印刷车间有机废气综合治理工艺的探讨

李文娟 滕富华 陆建海 董事壁 缪孝平

（浙江省环境保护科学设计研究院浙江杭州310000）

印刷车间有机废气综合治理工艺的探讨

李文娟 滕富华 陆建海 董事壁 缪孝平

（浙江省环境保护科学设计研究院浙江杭州310000）

印刷车间在生产中产生大量的油墨废气，并伴随异味，污染环境，因此对浙江省某企业印刷车间的废气治理工艺进行了研究。针对该企业两个印刷车间的生产工艺，提出了废气处理工艺的设计方案。经工程实际运行，处理效果良好，达到排放标准，为印刷工艺过程的废气治理工程设计提供参考依据。

印刷；废气；治理

根据2013年国家环保部组织的调查结果显示，印刷使用溶剂产生VOCs排放量占总排放量的6%[1]。在印刷生产过程中使用大量的有机溶剂、油墨以及溶剂。由于溶剂挥发，这些挥发性有机物大多以废气的方式排放到大气中[2]。近十年来，印刷过程中产生废气中VOCs污染对我国生态环境造成巨大危害[1]。因此，为了有效控制污染，具有印刷工序的企业开始重视对其印刷车间有机废气的治理。为此，本文以浙江省某企业的印刷车间为例，对其废气治理的工程设计进行深入探讨，为印刷过程废气治理的工程设计提供参考。

1 工程概况

浙江省某新型材料制造企业，主要从事钢化、镀膜、丝印玻璃制造、加工，中空玻璃门生产、销售等。其在生产过程中有2个车间进行印刷、烘干生产工艺。在印刷、烘干生产过程中产生大量的油墨废气，并伴随有异味，严重污染周边的生态环境。为了改善环境同时使该企业2个印刷车间排放的VOCs均达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）新污染源的二级标准，因此需要找到一个合适的工艺对废气进行有效治理。

1.1 废气类型及来源

车间废气主要来自于印刷和烘干过程中油墨、固化剂、稀释剂等的挥发。企业采用的热固性油墨为热固性丙稀酸树脂或羟基丙稀酸树脂，较为稳定基本不挥发废气；固化剂HDT—90主要成分是90%脂肪族聚异氰酸酯三聚体，固体形式存在，不挥发，另有乙酸丁酯5%和高闪点芳香烃5%，属易挥发成分。企业采用尼龙酸甲酯作为稀释剂，混合物沸点在196℃～225℃之间。印刷或喷墨为常温操作，因此印刷或喷墨过程中稀释剂不挥发，尼龙酸甲酯在烘干过程中全部挥发。因此，产生的VOCs种类主要是：乙酸丁酯、高闪点芳香烃、尼龙酸甲酯等。

1.2 废气处理量的设计

废气治理方案初步拟定在车间1和车间2均设末端废气处理措施，根据生产的实际情况，拟对车间产生的VOCs废气先分别收集再混合后处理。因此首先根据该企业提供的资料以及车间平面布置，明确了废气处理设施的废气量：（1）车间1废气处理设施废气量20452m3/h，设计取21000m3/h，设计浓度约60mg/m3。（2）车间2废气处理设施废气量43587m3/h，设计取44000m3/h，设计浓度约为180mg/m3。

1.3 排放标准

本项目废气采用非甲烷总烃作为污染物控制指标，执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中新污染源的二级标准，标准值详见表1。

表1 废气排放标准限值表

2 废气处理工艺设计

2.1 废气处理工艺的选择

目前存在多种有机废气的处理工艺，如：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、生物法、膜分离法、低温等离子和吸附法等[3]。

该企业印刷/喷墨车间废气量大、成分较复杂，但有机物浓度相对较低；烘干废气气量较小、成分也较复杂，但废气温度高，有机物浓度高。为此，针对中低浓度的印刷废气，吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法等，都存在投资大、运行成本高、操作管理复杂等问题。本项目采用低温等离子体净化法，该技术投资相对较少，运行成本低，管理方便，目前广泛应用于喷涂、印刷等浓度低、气量大的场合。

为确保处理效果，本设计采用低温等离子与吸收相结合的工艺，即在等离子设施前端设净化吸收塔对气体进行预处理，大部分尼龙酸甲酯沸点较高，能在前置净化塔得到洗涤；在等离子设施后端设碱吸收塔去除氧化产物。治理工艺如图1所示。

图1 印刷车间废气治理工艺流程图

2.2 工艺技术说明

低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体[4]。

低温等离子技术利用高压电场放电，产生大量高能电子和具有极强氧化性的羟基自由基，以及氧化性极强的O3等高能活性粒子，与废气中有机物分子进行一系列复杂氧化、降解反应，可将有机物降解为小分子物质，其中部分氧化为酸，部分直接氧化为CO2和H2O。

2.3 工艺流程说明

废气从气体收集系统收集后首先进入净化塔进行一级吸收，对颗粒物进行进一步去处，防止颗粒物进入等离子体装置，减少低温等离子体装置污染，提高设备使用寿命。

废气再进入等离子体反应器单元，在该区域由于高能电子的作用，使有机物分子受激发，形成带电粒子或分子间的化学键被打断产生自由基等活性粒子，这些活性粒子和有机物污染反应以达到消除污染物目的。同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生羟基自由基、氧原子、臭氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与有机污染物反应，使其分解。由于废气在等离子体反应器中停留时间较短，等离子体出气中含有部分未来得及彻底反应的碎片粒子和活性氧等成份，一般为小分子羧酸类物质，因此在等离子体出气端设计二级吸收塔，采用碱液吸收进行深度处理，彻底达到去除污染物的目的。净化后的气体经15m排气筒高空达标排放。

3 处理设施处理效果

设施运行后，对两套废气处理设施进行了监测，监测指标为非甲烷总烃，具体见表2。由表2可以看出：印刷工序造成的污染明显降低，废气设施的处理效果明显，废气处理效率均达到60%以上，油墨废气经处理后，非甲烷总烃的排放浓度及排放速率远低于《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的新源二级排放标准，可达标排放。