纺织印染废气VOCs治理技术探讨

前言

随着国家《纺织工业大气污染物排放标准》即将颁布，纺织印染主要污染物．挥发性有机物(volatileorganiccompounds，简称VOCs)已列入国家《纺织工业大气污染物排放标准》内的一个污染项目，也由原来可治不治转化成为必须治理的过程，未雨绸缪，作者通过调研、试验研究，对VOCs治理技术及存在的问题进行探讨。

1纺织印染行业VOCs的来源

我国是纺织大国，目前90%以上的印染企业集中在浙江、江苏、广东、福建和山东等五个沿海省份，我国纺织产业在为提高人民生活水平，出口创汇，解决就业，拉动当地经济发展作出巨大贡献同时，也给大气生态环境带来较大的污染。

纺织废气中VOCs主要来源于两个方面，一是纺织品前处理以及功能性后处理工序（如使用定型机、焙烘机、烧毛机、磨毛机等处理织物过程），在热定型时，纺织品上的各种染料助剂、涂层助剂都会以气体形式释放出来，主要是一些甲醛、多苯类、芳香烃类等有机气体。热定型机废气温度高，气量大，直接排放会造成大量的能源浪费。采用热交换方式回收废气所含的部分热量，能产生良好的经济效益。用水／气换热器回收的热量，多是以热水形式贮存，可用于印染行业中的煮炼工艺；采用气／气换热器，利用废气中的热量将新鲜空气预热后用于热定型工艺，一台定型机每年可减少锅炉燃料消耗十万元以上。二是印花工段产生涂料稀释剂，以苯、甲苯、二甲苯为主，简称三苯，此外还有甲醛等。

1.1热定型机排放的VOCs

目前国内纺织印染热定型机1万多台，基本以8箱热定型机为主。定型机内干热空气的温度通常控制在120-210℃范围内。在定型过程中，织物携带的水分与溶剂、油脂和蜡质等有机化合物一起受热挥发，随废热空气一同从排气筒排出，成为定型机废气。废气进入大气后，过饱和的水蒸汽和高沸点的有机蒸汽因温度下降而凝聚，分别形成大量白色水雾和淡蓝色烟雾，后者由粒径极小的、具粘稠性的颗粒物构成；废气中的低沸点有机物，仍以蒸汽的形态存在。

定型机排放的大量持久、稳定的白色或淡蓝色烟气，导致厂区周围空气的透明度和能见度降低，显著影响大气环境的感观指标。废气所含的油烟微小颗粒，性质稳定、难溶于水，长时间漂浮在空中，对大气环境造成严重污染。

笔者从调研情况来看，从现有的热定型机使用的静电除尘器收集的油脂来看，一台8箱热定型机每天可收集80-160kg油脂。

1.2印花工段VOCs废气

目前印花工序的设备以平网、圆网为主，印花工艺有染料印花(分散、活性等)、涂料印花。印花前准备工序包括制版、清洗网版、配料等。

从调研，现场检测情况来看，制版及清洗版车间，其VOCs主要成分为苯、甲苯及二甲苯，其中工作点呼吸带位置苯的浓度达到大于2000ppm的浓度，由于纺织印染行业没有颁布大气污染物排放标准，许多企业也就没有采取治理措施。有的企业采用轴流风机直接排入大气，有的企业没有采取通风措施，形成无组织排放。不仅对工人身心健康受到严重影响，而且也给周围大气态环境造成污染。

配料工段，就是要使各种颜色的涂料与辅料混合，使涂料黏度降低才能印至布料上。从调研情况来看，除独资企业及合资企业采用密闭的智能配料外，多数印花配料还是采用传统的人工的敞口容器配料，VOCs不仅影响操作工人，也以无组织地排放的形式污染周围大气环境。

在印花工段，印花浆料印到纤维布料之后，各种颜色的涂料滞留下来，不管是平网印花还是圆网印花，99%的“三苯”就要挥发到大气中，因此该工段就是最大的VOCs污染源。

2VOC治理现状

2.1热定型剂治理现状

定型机废气导致的环境污染问题，已经引起人们的高度关注。近几年来，我国东南沿海的部分城市，针对印染定型机烟气的专项治理工作已经取得一定成效。

以浙江省绍兴柯桥区为例，该区从2006年开始深入印染行业定型机废气专项整治行动，并颁布了绍兴县《印染行业定型机废弃排放限量》(DB330621/T001-2013)地方排放标准，于2013年5月1日正式实施。该标准仅设两项污染物，颗粒物和油烟，利于检测，类似于国家《餐饮业油烟排放标准》(GB18483-2001)。检测油烟项目完全照搬国家《餐饮业油烟排放标准》(GB18483-2001)的测试方法，但笔者认为，两者的油类最大吸收波长不同，使用同样的测试方法会出现一定的误差。但总体来讲，绍兴柯桥区的地方标准颁布后，对我国印染第一大县的热定型机烟气治理起到了决定性作用，区内印染企业的定型机全部安装了废气净化装置，区域大气环境质量得到显著改善，为全国的纺织印染废气治理开了一个好头。

此后全国也陆续开始了热定型机的油烟治理，虽然国家《纺织印染行业大气污染物排放标准》还未颁布，但热定型机烟气治理的工作已经开始启动，针对目前国内热定型机烟气治理技术进行初步评价。

(1)静电收集法

静电收集法的原理是颗粒物进入电场后，在颗粒物带上电荷，称为荷电，随后经过电场，利用静电引力吸引到集油极上，达到颗粒物从气体中分离的目的。目前使用的静电收集器分为立式和卧式两种，立式静电收集器由于不宜过高，因此只能设有一个电场，净化效率不会很高；卧式静电收集器可以设立几个电场，净化效率可以提高，电场越多净化效率就越高。由于国家的《纺织印染行业大气污染物排放标准》还未颁布，国家《大气污染物综合排放标准》制定的标准过于宽松，甚至不用治理都可以达到排放标准。

使用静电收集法也存在如下问题：一是VOCs不仅仅是固相，还存在气相状态，因此气相状态VOCs无法通过静电收集法净化，因此静电收集法的净化效率再高也只是针对固相颗粒。二是静电收集法收集的油污粘附在集油极板上，很快就会发生氧化反应生成脂类，不宜清除，现采用过热蒸汽吹托，但是一旦油污形成脂类就不易溶于蒸汽，已成为当前困惑企业的头疼问题。集油极表面粘附油污后其净化效率也会下降。因此，如何解决上述问题有待于进行深入探索及试验研究。

(2)洗涤法

洗涤法的原理是通过液体与油烟气体充分接触，使液体中的油烟成分进入液相，最后达到油气分离的目的，该技术来源于除尘技术，净化效率较低，由于国家的《纺织印染行业大气污染物排放标准》还未颁布，绍兴柯桥区的《印染行业定型机废弃排放限量》(DB330621/T001-2013)地方排放标准规定了颗粒物的排放标准，颗粒物排放浓度不得超过30mg/m3，油烟排放浓度不超40mg/m3，其它地方还没有统一的排放标准。使用洗涤法基本还可以达标。

为提高净化效率，采取在洗涤塔内废气首先均匀分布在整个洗涤塔内，使气流风速降低；上侧喷雾喷出的液体均匀布满整个空间，使含油烟细小微粒气体与该水雾接触，这样气液两相混合、吸附从而起到捕捉的目的，这样微小油烟与细小液滴冷凝吸附结合合成较大的颗粒沉降下来，较细小水颗粒随气体进入上侧脱水板；由螺旋脱水板产生离心力除去废气中的细小水颗粒，最后排出净化装置外。该净化装置净化效率不如静电收集法高，可以达到70%以上。但存在着气液比不易掌控等问题，气液比过小，净化效率下降；气液比过大，也会发生液膜夹带现象，大量水珠带出净化器。

待国家的《纺织印染行业大气污染物排放标准》颁布后，随着排放标准的提高，洗涤法可能不能适应形式的需要。

(3)催化燃烧法

催化燃烧是借助催化剂在低温下(200～400℃)下，实现对有机物的完全氧化，因此操作简便，安全，净化效率高，在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面应用较广。焚化燃烧对油烟虽然具有很高的去除效率，但考虑到运行成本、操作简便性和催化剂可靠性，在实际中很少被采用。催化剂的关键部件是催化剂，催化剂是一种能提高化学反应速率，控制反应方向，在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。在一个化学反应过程中，催化剂的加入改变的仅是化学反应的速度，而在反应前后，催化剂本身的性质并不发生变化。

在热定型机烟气处理之前，为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒，必须对废气进行预处理，以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。之后进入预热装置，预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器装置。因为催化剂都有一个催化活性温度，对催化燃烧来说称催化剂起燃温度，必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧，因此，必须设置预热装置，温度可达300℃以上。热定型机的烟气温度在200℃以上，稍微预热即可满足要求，因此适用于催化燃烧处理。预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。预热器的热源可采用催化燃烧后的排气，多余的预热可回收利用，还应设置废热回收装置，以节约能源。

催化燃烧法最适用于连续排气的净化，热定型机操作适合于这一点。在有机物废气的催化燃烧中，所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆炸，安全问题十分重要。因而，一方面必须控制有机物与空气的混合比，使之在爆炸下限。