的工作（zuò）已（yǐ）經開始啟動，針對目前國（guó）內熱定型機（jī）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（kē）粒物從氣體中分離的目的。目前使用的靜（jìng）電收集器分（fèn）為（wéi）立式和臥式兩種，立式靜電收集器由於不宜過（guò）高，因此隻能設有一個電場，淨化效率不會（huì）很高；臥式靜電收集器可以設立幾（jǐ）個電場，淨化效率可（kě）以提高，電場越多淨化效率就（jiù）越高。由於國家的《紡織印染行業大氣汙（wū）染物排（pái）放（fàng）標準》還未（wèi）頒布，國家《大氣汙染物綜合排放標（biāo）準（zhǔn）》製定的（de）標準過於寬鬆，甚至不用治理都可以達到（dào）排放標準。   

使用靜電收集法也存在如下問題：一是VOCs不僅僅是固相（xiàng），還存在氣相狀（zhuàng）態，因此（cǐ）氣相狀態VOCs 無法通過靜電（diàn）收集法淨化，因此靜電收集法的淨化效率再高也隻是針對固相顆粒。二是靜電收集法收集的油（yóu）汙粘附在集油極板上，很快就會發生（shēng）氧化反應生成脂類，不宜清除，現采用過熱蒸汽（qì）吹托，但是一旦油汙（wū）形成脂類就不易溶於蒸汽，已成（chéng）為當前困惑（huò）企業的（de）頭（tóu）疼問題。集油極表麵粘附油汙後其淨化效率也會（huì）下降。因此，如何解決上（shàng）述問題有待（dài）於進行深入探索及試驗研究。

 (2) 洗滌法

洗（xǐ）滌法的原理是通過（guò）液體與油煙氣體充分接觸，使液體中的油煙成分進入液相（xiàng），最（zuì）後達到（dào）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染物排放標（biāo）準》還未頒（bān）布，紹興柯橋區的《印染行業定型機廢棄排放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準規定了顆（kē）粒物的排放標準，顆粒物排放濃度不得超過30mg/m3，油煙排（pái）放濃度不超40mg/m3，其它地方還沒有統一的排放標準。使用洗滌法基本還可以達標。

為提高（gāo）淨化效率，采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（fēng）速降低；上側噴（pēn）霧噴出的液體均勻（yún）布滿整個空間，使含油煙細小微粒氣體與該水霧接觸，這樣氣（qì）液兩相混合、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合（hé）成較大的顆粒沉降下來，較細小水顆（kē）粒隨氣體進入上側脫水板；由（yóu）螺（luó）旋脫水板產生離心力（lì）除去廢氣中的細小水顆粒，最後排出淨化裝置外。該淨化裝置（zhì）淨化效率不如（rú）靜電收集法高（gāo），可以達到70%以上。但存在著氣液（yè）比不易掌控等問題，氣液比過小，淨化效率下降；氣液比過大，也會（huì）發生液膜夾帶現象，大量水珠帶出淨（jìng）化器。

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

 (3) 催化燃燒法

催化燃燒是借助催（cuī）化劑（jì）在低溫（wēn）下(200～400℃)下，實現對有機物的完（wán）全氧化，因此操（cāo）作（zuò）簡便，安全，淨化效率高，在有（yǒu）機廢氣特（tè）別是回收價值不大（dà）的有機廢氣淨化方麵應用（yòng）較廣。焚化燃燒對油（yóu）煙雖然具有很高的（de）去除效率，但考慮到（dào）運行成本（běn）、操作簡便性和催化劑可靠性，在實際中很少被采用。催化劑的關（guān）鍵部件是催化劑，催化劑是一種能提高化學反應速率，控（kòng）製（zhì）反應方（fāng）向（xiàng），在反應前後本身的化學性質不發生（shēng）改變的物質。在一個化學反應過程中，催（cuī）化劑的加入（rù）改變的僅是化學（xué）反應的速（sù）度，而在反應前後，催（cuī）化劑本身的性質並不發生變化。

在熱定型機煙氣（qì）處理之前，為了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（chù）理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物（wù）。之後進（jìn）入預熱（rè）裝置，預熱裝置包括廢（fèi）氣預熱裝置和（hé）催化劑燃燒器裝置。因為催化劑都有一個催化（huà）活性溫度，對催化燃（rán）燒來說稱催化劑起燃溫度，必須使廢氣（qì）和床層的（de）溫度達到起燃溫度（dù）才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝（zhuāng）置（zhì），溫（wēn）度可達300℃以上。熱定型機的煙（yān）氣溫度在200℃以上，稍微（wēi）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氣可采用換熱器和床層內（nèi）布（bù）管的方式。預熱器的熱源可采用催化燃燒後（hòu）的排氣（qì），多餘的預熱可回收利（lì）用，還應設置（zhì）廢熱回收裝置，以節（jiē）約能源。

催化燃燒法（fǎ）最適用於連續排氣的淨化，熱（rè）定型機操（cāo）作適合於這一點。在有機物廢氣的催化燃燒中，所要處理的（de）有機物廢氣在高溫下與空氣混合易引（yǐn）起爆炸，安全（quán）問題十分重要。因而，一方麵必須控製（zhì）有機物與空氣的混合比，使之在爆炸（zhà）下限。

2.2 印花工段（duàn）VOCs的治理

(1) 蓄熱式熱氧化器（qì）(RTO)

蓄熱式熱氧化器（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（fèi）氣，再進行氧化反應。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱式熱（rè）交換器的熱回（huí）收率已經達到95%以上，而且占用（yòng）空間越來越小。這樣輔助燃燒的（de）消耗很少（shǎo）（甚（shèn）至不用輔（fǔ）助燃燒（shāo），且當VOCs 的濃度達到一定值以上時，還可以從RTO輸出熱量（liàng））。同時，由於目前的蓄（xù）熱材料都選用陶瓷（cí）填料，所（suǒ）以可處理的腐蝕性或含有顆粒物的VOCs廢氣。

這是一種新型的去除可揮發性有機物( VOCs)設備，在高（gāo）溫下將有（yǒu）機（jī）組份氧化分解為二氧化碳和水，使（shǐ）用（yòng）旋轉翼替代了傳統設備中眾多（duō）的閥門以及複雜的液壓設備。有機物去除率可以達到99%以上，熱（rè）回收率（lǜ）達到95-97%。

在工業生（shēng）產過（guò）程中，排放的有（yǒu）機尾（wěi）氣通過引風機（jī）進入設備中，通過選轉翼將進口氣體和出（chū）口氣體（tǐ）完全分開。氣體通過結構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催化劑區域（yù）發生（shēng）氧化反應，氣體進入燃燒區借助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（qū），淨化後的氣體通過旋轉翼（yì）排放。係統（tǒng）連續運轉、自動切換吸熱區和放熱區。 該工藝特點：

① 操作費用低（dī），超低燃料費。有機廢氣濃度在450ppm以上時，RTO裝（zhuāng）置不需要添加輔助燃料；

② 淨化率高，一床式淨化率達95%以上，兩（liǎng）床式（shì）RTO淨化率達（dá）98%以（yǐ）上（shàng）；

③ 不產生NOx等二次汙染；

④ 全自（zì）動控製、操作簡單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定（dìng）性高（gāo）。

(2) 吸附-催化燃燒法

原理為：使（shǐ）用具有較大表麵積的多孔材料，吸附VOCs成分在其表麵，吸附劑選擇沸石等材料，廢氣中的VOCs經過分離（lí）後成為潔淨氣體，直接通過排氣筒排放，第（dì）一步達到去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉輪形狀，沸石（shí）吸附飽和之後（hòu）轉入脫附區，利用（yòng）一股加熱氣體（利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，排放潔淨的二氧化碳和水，燃燒後（hòu）產生高溫氣體被引（yǐn）用作為熱流體（tǐ），進行利用，回收熱能，達到熱能回（huí）收利用的目的。

該技術成（chéng）熟，己成功應用（yòng）於機械、輕工等行業“三苯”氣（qì）體的處理（lǐ），轉輪的轉速為每小時1-8轉。但對於（yú）紡織印染行業來講，更具有優勢（shì），可以將催化燃燒產生的熱能充分利用，用（yòng）於本企業，產生經（jīng）濟（jì）效益。該工藝（yì）特（tè）點：

① 操作費用低，熱能回（huí）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等汙染氣體；

④ 全自動控製、操作簡單（dān）；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定性高。

(3) 印花操作工程中的（de）清潔生產工藝

轉移印花是先將染（rǎn）料或塗料的花紋圖案印在紙上，製成轉印紙，然後在（zài）一定條件下使（shǐ）轉印紙上的染料或塗料轉移到紡織品上去。轉（zhuǎn）移印（yìn）花以在純滌綸織物（wù）上的效（xiào）果最好，純錦綸織物也能轉移（yí）印花。轉移印花適合（hé）於印製小批量的品種，印花後不需要後處（chù）理，減少了大氣汙染，屬於清潔生產。印製的圖案豐富多彩，花型（xíng）逼真，藝術性強（qiáng），但轉印紙的耗量大、成（chéng）本高。目前主要用於滌、錦（jǐn）輪紡織品的印花，在天然纖維紡織品上進（jìn）行轉移（yí）印花還有待創新發展。

數（shù）碼噴墨印花是將含有色素的墨水在壓縮空氣的驅動下，經由噴墨印花機的計算機分色（sè）處理噴嘴噴射到被染基材（cái）上，由計算機按設計要求（qiú）控製形（xíng）成花紋（wén）圖案。根據墨水係統的性能，經適當（dāng）處理，使（shǐ）紡（fǎng）織品具有一定的牢度和鮮度。其印花速度比（bǐ）滾筒印花低很多，成本比傳（chuán）統（tǒng）印花高。一般來講，數碼噴墨（mò）印花用墨水的各項牢度均高，而且染料是按需（xū）噴射到基質上（shàng），揮發性有機物排放量大大（dà）降低。另外，噴射（shè）印花技術與常規印花相比，大大縮短了技術流程，可免去繁（fán）複的花樣（yàng）製版和色漿調製工序，生產周期短，特別適合小批量（liàng）、多品種、快捷反應、高質量產品的生產。噴射印（yìn）花環境友（yǒu）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（cǐ）是重點發展的清潔生產技術。

靜電印刷是（shì）近年來發展（zhǎn）起來的一種新穎印刷工藝，利用一種較簡單的靜電裝置，即印刷塗料與織物之間保持一定間隔，在不直接接觸情況下，由於靜電（diàn）場作用使印墨轉移到織物上。為了使印刷（shuā）圖案在織物上有一定色牢度，在完成複印之後還必（bì）須進行固著後處理。由於靜（jìng）電印刷（shuā）速度快，可將花紋圖案一次性直接印製在織物上，比目前使用的其他印（yìn）刷方法（fǎ）簡捷方便，且靜（jìng）電電子印花具有效率高、流程短、成本低（dī）、環境汙染（rǎn）小（xiǎo）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印花機完全不同，不使用噴嘴，運轉率比噴射（shè）印花高20%以上，清晰度為720dpi，生產速（sù）度是噴射印花機的50倍，而（ér）每平方米所需染料、油墨的價（jià）格則為噴射印花的1/200，大大降低染料、油墨的使（shǐ）用量，減少揮發性（xìng）有機物的產生，是一種清潔生產工藝。

另（lìng）外，采用智能配料，密閉（bì）操作，管道輸（shū）送漿料、顏料是減（jiǎn）少VOCs排（pái）放一個主要措施，是簡單可（kě）行的方案，符合性情生產工藝。在投資很小的情況下，可（kě）以減少VOCs的彌散，保護工人身體健康，具有經濟效益和環境效益，目（mù）前在國內許多獨（dú）資、合資印染企業使用。

3結語

2013年，環境部將《紡織印染業工業大氣汙染物排放標準》納入（rù）到了國家（jiā）環（huán）境保護標準製定（dìng）修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會環保技術（shù）標（biāo）準研究專業委員會和東華大學負責製定，多家單位參（cān）與，目前已（yǐ）頒布征（zhēng）求（qiú）意見稿，預計2016年底（dǐ）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（nóng）度（dù）與熱焓值呈正比例關係，廢氣中VOCs越高其熱焓值（zhí）就越大，是一大可回收利（lì）用的寶貴（guì）熱源。隨著VOCs的治理的全（quán）麵展開，這一潛在的（de）熱源也會給企業帶（dài）來較大的經濟效（xiào）益。

來源（yuán）：浙江（jiāng）省印染行業協會