紡織印染（rǎn）廢氣VOCs治理技術探討

隨著國家《紡織工（gōng）業大氣汙染（rǎn）物排放標準》即將頒（bān）布，紡織印染主要汙染物．揮發性有（yǒu）機物( volatile organic compounds，簡稱VOCs)已列入國家《紡織工業大氣汙染物排放標準》內的（de）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（chéng），未雨綢繆，通過調研、試驗研究，對VOCs的（de）治理技術及存在的問題（tí）進行探討。

1紡織印染行業VOCs的來源

我國是紡織大國，目前90%以（yǐ）上的印染（rǎn）企業集中在浙江、江蘇、廣東、福建和（hé）山東等（děng）五個沿海省份，我國紡織產業在為提高人民生活水平，出口創匯，解決就業，拉動當地經濟發展作出巨大貢獻同時，也給大氣生態環境帶來較大的汙染（rǎn）。

紡織廢氣中VOCs主要來源於（yú）兩個方麵，一是紡織品前處理以及功（gōng）能性後處理工（gōng）序（xù）（如使用（yòng）定型機、焙烘機、燒毛機、磨毛機等處理織（zhī）物過程），在熱（rè）定型時，紡織品上的各種染料助（zhù）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、芳（fāng）香烴類等有機氣體。熱定型機廢氣（qì）溫度高，氣量（liàng）大，直接排放會造（zào）成大量的能源浪費。采用熱交換方式回收廢氣所含的部分熱量，能產生良好的經濟效益。用水／氣換熱器回收（shōu）的（de）熱量，多是以（yǐ）熱水形式貯存，可用於印染行業中的煮煉（liàn）工藝；采用氣／氣換熱器，利用廢（fèi）氣中的熱量將新鮮空氣預熱後用於熱定型工藝，一台定型機每（měi）年可減少鍋爐燃料消耗十萬元以上（shàng）。二是印（yìn）花工段產生塗料稀釋劑，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

目前國內紡（fǎng）織印染熱定型機1萬多台，基本以8箱（xiāng）熱定型機為主。定型機內幹熱空氣的溫度通常控製在120-210℃範圍內。在定型過程中，織物攜帶的水分與溶劑、油脂（zhī）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（chū），成（chéng）為定型機廢氣。廢氣進（jìn）入大（dà）氣後（hòu），過飽和的水蒸汽和（hé）高沸（fèi）點的有機蒸汽因溫度下降而凝聚，分別形成大量白（bái）色水霧和淡藍色煙（yān）霧，後者由粒徑極小的、具（jù）粘稠性的顆粒物構（gòu）成；廢氣中的低沸點有機物，仍以蒸汽的形態存在。

定型機排放的大（dà）量（liàng）持久、穩（wěn）定（dìng）的白色或淡藍色煙氣，導致廠區周圍空（kōng）氣的透明度和能（néng）見度（dù）降低，顯（xiǎn）著影（yǐng）響大氣環境的感觀指標。廢氣所含的油煙微（wēi）小顆粒，性質穩定（dìng）、難溶於水，長時間漂浮在空中，對大氣環境造成（chéng）嚴重汙染。

筆者從（cóng）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（lái）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（fèi）氣（qì）

目（mù）前印花工序的設備以平網、圓網為（wéi）主，印花工藝有染料印花(分散、活性等)、塗料印花（huā）。印花前準備工序包括製版、清洗網版、配料等。

從調研，現場檢測情況來看，製版及清洗版車間（jiān），其VOCs主要成分為苯、甲苯及二（èr）甲苯，其中工作點呼吸帶位置（zhì）苯的濃度達到大於2000ppm的濃度，由於紡織印染行（háng）業沒有頒布大氣汙染物排放標準，許多企業也就沒（méi）有采取治理措施。有的企業采（cǎi）用軸流風機直接排入（rù）大氣，有的企業沒有采取通風措施，形成無組織（zhī）排放。不僅對工人身心健康受到嚴（yán）重影響，而且也給周圍大氣態環境造成汙染。

配料工段，就是要使各（gè）種顏色的塗料（liào）與輔料（liào）混合，使塗料黏度降低才（cái）能印至布料上。從調（diào）研情況來看，除獨資（zī）企業及（jí）合資企業采用密（mì）閉的智能配（pèi）料外，多數印花配料還（hái）是采用（yòng）傳統的人工（gōng）的敞口容器配（pèi）料，VOCs不僅影響操作（zuò）工人，也（yě）以（yǐ）無組織地排（pái）放的（de）形式汙染周圍（wéi）大氣環（huán）境。

在印花（huā）工段，印花漿料印到纖維（wéi）布料之後，各種（zhǒng）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（huī）發到大氣（qì）中，因此（cǐ）該工段就是最（zuì）大的VOCs汙染源。

2 VOC治理現狀

2.1 熱定型劑治理（lǐ）現狀

定型機廢氣導致的環境汙染問題，已（yǐ）經（jīng）引起人（rén）們的高（gāo）度關（guān）注。近（jìn）幾年來，我國東南沿海的部分（fèn）城市，針對印染定型機煙氣的專（zhuān）項治理工作已經取得一定成效。

以浙江省紹興柯（kē）橋區為例，該區從2006年（nián）開始深入印染行業定型機廢（fèi）氣專項整治行（háng）動，並頒布了紹興縣《印染（rǎn）行業定型機廢棄排（pái）放（fàng）限（xiàn）量》(DB330621/ T001-2013)地方排放標（biāo）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（wán）全（quán）照搬國家《餐飲業油煙排放標準》(GB18483-2001)的測試方法，但筆者認為，兩者的油（yóu）類最大吸收波長不同（tóng），使用同樣的測試方（fāng）法會出現一定的誤差。但總體來講，紹興柯橋區的地方標準頒布（bù）後，對我國印染第（dì）一大（dà）縣的熱定型機煙氣治（zhì）理起到了決定性作用（yòng），區內印染企業的定型機全部安裝（zhuāng）了廢（fèi）氣淨化裝（zhuāng）置，區域大氣環境（jìng）質（zhì）量得到（dào）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《紡（fǎng）織印染行業大（dà）氣汙（wū）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（guó）內熱定型機煙氣治理技術（shù）進行初步評價。

(1) 靜電收集法

靜電收（shōu）集法的（de）原理是顆粒物（wù）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（shàng），達到顆粒物（wù）從氣體（tǐ）中分離的目的。目前使用的靜電收集器分為立式和臥式兩種，立式靜（jìng）電收集器由於不宜過高，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個電場，淨化效率（lǜ）可（kě）以提高，電場越多淨化（huà）效率就越（yuè）高。由於國家的《紡織印染行業大氣汙染（rǎn）物排放標準》還（hái）未（wèi）頒布，國家《大氣汙染物（wù）綜合排放標準》製定的標準過於寬鬆，甚（shèn）至不用治理都可以（yǐ）達到排（pái）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，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，因此靜電收集法的淨化效率（lǜ）再高也隻是針對固（gù）相顆粒。二是靜（jìng）電收集（jí）法收集的油汙粘附在集油極板上，很快就會（huì）發生氧化反應生成脂類，不宜清除（chú），現（xiàn）采用過熱（rè）蒸汽吹托，但是一旦油汙形成脂類就（jiù）不易溶於蒸汽（qì），已成為當前困惑企（qǐ）業的頭疼問（wèn）題。集油極表麵粘附（fù）油汙後其淨化效率也會下降（jiàng）。因此，如何解（jiě）決上述問題有待於進行深入探索及試驗（yàn）研究（jiū）。

 (2) 洗滌法（fǎ）

洗滌法的原理是（shì）通過液體與油（yóu）煙氣體充（chōng）分接觸（chù），使液體中的油煙成分進入液相，最後達到油氣（qì）分離的目的，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（dà）氣汙染物排（pái）放標準》還未（wèi）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)地方排放標準規定了顆（kē）粒物的（de）排放標準，顆粒物排放濃度（dù）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（yī）的排放標準。使用洗滌法基（jī）本還可以（yǐ）達標（biāo）。

為提高淨化效率，采取在洗滌（dí）塔內廢氣首（shǒu）先（xiān）均勻分（fèn）布在整個洗滌塔內，使氣流風速降低；上側噴霧噴出的液體均勻布滿（mǎn）整個空間，使含（hán）油煙細小微粒氣體與該水霧接（jiē）觸，這（zhè）樣氣液兩（liǎng）相混合、吸附從而起到捕捉的目（mù）的，這樣微小油煙與細小液滴冷凝吸附結合合成較大的（de）顆粒沉（chén）降下來，較細小水顆粒隨氣體進入（rù）上（shàng）側脫水板（bǎn）；由螺旋脫水板（bǎn）產生離心力除去廢氣中的細小水顆粒（lì），最後排出淨化裝置外（wài）。該淨（jìng）化裝置淨化效率（lǜ）不如靜電（diàn）收（shōu）集法高（gāo），可以達到70%以上。但存在著氣液比不易（yì）掌控（kòng）等問題，氣液比過小，淨化效率下降；氣液比過大，也會發生液（yè）膜夾帶現象，大量水珠帶出淨化器。

待國（guó）家的《紡織印染行業大氣（qì）汙染物排放標準》頒布後（hòu），隨著（zhe）排放標準的提高，洗滌法（fǎ）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(200～400℃)下，實現對有機物的完（wán）全氧化，因此操作簡便，安全，淨化效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有（yǒu）機廢氣淨化方麵應用較廣。焚化燃燒對油煙雖然（rán）具（jù）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，在實（shí）際中很少被采用（yòng）。催化劑的關（guān）鍵部（bù）件是催化劑，催化劑是一種能提高化學反應速率（lǜ），控製反應方向，在反應前後本身（shēn）的化學性質不（bú）發生改（gǎi）變的物質。在一個化學反應過程中，催（cuī）化劑的加入改變的僅是化學反（fǎn）應的速度，而在反應前後，催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（wéi）了避免催化劑床層的堵塞和催化（huà）劑中（zhōng）毒，必須對廢（fèi）氣進行預（yù）處理，以除去廢氣中的（de）粉塵、液滴及（jí）催（cuī）化劑的毒物。之後進入預熱裝置，預熱裝置包括廢氣預熱裝置和（hé）催化劑燃燒器裝置（zhì）。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃（rán）燒來說（shuō）稱催（cuī）化劑起燃溫度，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，必須設置預熱裝置，溫度可達300℃以上（shàng）。熱定型機的煙氣溫度在（zài）200℃以上，稍微預熱即可滿足要求，因此適用於催化燃燒處理。預熱裝置加熱後的熱氣可采用換熱器和（hé）床層內布管的方（fāng）式。預熱器的熱源可采用催化燃燒後的排氣，多餘的（de）預熱可（kě）回收利用，還（hái）應設置廢熱回收裝置，以節約能源。

催化燃燒法最適用於連（lián）續排氣的淨化（huà），熱定型機操作適合於這一點。在有機物（wù）廢氣的催化燃燒中，所要處理（lǐ）的有（yǒu）機物（wù）廢氣在（zài）高溫下與（yǔ）空（kōng）氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而（ér），一方麵必須控製有機物與空氣的（de）混合比（bǐ），使之在爆炸下限（xiàn）。

2.2 印花工段VOCs的治理

(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），是在熱氧（yǎng）化裝置中加入蓄熱式交換器（qì），預熱VOCs廢氣，再進行氧化（huà）反應。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱式熱交換器的熱回收率已經達到95%以上，而且占用空間越來越小。這樣輔助燃燒的（de）消耗很少（甚（shèn）至不（bú）用（yòng）輔助（zhù）燃燒，且當VOCs 的濃度達到一定值以上時，還可（kě）以從RTO輸出熱量（liàng））。同時，由於目前的蓄熱材料都選用陶瓷填料，所以可處理（lǐ）的腐蝕性或含（hán）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（zài）高（gāo）溫下將有機組（zǔ）份氧化分（fèn）解為（wéi）二氧化碳（tàn）和水，使用旋轉翼替（tì）代了傳統設（shè）備中眾多的閥門以（yǐ）及複雜的液壓（yā）設（shè）備（bèi）。有機物去除率可以達到99%以上，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引風機進入設備中（zhōng），通過選轉翼將進口氣（qì）體和出（chū）口氣體完全分開（kāi）。氣體通過結構（gòu）陶瓷（cí）時發生熱量的儲（chǔ）備和熱交換( RTO)係統氣體在進入燃燒區（qū）前在催化劑區域發生氧化反（fǎn）應，氣體進入（rù）燃（rán）燒區借助VOCs氧化（huà）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（suǒ）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排放（fàng）。係統連續運轉、自動切換吸（xī）熱區（qū）和放（fàng）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（shí），RTO裝置不需要添加輔助燃料；

② 淨化率高，一床（chuáng）式淨（jìng）化率達95%以上，兩床式RTO淨化率達98%以上；

③ 不產生NOx等（děng）二次（cì）汙染；

④ 全自（zì）動控製、操作簡單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩定性高。

(2) 吸附-催化燃燒法

原理（lǐ）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經過分離後成為潔淨氣體（tǐ），直（zhí）接通過（guò）排氣（qì）筒（tǒng）排放，第一步達到（dào）去除廢氣中VOCs的目的；沸石製成轉輪形狀，沸石（shí）吸附飽（bǎo）和之後（hòu）轉入脫附區，利用一股加熱氣體（利用（yòng）苯裝置排氣的加熱）通入沸石中，進入催化燃燒（shāo）器（qì）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被引用作為熱流體，進行利用，回收熱能，達（dá）到熱能回（huí）收利用的目的。

該技術成熟，己（jǐ）成功應用於機械、輕工等行業“三苯”氣體的處理，轉輪的轉速（sù）為每小時1-8轉。但對於紡織印染行業（yè）來講，更具（jù）有優勢，可以將催化燃燒產生的熱（rè）能充分（fèn）利用，用於（yú）本企（qǐ）業，產生經濟效益。該工藝特點：

① 操作費用低，熱能回收可降低運行（háng）成本；

② 淨化率（lǜ）高，淨化率（lǜ）達98%以上；

③ 由於催（cuī）化燃燒溫度低，不產生NOx等汙染氣體；

④ 全自動控製（zhì）、操（cāo）作簡單；

⑤ 安全性高；

⑥ 穩（wěn）定性高。

(3) 印花操作（zuò）工程中（zhōng）的清潔（jié）生產工藝（yì）

轉移印花是先將染料或塗料的花紋圖案印在（zài）紙上，製成轉印紙，然後在一定條件下使轉印紙上的染料或塗料轉（zhuǎn）移到紡織品上去。轉移印花以在純滌綸織物上的效果最好，純錦綸織物也能轉移印花。轉移印花適（shì）合於（yú）印製（zhì）小批量的品種，印花後不需（xū）要後處理，減少了大氣汙（wū）染，屬於（yú）清潔生產。印製的圖案（àn）豐富多（duō）彩，花型（xíng）逼真，藝（yì）術性強，但（dàn）轉印紙的耗量大、成本高。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行轉移印花還有待（dài）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（suàn）機分色處理噴嘴（zuǐ）噴射到被染基材上，由計算機按設（shè）計要求控製形成花紋圖案。根據墨水（shuǐ）係統的（de）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（huā）速度比滾筒印花低（dī）很多，成本比傳統印花高。一般來講，數碼噴墨印花用墨水的各項（xiàng）牢（láo）度均高，而且染料是按需噴射到（dào）基（jī）質（zhì）上，揮發性有機物（wù）排放量大大降（jiàng）低。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（fù）的花樣製版（bǎn）和色漿調製工（gōng）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（shè）印（yìn）花環境友好，無廢棄染化料，能耗、用水量極低，處（chù）理費用也最少，工作環境清潔，無噪聲，因此是重點發展的清潔生（shēng）產技術。

靜電印刷是近年來發展起來的一種新穎印刷工（gōng）藝，利用（yòng）一種較簡單的靜電裝置，即印（yìn）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（jìng）電場（chǎng）作用使印墨轉移到織物上（shàng）。為了使印刷圖案在織物上有一定色牢度，在完成（chéng）複印之後（hòu）還必（bì）須進（jìn）行固著後處理。由於靜（jìng）電印刷速度（dù）快，可將花紋圖案一次性直接印製在織物（wù）上，比目前使用的其他印刷方法簡捷方便，且靜（jìng）電電子印花具有效率高、流程短、成本低、環境汙染小等優點，是生態紡織品印花首選的印花方法（fǎ）。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（pēn）射印花高20%以上，清晰度為720dpi，生產速度是噴（pēn）射（shè）印花（huā）機的50倍，而每平方米所需染料、油墨的價格則為噴（pēn）射（shè）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產生，是一種清潔生產工藝。

另外，采用智能配料，密（mì）閉操作，管道輸送漿料、顏料是（shì）減（jiǎn）少VOCs排（pái）放一個主要措施，是簡單可行的方（fāng）案，符合性情生產工藝。在投資很（hěn）小的情況下，可以減少VOCs的彌散，保護（hù）工人身體健康，具有經濟效益（yì）和環境（jìng）效（xiào）益，目前在國內許多（duō）獨資、合資印染企業使用。

3結語

2013年（nián），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（le）國家環境保護（hù）標準製定修訂計劃中，本標準由中華環保聯合會環（huán）保技術標準研究專業委員會和東（dōng）華（huá）大學負責製（zhì）定，多家單位參與，目（mù）前已頒布征求意見稿，預計2016年底出台。新標準（zhǔn）必將有力促進紡織印染的VOCs全麵治理。

大氣中VOCs的濃度與熱焓值呈正比（bǐ）例關（guān）係，廢氣中VOCs越高其熱焓值就越大，是一大可回收利用的寶貴（guì）熱源（yuán）。隨著VOCs的治理的（de）全麵展開，這一潛在的（de）熱源也會給企業帶來較大的經濟效益。

來源（yuán）：浙江省印染行業協會