印刷行业VOCs排放控制与治理研究

印刷行业VOCs排放控制与治理研究

李心善

佛山市南海环境工程有限公司广东佛山528000

摘要：挥发性有机物（VOCs）对生态、环境、健康有着重大影响，是国家重点控制污染物之一。其中印刷行业是典型的VOCs排放源，加强其控制和治理已迫在眉睫。为此，本文分析了印刷行业VOCs排放源，并从源头控制、过程管理和末端治理三个方面，提出相应的防治措施和建议，以促进印刷行业VOCs废气排放控制与治理。

关键词：VOCs；源头控制；过程管理；治理

引言

近年来，随着经济的发展，我国印刷业迅速增长，为经济的快速发展做出了巨大贡献。与此同时，印刷油墨、胶黏剂、清洗剂等有机溶剂含量较高的原料大量消耗，在生产过程中排放了大量VOCs污染物，这些污染物的特点是低浓度、大风量，属于难处理的废气，对周边环境和人体健康产生不利影响。因此，有必要控制印刷行业VOCs达标排放，选择合适的VOCs控制与治理方法。基于此，本文分别从源头控制、过程管理和末端治理等三方面，对印刷行业VOCs排放控制与治理进行研究。

1.印刷行业VOCs排放源分析

印刷工艺主要有平版印刷、凸版印刷（包括柔版）、凹版印刷和孔版印刷，常见的工艺流程一般包括：调墨、印刷、烘干、复合等。印刷、烘干以及印后加工工序是产生VOCs的重要环节，印刷过程中使用的油墨、清洗剂、洗车水含有有机溶剂，润版液也常用有机溶剂作为添加剂，印后使用黏合剂的复合过程、印后的覆膜工序和上光工序也会造成大量的VOCs排放。

虽然印刷工艺各不相同，但是VOCs来源和排放方式却基本一样，一般来源于所使用的大量的原辅材料，如油墨、清洗剂、稀释剂、润版液和粘合剂等。排放途径一般包括油墨调配过程溶剂挥发、印刷过程油墨溶剂挥发和烘干阶段、印后复合过程及设备清洗过程等，图1为印刷生产工艺流程中VOCs产生环节。

图1印刷生产工艺流程中主要VOCs产生环节

2.印刷行业VOCs源头控制

印刷行业VOCs源头控制，是指通过采用无VOCs或低VOCs的原辅材料来减少的VOCs输入量，实现整个生产过程中VOCs废气的减排。对于印刷行业，提高清洁生产水平，从源头上减少VOCs的产生量，可以从根本上降低VOCs的排放量。

控制原辅材料VOCs含量，包括推广使用通过中国环境标志产品认证的油墨、胶水、清洗剂等环境友好型原辅料，如在印刷工艺中推广使用无苯油墨、水性油墨、植物基油墨和辐射固化油墨（如UV固化油墨和EB油墨）；采用适用于高速轮转平版印刷机的无醇或低醇润版液（醇含量不多于5%）；承印物清洗、设备洗车时采用低挥发和高沸点的清洁剂（环保洗车水或W/O清洗乳液等）替代汽油、煤油等清洗溶剂。

3.印刷行业VOCs过程管理

过程管理是指企业在生产过程中通过有效措施来减少VOCs废气逸散的管控。对于印刷行业，过程管理可以从三方面着手：

3.1改进生产工艺和管理措施

使用先进设备和技术，如采用无溶剂复合工艺替代干式复合工艺，建立实施印刷油墨控制程序，集中配墨，定量发放，采用中央供墨系统；推广使用自动油墨刮平机、自动洗胶布装置；软包装复合工艺推广无溶剂的预涂膜覆膜技术；对烘干过程，要采取循环风烘干技术，同时鼓励企业采用密闭型生产成套装置。规范管理措施，如印刷、覆膜和上光作业结束应将剩余的所有油墨（光油或胶水）及含VOCs的辅料及时送回调配间或储存间等。

3.2建立VOCs废气收集系统

所有产生VOCs污染物的印刷生产工艺装置或区域应配备有效的废气收集系统，一般包括调配废气、涂墨废气、上光废气、涂胶废气和烘干废气。对油墨、胶粘剂等有机原辅材料调配和使用等，要采取车间环境负压改造、安装高效集气装置等措施。

3.3调节VOCs废气的风量和浓度

常用的技术有循环风回用技术、LEL控制技术、ESO节能减排综合控制系统、中间废气二次利用技术等。其中ESO的控制系统属于国内环保企业的非常大的技术创新，正在示范和应用的过程中，ESO控制系统将广泛应用到塑料彩印的软包装企业印刷、干法复合等工序中，从而使这些工艺中的VOCs治理成本得到降低、治理效率得到提高。

4.印刷行业VOCs末端治理

常见VOCs的末端治理技术一般分为两大类，即回收技术和销毁技术。回收技术一般包括吸附、吸收、冷凝及膜分离法等；销毁技术主要有直接焚烧、催化燃烧、低温等离子体破坏、光催化氧化和生物法等。

总体而言，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、催化燃烧技术等。由于印刷行业含VOCs废气的排放情况非常复杂，利用生物法中处理印刷行业有机废气大都还处于实验室研究阶段；膜分离法由于处理速度较慢，维护也很困难，在处理有机废气中目前也还处于实验阶段；吸收法采用的吸收剂技术含量高，吸收剂需要再生、循环使用，要配套吸收剂的热脱附及吸附气体的低温冷凝设施，能耗较高，经济适用性较差，在印刷行业中也少有应用案例；光催化氧化因存在反应速率慢，光子效率低、催化剂失活和难以固定等缺点，要投入实际应用还有待继续研究；低温等离子技术在国际上属于高端技术与工程的项目，目前大多还是采取实验的方式，还需要技术的改进，没有完全在处理废气上实现废气处理工业化。

在处理印刷VOCs废气过程中，对于溶剂种类单一的印刷废气如出版物凹版印刷、软包装复合工艺排放的甲苯、乙酸乙醋溶剂废气，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对企业来说是一种比较理想的治理技术；对于干复废气，可采用碳纤维吸脱附装置进行溶剂回收净化处理，企业在预算资金不足的情况下，可考虑次优技术———颗粒炭吸脱附装置，其具有一次投资和运行成本较低等优点，可获得较明显的经济效益。但必须注意的是，废气组分若有酮类化合物存在，会引起活性碳燃点降低，当活性炭采用热空气脱附再生时安全性较差，容易发生着火现象，因此应严格控制脱附的温度。

由于VOCs废气成分和性质的复杂性，使用单一的控制技术难以达到治理要求，因而常常将治理技术配合使用，不仅可以满足排放要求，同时可以降低处理设施的运行费用。根据印刷废气中含有的VOCs种类和实际情况，一般采用吸附浓缩+催化燃烧法，即先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然后再经热空气吹扫，使有机废气脱附出来，变成浓缩的高浓度有机废气，再进行催化燃烧。图2为某印刷厂的吸附浓缩-催化燃烧法处理VOCs废气工艺流程图，吸附浓缩+催化燃烧法，总净化率可达95%，投资及运行费用低，具有良好的经济环境效益。

图2吸附浓缩-催化燃烧法处理VOCs废气工艺流程图

5.结论

综上所述，印刷行业VOCs排放控制与治理是一项持久艰巨的系统工程，同时也是促进行业长期健康发展的重要机遇。控制印刷行业VOCs废气，应从源头控制、过程管理和末端治理等三个方面入手。印刷单位应使用无VOCs或低VOCs的原辅材料和使用先进设备、技术，配备有效的废气收集系统，优化烘干技术，实现VOCs全过程控制，积极推动印刷业VOCs污染治理工作，从而促进该行业实现可持续发展。

参考文献：

[1]蔡宗平，蔡慧华.印刷行业VOCs排放特征研究[J].环境科学与管理，2013，38（8）：166-172.

[2]贾志慧.印刷过程VOCs的排放在线监测及控制技术研究[D].北京印刷学院，2017.

[3]张炽辉.印刷行业VOCs研究与治理[J].科技创新与应用，2018（4）：177-178.