紡織（zhī）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（biāo）準》即將頒布，紡織印染主要汙染物．揮（huī）發性（xìng）有機物( volatile organic compounds，簡稱VOCs)已列入國家《紡（fǎng）織工業大（dà）氣汙染物排放標準》內的一個汙染項（xiàng）目，也由原來（lái）可治不（bú）治轉化成為必須治理的過程，未雨綢繆（miù），通過（guò）調研、試驗研究，對（duì）VOCs的治理技術及存在的問（wèn）題進行探討。

1紡織印（yìn）染行業VOCs的來源

我國是紡織大國，目前90%以上的印染企業集（jí）中在浙（zhè）江、江蘇、廣東、福建和山東等五個沿（yán）海省份，我國紡織產（chǎn）業在為提高人民生活水平，出口（kǒu）創匯，解決就業，拉動當地經濟發（fā）展作出（chū）巨大貢（gòng）獻同時，也給大氣生態環境帶來較大的汙染。

紡（fǎng）織廢氣中（zhōng）VOCs主要來源於兩個方麵，一是（shì）紡織品前處理以（yǐ）及功能性後處理（lǐ）工序（如（rú）使（shǐ）用（yòng）定型機、焙烘機、燒毛機、磨毛機等處理織物過程），在熱定型（xíng）時，紡織品上（shàng）的各種（zhǒng）染料助劑（jì）、塗層助（zhù）劑都會以氣體形式釋放出來，主要是一些甲醛、多苯類、芳香烴類等有機氣體。熱定型機廢氣溫度高，氣量大，直接排（pái）放會（huì）造成大量的（de）能源浪費。采用熱交換方式回收廢氣（qì）所含的部分熱量，能產生良好的經濟（jì）效益（yì）。用（yòng）水／氣換熱器回收的熱（rè）量，多是（shì）以熱水形（xíng）式貯存，可（kě）用於印染行業（yè）中的煮煉工藝；采用氣／氣換熱器，利用廢氣中的熱（rè）量將新鮮空氣預熱後用於熱定型工藝，一台定型機每年可減少鍋爐燃料消耗十萬（wàn）元以上。二是印花工段（duàn）產生塗料稀釋（shì）劑，以（yǐ）苯、甲苯、二甲苯為主，簡稱三（sān）苯，此外還有甲醛等。

1.1 熱定型機排（pái）放的VOCs

目前國（guó）內紡織印染熱定型機1萬多台，基本以8箱熱定型機為主。定（dìng）型機內幹熱空氣的溫度通常控（kòng）製在120-210℃範（fàn）圍內。在定型過程中，織物攜帶的水分與溶劑、油脂和蠟質（zhì）等有機化合物一起受熱揮發，隨廢熱空氣一同從排（pái）氣筒排出（chū），成為定型機廢氣。廢氣進入大氣後，過飽（bǎo）和的水蒸汽和高沸（fèi）點的有機蒸汽因溫（wēn）度下（xià）降而凝聚，分別形成（chéng）大量白色水霧和淡藍色煙霧，後（hòu）者由粒徑極小的、具粘稠性的顆粒物構成；廢氣中的低沸點有機物，仍以蒸汽的形態存在。

定型機排（pái）放的（de）大量持久、穩定的白色或淡藍色（sè）煙氣，導（dǎo）致廠區周圍（wéi）空氣的透明度和能見度降（jiàng）低（dī），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，長時間漂浮在（zài）空中，對大氣環境造（zào）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（rè）定型機每（měi）天可（kě）收集80-160kg油脂（zhī）。

1.2 印花工段VOCs廢氣

目前印花工序的（de）設備以（yǐ）平網、圓網為主，印花工藝有染（rǎn）料印花(分散、活性等)、塗料印花。印花前準備工序包（bāo）括製版（bǎn）、清洗網（wǎng）版（bǎn）、配料等。

從調研，現場檢測情況來看，製版及清洗版車（chē）間，其VOCs主（zhǔ）要成分為苯、甲苯及二甲（jiǎ）苯，其中工作（zuò）點呼吸帶位置苯（běn）的濃度達到大於2000ppm的濃（nóng）度，由於紡織印染行業沒有頒布大氣汙染物排放標準，許多企業也就沒有采取治理措（cuò）施。有的企業采用軸流風機（jī）直接排入大氣，有的企業沒有采取通風措施，形成無組（zǔ）織排放。不僅（jǐn）對工人身心健康受到嚴（yán）重影響，而且也給周圍大氣（qì）態環（huán）境造成汙染。

配料工段，就是要使各（gè）種顏色的塗料與輔料混合，使塗料黏度（dù）降低才能印至布料上（shàng）。從調研情況來看，除（chú）獨資企業及合資（zī）企（qǐ）業采用密閉的智能配料外，多數印花配料還是采用（yòng）傳統（tǒng）的人工（gōng）的敞口容器配料（liào），VOCs不僅影響操作工人，也以無組織地排放的形式（shì）汙染周圍大氣環境（jìng）。

在（zài）印（yìn）花工段，印花漿料印到纖維布料（liào）之後（hòu），各種顏色的塗料滯留下來，不管是平網印花還是圓網（wǎng）印花，99%的“三苯”就要揮發到大氣（qì）中，因此該工段（duàn）就是最大的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（jìng）汙染問題，已經引（yǐn）起人們的（de）高度關注（zhù）。近幾年來，我國東南沿（yán）海的部分城市，針對印染定型機煙氣的（de）專項（xiàng）治（zhì）理工作已經取得一定成效。

以浙江省（shěng）紹興柯橋區（qū）為例，該區從2006年開始深入印染行業定型（xíng）機廢氣專項（xiàng）整治（zhì）行動，並（bìng）頒布了紹興縣《印染（rǎn）行業定型機廢棄排放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準，於2013年5月1日正式實施。該標準僅設兩項汙（wū）染物，顆粒物（wù）和油煙，利於（yú）檢測，類（lèi）似於國家《餐飲業油煙排放標準》( GB18483-2001)。檢測（cè）油煙項目完全照搬國家《餐飲業油（yóu）煙排（pái）放標準》(GB18483-2001)的測試方法，但筆者認為（wéi），兩者（zhě）的油類最大吸收波長不同，使用同樣的測試方法會出現（xiàn）一（yī）定的誤差。但總體（tǐ）來講，紹興柯橋區的地方標準頒布（bù）後，對我國印染（rǎn）第（dì）一大縣（xiàn）的熱定型（xíng）機煙氣治理起到了（le）決定性（xìng）作用，區內印染（rǎn）企業的定型機全部安裝了廢氣淨化裝置，區（qū）域大氣環境質量得到顯（xiǎn）著改善，為全國的紡織印染廢（fèi）氣治（zhì）理開了一個（gè）好頭（tóu）。

此後全國也陸續開始（shǐ）了熱定型機的油煙治理，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（zhì）理的工作已經開始啟動，針對目前國內（nèi）熱定型機煙氣治理技術進行初步評價。

(1) 靜電收集法

靜電收集法的原理是顆粒（lì）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（yóu）極上，達到顆粒物從氣體中分離的目的（de）。目前使用（yòng）的靜電收集（jí）器分為立（lì）式和臥式兩種，立式靜電收集器由於不宜過高，因此隻能設（shè）有一個電場，淨化效率不會很（hěn）高；臥式靜電收集（jí）器可以設立幾個電場，淨化效率可以提高，電場越多淨（jìng）化效率就越高。由於國家的《紡織印（yìn）染行業大氣汙染物排放標準》還未頒布，國家《大（dà）氣汙（wū）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（xià）問題（tí）：一是VOCs不僅僅是固相，還存在氣相狀態，因此氣相狀態VOCs 無法通過靜電收集法淨化，因（yīn）此靜電收集（jí）法的淨化效率（lǜ）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，很快就會發生氧化反（fǎn）應（yīng）生成脂類，不宜清（qīng）除，現采用（yòng）過熱蒸汽吹托（tuō），但是一旦油汙形成脂類就不易溶於蒸汽，已成為當前（qián）困惑企業的頭疼問題。集油極表麵粘附油汙後其淨化效率也會下降。因此，如何解決上述問題有待於進行深入探索及試驗研究。

 (2) 洗（xǐ）滌法

洗滌法的原理是通過（guò）液體與油煙氣體充分接觸，使液體中（zhōng）的油煙成分進入液相，最後達到油氣分（fèn）離的目的，該（gāi）技（jì）術來源於除塵技術，淨（jìng）化（huà）效率較低，由於國家（jiā）的《紡織印染行業大氣汙染物（wù）排放標準》還未頒布，紹興柯橋區的《印染行業定型機廢棄排（pái）放限量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標準規定了顆粒物的排（pái）放標準，顆粒物排放濃度不（bú）得超過30mg/m3，油煙排放濃度不超40mg/m3，其（qí）它地方還沒有（yǒu）統一（yī）的（de）排放（fàng）標準。使（shǐ）用洗滌法基本還可以達標。

為提高淨化效率（lǜ），采取在洗滌塔內廢氣（qì）首先均勻分布在整個洗滌塔內，使（shǐ）氣流風速降低；上側噴（pēn）霧噴出的液體均勻布滿整個空間，使含（hán）油煙細小（xiǎo）微粒氣體與該水霧接觸，這樣氣液兩相混（hún）合、吸附從而起到（dào）捕捉的目的，這樣微小油（yóu）煙（yān）與細小液滴冷凝吸（xī）附結合合成較大的顆粒沉降下來（lái），較細小水顆粒隨氣體進（jìn）入上側脫水板；由螺旋（xuán）脫水板產生離心力除（chú）去廢氣中的細小（xiǎo）水顆粒，最後排出淨化裝置外。該淨化裝置淨化效率（lǜ）不如靜電收集（jí）法高，可以達到70%以上。但存在著氣液比不易掌控等問題，氣液比過小，淨化效率下降（jiàng）；氣液比過大，也會發生液膜夾帶現象，大量水珠（zhū）帶出淨化（huà）器。

待國家（jiā）的《紡織印染行業大氣汙染物排放標準》頒布後，隨著（zhe）排放標準的提高，洗滌法可能不能適應（yīng）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(200～400℃)下，實現對有機物的完全氧化，因此操作（zuò）簡便，安全，淨化效（xiào）率高，在有機廢氣特（tè）別是回收價值不大的有（yǒu）機（jī）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，但考慮到運行成本、操作簡便性和催化劑可靠性（xìng），在實際中很少被采用。催化劑的關鍵部件是催化劑，催化劑是（shì）一種能提高化學反應（yīng）速率，控製反應方向，在反應前後本身的化學性質不發生改（gǎi）變的物質。在一個（gè）化學反應過程中，催化劑的加入改變的僅是化學反應的速度，而在反應前後，催化劑本身的性（xìng）質並不發生變化。

在熱定型（xíng）機（jī）煙氣處理之前，為了避免催化劑床層的堵塞（sāi）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（zhì），預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器（qì）裝置。因為催（cuī）化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑（jì）起燃溫度，必須使廢（fèi）氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝置，溫度可達300℃以上。熱定型機（jī）的煙氣（qì）溫度在200℃以上（shàng），稍（shāo）微預（yù）熱即可滿足要求，因此適用於（yú）催化燃（rán）燒處理。預熱裝置加熱後的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式（shì）。預熱器的熱源可采用催化燃燒後的排氣，多（duō）餘的預熱可回收（shōu）利用，還應設置廢（fèi）熱回收裝置，以節約能源。

催化燃燒法最適用於連續排氣的淨化，熱定（dìng）型機操作適合於這一點（diǎn）。在有機物廢氣的催化燃燒（shāo）中，所要處理的有機物廢氣在高溫下與空氣（qì）混合易引起爆炸，安全（quán）問題十分重要。因而，一方麵必（bì）須控製有機物與（yǔ）空氣的混合比，使之（zhī）在爆炸（zhà）下限。

2.2 印（yìn）花工段VOCs的（de）治理

(1) 蓄熱式熱氧（yǎng）化器(RTO)

蓄熱式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，以下簡（jiǎn）稱為RTO），是在熱氧化裝置（zhì）中加入蓄熱式交換器，預熱VOCs廢氣，再（zài）進行氧化反應。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱式熱交換器（qì）的熱回收率已經達到95%以上（shàng），而（ér）且占用空間越來越小。這樣輔助燃燒的（de）消（xiāo）耗很少（甚（shèn）至（zhì）不用輔（fǔ）助燃（rán）燒，且當VOCs 的濃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填料，所以可處理的腐蝕性或含有顆（kē）粒物的VOCs廢氣。

這是一種新型的去除可揮發性有機（jī）物( VOCs)設（shè）備，在高溫下將有（yǒu）機組份氧化分解為（wéi）二氧化碳和水，使用旋轉翼替代了傳統設備中眾多的閥門以及複雜的液壓設（shè）備。有機物去除（chú）率可以達到（dào）99%以（yǐ）上，熱回收率達到95-97%。

在工業生產過程中，排放的有機尾氣通過（guò）引風機進入設備中，通過選轉翼將進口（kǒu）氣體（tǐ）和出口氣體完全分開。氣（qì）體通過結構陶瓷時發生熱（rè）量的儲（chǔ）備和熱交換( RTO)係統氣體在進入燃燒區前（qián）在催化劑區域發生氧化反（fǎn）應，氣體進入燃燒區借（jiè）助VOCs氧化產生的熱（rè）量或者外部燃料的能量達到設定的溫度。氣體從（cóng）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（huà）後的氣體通過旋轉翼排放。係統連續運轉、自動切換吸熱區和放熱區。 該工藝特點：

① 操作費用低，超低燃料費。有機（jī）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98%以上；

③ 不產生NOx等二（èr）次汙染；

④ 全（quán）自動控製（zhì）、操作簡（jiǎn）單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩（wěn）定（dìng）性高。

(2) 吸附-催化燃燒法

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，吸附劑選擇沸石等材料，廢氣中的VOCs經過分離後成為潔淨氣（qì）體，直接通過排氣筒排放，第一步達到去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉輪形狀，沸石（shí）吸附飽和（hé）之後轉（zhuǎn）入（rù）脫附區，利用一股（gǔ）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（huà）燃燒處理，排放潔淨的二氧化碳和水，燃燒後產生高（gāo）溫氣體被（bèi）引用作為熱流體，進行利用，回收熱（rè）能，達到熱能回收利用的目的。

該技術成熟，己成功應（yīng）用於機械、輕工等行業“三（sān）苯（běn）”氣體的處理，轉輪的（de）轉速為每小時1-8轉。但對於紡織印染行業來（lái）講，更具有優勢，可以將催化燃燒（shāo）產生的熱能充（chōng）分利用（yòng），用於本企業，產生經濟（jì）效益。該工藝特點：

① 操作費用低，熱能回收可降低運行成本；

② 淨化率高，淨（jìng）化率達（dá）98%以（yǐ）上；

③ 由於催化燃（rán）燒溫度（dù）低，不（bú）產生NOx等汙染氣體；

④ 全自動控（kòng）製、操作簡單（dān）；

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

轉移印花是先將染料或塗料的花紋（wén）圖案印在紙上，製成轉印紙，然後在一定條件下使（shǐ）轉印紙上的染（rǎn）料或塗料轉移到紡織品上（shàng）去（qù）。轉移印花以在純滌綸織物上的效果最好，純錦（jǐn）綸織物也能轉移印花。轉移印花適合於印製（zhì）小批（pī）量的品種，印花後不需要後處理，減少（shǎo）了大氣汙染，屬於清潔生產。印製的圖案豐富多彩，花型逼真，藝術性強，但（dàn）轉印紙的耗量大、成本（běn）高（gāo）。目前主要用於滌、錦輪紡織品的印花，在天（tiān）然纖維紡織品上進行轉移印花還有待創新發展。

數碼（mǎ）噴墨印花（huā）是將含有色素的墨水在壓縮空氣的驅（qū）動下，經由噴墨印花機的計算機分色處理噴嘴噴（pēn）射到被染基材上，由計算機按（àn）設計要求控製形成花紋圖案（àn）。根據墨水係統的性能，經適當處理，使紡織品具有（yǒu）一定的牢度和鮮（xiān）度。其印花速度比滾筒印（yìn）花低很多，成（chéng）本比傳統印花高。一（yī）般來講，數（shù）碼噴墨印花（huā）用墨水的各項牢（láo）度均高，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，大大縮短（duǎn）了技術流程，可免去繁複的（de）花樣製版和色（sè）漿調製工序，生產周期短（duǎn），特別適合小批量、多品種、快捷反應、高質量產品的生產。噴射印花環境友好（hǎo），無廢棄染化料，能（néng）耗、用水量極低，處理費用也最少，工作環境清潔，無噪（zào）聲，因此是重點發展的清潔生（shēng）產技術。

靜電印刷是近年來（lái）發展起來的一種新（xīn）穎印刷工（gōng）藝，利用一種較（jiào）簡單的靜電裝置，即印刷塗料與（yǔ）織物之間保（bǎo）持（chí）一定間隔，在（zài）不（bú）直接接觸情況下，由於靜電場作用使印墨轉移到織物上。為了使印刷圖案在織物上有一（yī）定色牢度，在完成複印之後還必須進行固著後（hòu）處理。由於靜電印（yìn）刷速度快，可將花紋圖案一次性直（zhí）接（jiē）印（yìn）製在織物（wù）上，比目前使（shǐ）用的其他印刷方法簡捷方便，且靜電電子（zǐ）印花具有效率高、流程短、成本低、環境汙染小等優（yōu）點，是（shì）生態紡織品印花首選（xuǎn）的印花方法。靜電電子印花裝置與噴射印（yìn）花機完全不同，不使用噴嘴，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，而每平方（fāng）米所需染料、油墨的價格則為噴射印花的（de）1/200，大大降低染料、油墨的使用量，減少揮發性有（yǒu）機物的產生，是一種清潔生產工藝。

另（lìng）外，采用智能（néng）配料，密閉操作（zuò），管道輸送漿料、顏料是減少VOCs排放一個主要措施，是簡單可行的方案，符合性情生產工藝。在投資很小的情況下，可以減少VOCs的彌散，保護工人身體健（jiàn）康，具有經（jīng）濟效益和環境（jìng）效益，目前在國（guó）內許多獨資（zī）、合資印染企業使用。

3結語（yǔ）

2013年，環（huán）境部將《紡織印染業工業大氣汙染物排放標準》納入到（dào）了國家（jiā）環（huán）境保護標準製定修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會環保技術標準研究專業委員（yuán）會（huì）和東華大學負責製定，多家單位參與，目前已（yǐ）頒（bān）布征求意見稿，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的濃度與熱（rè）焓值呈正比例關係，廢氣中（zhōng）VOCs越高其熱焓值就（jiù）越大，是一大可回收利用（yòng）的寶貴熱源。隨著VOCs的治理的全麵展開，這一潛在的熱源也會給企（qǐ）業帶來（lái）較大的經濟效益。

來源：浙江省印（yìn）染行（háng）業協會