版液中的异丙醇、甲醇可用酒精替代品来取代,或者使用无水胶印方法,从而减少由润版液造成的VOCs排放。
溶剂型油墨中含有大量的VOCs,是印刷企业主要的VOCs排放源之一。采用水性油墨替代溶剂型油墨可以彻底解决印刷行业中的VOCs污染问题,目前在国外水性油墨已经使用的非常普遍,在一些印刷品中完全取代了溶剂型油墨。溶剂型油墨中主要含有甲苯、丁酮、乙酸乙酯和醇类(异丙醇和甲醇),其中,甲苯和丁酮的毒性相对较高,在不能完全采用水性油墨的印刷品的生产中,发展趋势是采用无苯、无酮油墨,或单一溶剂油墨(只含有醇类,如乙醇)。无苯、无酮或单一溶剂油墨目前在西方发达国家已经得到了普遍地推广应用。采用单一溶剂油墨,虽然仍然含有大量的有机溶剂,但便于溶剂的回收利用。此外,在某些情况下亦可以采用UV油墨替代溶剂型油墨,以降低VOCs的排放。
溶剂型上光油可以用水性上光油或UV上光油所替代。在覆膜工艺中,使用预涂膜工艺来代替即涂膜工艺,或者使用水性覆膜胶,可以降低VOCs的排放。在印刷品装订工艺中使用水性胶黏剂或聚氨酯型热熔胶来代替溶剂型胶黏剂。
在复合膜制造工艺中,目前的发展趋势是采用无溶剂复合技术,是既环保又节能的复合技术,是复合技术的发展方向和未来主导工艺,目前在西方国家约有90%以上的复合工艺均已经采用了无溶剂复合技术,而在我国采用的比例还很低。
另一种源头治理的途径是通过减少原材料的消耗或减少原材料中VOCs的挥发从而达到减少VOCs排放的目的。一般通过改进工艺或管理措施来实现。如在柔性版印刷中采用封闭式刮刀系统;制版与冲片清洗水过滤净化循环使用;建立实施印刷油墨控制程序,集中配墨,专色墨采用配色软件和染色仪校准,定量发放,采用中央供墨系统;润版液统一配置,定量发放;裱糊工序胶水全封闭循环使用,避免结膜浪费;建立并实施剩余油墨综合利用控制制度等。 4.2.1.2末端治理
VOCs的末端控制技术可以分为两大类:即回收技术和销毁技术。回收技术是通过物理的方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法,主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝(及蒸汽平衡)技术及膜分离技术等。回收的有机溶剂可以直接或经过简单纯化后返回工艺过程再利用,以减少原料的消耗,或者利用于有机溶剂质量要求较低的生产工艺,或者集中进行分离提纯。销毁技术是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成
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为二氧化碳、水等无毒害的无机小分子化合物或低毒性化合物的方法,主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏、光催化和光催化氧化技术等。
吸附技术、催化燃烧技术和热力焚烧技术是传统的有机废气治理技术,也是目前应用最为广泛的VOCs治理实用技术。吸收技术由于存在二次污染和安全性差等缺点,目前在有机废气治理中已经较少使用,主要用于废气的前处理和后处理过程。冷凝技术只是在极高浓度下直接使用才有意义,通常作为吸附技术或催化燃烧技术等的辅助手段使用。生物技术具有绿色环保,设备简单,投资及运行费用低,无二次污染等优点,近年来随着研究工作的不断深入,在生物菌落、生物填料和净化工艺等方面均取得了较大的研究进展,生物法越来越多地被应用于有机气相污染物的治理,在有机废气治理中生物技术日益受到重视,技术上也已经比较成熟,但由于生物技术本身具有一些特定的局限性,目前主要应用于低浓度有机废气的治理。
等离子体技术、光催化技术、光氧化和膜分离技术是近年来发展的一些VOCs治理新技术。等离子体技术近年来已经相对发展成熟,并在低浓度有机废气治理中得到了大量的应用;光催化技术、光氧化和膜分离技术的发展目前还不够成熟,在大气量的有机废气治理中尚没有进行大规模的实际应用。
由于VOCs废气成分及性质的复杂性和单一治理技术的局限性,在很多情况下,采用单一技术往往难以达到治理要求,而且也是不经济的。利用不同治理技术的优势,采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求,同时可以降低净化设备的运行费用。因此,近年来在有机废气治理中采用两种或多种净化技术的组合工艺受到了极大的重视,并得到迅速发展。如高浓度有机废气治理,可以采用冷凝加吸附的组合工艺;低浓度有机废气可以采用吸附浓缩加冷凝回收或焚烧的组合工艺等。通常我们可以根据污染物的组成、污染物的性质和排放条件(风量、浓度、温度、颗粒物含量等)选择适宜的末端治理技术。
印刷行业含VOCs废气的排放情况非常复杂。在凹版印刷和复合膜复合工艺中,VOCs的浓度相对较高,通常可以进行回收利用,在其他印刷工艺中,VOCs的浓度较低。目前,在印刷行业应用较为广泛的有吸附回收技术、吸附浓缩技术、蓄热燃烧技术、催化燃烧技术和低温等离子体技术等。
(1)吸附技术
在凹版印刷和复合工艺中,由于VOCs的浓度较高,采用吸附回收技术对废气中的溶剂进行回收通常具有较好的经济效益。根据吸附剂再生工艺的不同,目前常用的吸
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附回收工艺包括水蒸气再生工艺和氮气解析再生工艺两种。吸附材料主要为活性炭颗粒和活性炭纤维两类。
①活性炭纤维吸附+水蒸汽解吸+冷凝回收技术
生产车间排出的含VOCs的废气,先经过阻火器后,进入过滤器,经过活性炭纤维吸附器进行吸附。吸附一定量有机溶剂的活性炭纤维,用饱和水蒸汽进行解吸,解吸出来的有机溶剂和水蒸汽的混合物进入用循环水冷却的冷凝器,冷凝后的气液混合物,先经过气液分离器(使没有完全冷凝下来的有机物通过分离重新回到风机前吸附),再经过螺旋板冷凝器再次冷凝后流入分层槽中沉降分层,上层的有机溶剂直接流入储槽中,下层的分层废水里含7~8%的溶剂,需要进行精馏处理后,排放到废水处理系统。在一箱进行吸附的同时另一箱则进行解吸和干燥,整个程序PLC控制,自动切换运行。
印刷车间废气废气前处理吸附回收废气洁净排放精制残液乙酯回用膜脱水分层乙酯回收混合液水挥发碱液气提降温酸碱中和废水蒸馏回收分层水水处理分离水达标排放
图4.3-1活性炭纤维吸附+水蒸汽解吸冷凝回收工艺流程图
②颗粒炭吸附+热氮气解吸+冷凝回收技术
车间有机废气抽送到溶剂回收装置的气体前处理单元,经过过滤和冷却到合适的温度后,送入吸附器,溶剂气体被活性炭吸附。吸附后的洁净气体由烟囱排放到大气中。当吸附剂被吸附饱和时,转换到另一个吸附器进行吸附,饱和的吸附器被引入的高温氮气脱附出的气体经冷凝器对溶剂进行冷凝回收。回收的溶剂经精馏设备进行分离后回用。
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废气表冷过滤载气分离器换热器加热器冷凝器净化浓缩器达标排放废气分层罐蒸发器液化装置成品 图4.3-2颗粒炭吸附+热氮气解吸冷凝回收工艺流程图
③颗粒炭吸附+水蒸汽解吸+冷凝回收技术
有机废空气先后经过过滤器预处理,滤去废空气中粉尘及漆雾小液滴,经冷却器冷却到40℃以下,再由高压离心风机抽送进入装有活性炭的吸附罐内。在通过活性炭层时,有机溶剂被活性炭吸附在孔隙中,空气则透过炭层。达到排放要求的废气由吸附罐顶部排放口排放。吸附罐内吸附一定时间,当吸附罐顶部即将穿透时,系统自动启动真空泵进行抽吸,同时通入低压蒸汽加热气提溶剂,使活性炭得到再生。从活性炭表面脱附下来的有机溶剂和水蒸汽进入冷凝器冷凝成液体后,混合液体进入比重分离槽自动分离,分离出来的溶剂液进入储槽,废水直接排到废水处理场。
净化气体排放有机废气废气预处理高压离心风机吸附罐水蒸汽冷水塔冷却器气液分离器溶剂储槽比重分离槽废水排放缓冲分离器冷凝器真空风机
图4.3-3 颗粒炭吸附+水蒸汽解吸冷凝回收工艺流程图
(2)吸附浓缩-催化燃烧技术
吸附浓缩-燃烧技术是将吸附技术和燃烧技术相结合的一种集成技术,将大风量、低浓度的有机废气经过吸附/脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气,然后经过燃烧净化,并且可以有效的利用有机物的燃烧热。该技术适宜处理中低浓度有机废气(一般<2000mg/m3)的治理。对于凹版印刷和复合膜复合过程产生的废气,如果回收量小不宜进行回收时,一般采用吸附浓缩-催化燃烧技术进行治理;对于其他类型(平板、胶印等)的印刷废气、车间集中排放废气等,由于VOCs浓度较低,一般也要采用吸附浓缩-催化燃烧技术进行治理。
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