纺织印染工业VOCs污染问题及治理技术展望

石清侠，舒泽慧，王垂涨

（1.浙江博越环境科技有限公司，浙江 温州 325000；2.浙江瑞阳环保科技有限公司，浙江 杭州 310000；3.上海水星家用纺织品股份有限公司，上海 201400）

引言

VOCs一般指挥发性有机污染物，其不仅会对环境造成严重污染，也会损害人类的皮肤和呼吸道健康。当前在纺织行业中，VOCs污染较为突出，在整个纺织印染过程中产生的各类污染物较多，部分企业未对污染物进行妥善处理便将其排放到环境中，对我国环境造成了严重的污染。当前我国对环境保护的重视程度正在逐步提升，对纺织工业生产的各项治理也逐渐深入，规范纺织行业VOCs污染物的科学处理和合理排放，能够进一步促进纺织行业的健康发展，也为我国发展绿色经济、实现节能减排提供力量和支持。

1 纺织印染工业VOCs污染问题概述

纺织工业主要产品有纺织品、服装、化纤制品和纱线，印染工业是指将纺织原料上色以达到美观效果的一种工艺，印染工业包括纺织、服装两个部分。服装在印染加工后，经过定型（如缝纫、烫整等）或染色（如印花等）后方能满足人们穿用和装饰的需要[1]。纺织工业产品被广泛地应用于服装、军工、航空航天等领域。据统计，在世界纺织品出口总额中，中国所占比例从20世纪50年代的十分之一增长到现在的五分之一左右，从80年代起，中国纺织工业每年都以20%—30%的速度增长。据国家统计局数据，2022年1—12月印染行业规模以上企业印染布产量556.22亿米，同比下降7.52%，降幅较1—11月扩大0.47个百分点。

VOCs污染的危害主要表现在以下几个方面：第一，对人体健康的危害。VOCs中的某些成分会对人体的呼吸道和皮肤黏膜产生刺激作用，并可能导致呼吸道疾病；第二，对环境的危害。如破坏臭氧层，造成酸雨污染、光化学反应和光化学烟雾污染，甚至诱发二次有机气溶胶生成，会对人体产生毒性危害；第三，VOCs本身具有特殊臭味和强烈的刺激气味。VOCs进入空气后，会与空气中的水蒸气反应生成二次气溶胶，因此VOCs污染治理势在必行。

2 纺织印染工业VOCs污染问题治理现状

2.1 治理难点

在印染工艺中，各种有机溶剂在高温和高湿条件下挥发，产生了大量的挥发性有机物，造成了严重的大气污染。治理过程中存在以下难点：第一，设备落后、废气治理效果差。传统活性炭吸附装置处理效果不理想，大部分工艺要求严格控制活性炭吸附容量和脱附温度。但多数企业因生产规模小、技术力量薄弱、生产工艺落后等原因，无法满足现有废气治理要求，导致VOCs无组织排放严重。第二，风量变化大。纺织印染企业生产过程中因工艺、设备、品种等原因导致风量变化大。如活性炭吸附装置，处理量小，操作管理难度大，有机溶剂储罐和输送管道泄漏是VOCs无组织排放的重要原因之一。第三，处理工艺复杂、能耗高。有机废气种类多，成分复杂，吸附处理工艺往往需要经过多道吸附、浓缩、洗涤等复杂过程，由于有机溶剂沸点低、成分复杂，使用传统的活性炭吸附装置难以满足当前排放要求。第四，二次污染严重。生产过程中产生的有机废气存在大量的溶剂残留和二次污染的可能，尤其是喷漆和印花等工序产生的有机废气影响较大[2]。

2.2 主要危害

纺织印染工业是VOCs排放大户，而其中助剂和化学品的使用都会产生VOCs污染物，主要危害有：第一，气体污染。纺织印染工业的VOCs污染会释放有害气体，包括苯、二甲苯、异丙醇等物质，这些物质会对空气质量造成污染，对人体健康产生危害。其与氮氧化物、颗粒物等其他污染物相互影响，形成“雾霾”天气，污染大气环境，降低空气质量。第二，环境污染。VOCs污染物质会通过生物积累和持久性等特点，进一步导致环境的长期污染和生态平衡失调，给环境造成持久性威胁。同时，这些化学物质也可能影响动物和植物的生长和繁殖等。第三，生态系统威胁。纺织印染工业VOCs污染会进一步对生态系统产生威胁。这些污染物质可能通过空气、水、土壤等途径进入地下水系统，对地下水造成严重的威胁，并可能对自然栖息地造成破坏。总之，纺织印染工业VOCs污染会对人类健康、环境、生态系统产生严重威胁。相关部门需要加强监管，推广清洁生产和节能减排的理念和技术，促进绿色发展和环保产业的发展，避免环境和人类健康遭受不必要的危害，并为可持续发展作出贡献[3]。

2.3 治理策略

根据目前大气污染现状和国家新出台的“三高一低”产业结构调整政策，2022年国家、地方和团体发布实施了与VOCs污染治理相关的标准规范，作为传统支柱产业的纺织印染企业必须采取相应措施，积极推进VOCs污染治理工作，切实有效减少排放。首先，在源头上必须控制好废气排放，针对不同来源的VOCs污染物采用不同的控制技术。其次，在废气治理方面应从工艺、设备、管道系统、操作管理等方面着手加强VOCs污染治理技术培训。

3 纺织印染工业VOCs污染治理技术的应用

3.1 静电收集法

纺织印染工业是VOCs污染问题的重点行业，为提高VOCs污染问题处理效率，有必要对纺织印染行业VOCs治理技术进行研究。静电收集法是一种成熟的净化技术，该方法将气体引入静电收集设备，通过静电作用将气体中的液滴带电，当气流中液滴达到一定的电压时，液滴便会被静电捕获从而被收集到集气设备中。通过实验证明静电收集法能够有效收集印染工业废气中VOCs污染物，并能降低污染气体的排放量。在使用静电收集法时还需注意以下问题：第一，纺织印染工业废气排放具有一定的温度和湿度条件，因此需要对该行业废气排放的温度和湿度进行控制，使其符合排放要求。第二，纺织印染工业废气中含有大量水汽和液滴，对设备产生腐蚀影响，因此在静电收集过程中必须做好防腐工作。第三，对于不同浓度、不同湿度的废气，需采用相应的技术措施进行处理后再排放。第四，静电收集法在使用过程中需要定期进行检查及维护保养工作，避免设备因长时间工作而出现故障，导致环保事故发生。利用静电产生的高压电场对空气中的有机物进行荷电，使气体中含有的有机物分子受电场影响而带有与所加电压方向相反的电荷，由于所加电压与气体中的物质分子体积不同，就会发生放电现象，使有机分子被收集到集气罩内。利用静电原理收集有机废气是一种安全可靠且高效简单的技术，不仅可以改善空气质量，也可以降低企业生产成本[4]。

3.2 洗涤法

洗涤法是采用湿式洗涤的方式去除挥发性有机物的方法，其原理是在一定温度条件下，通过采用水、洗涤剂或碱溶液对含有挥发性有机物的废气进行洗涤，在印染行业中应用该技术的企业也很多，但是大多数企业使用的是“废气-活性炭吸附-洗涤”工艺。由于印染行业生产过程中废气排放量较大，污染严重，因此在使用该技术时必须考虑治理成本和回收效益。以某企业为例，其生产工艺是：水洗→烘干，其中水洗环节采用“洗涤法”去除挥发性有机废气，该工序所需设备主要有：低温等离子洗涤塔、喷淋洗涤塔、水洗涤塔等，需要解决废气收集、净化与排放问题。其在使用过程中，还需要对废水进行回收利用，洗涤法具有操作简单、设备成本低等特点，其净化效率低，不能满足要求严格的排放标准，只能作为辅助方法用于末端治理。洗涤法适用于去除各类染料、助剂、染料助剂等有机化工原料，对于棉、麻、毛、丝等纤维织物，常采用物理洗涤方法来净化废气。如：在水洗工序前对织物进行预处理，去除织物表面残留的浮毛和油污；在水洗工序中加入去离子水，以去除残留在织物表面的浮毛和油污；在漂洗工序中加入碱洗水以去除残留的洗涤剂，或使用具有去污功能的洗涤剂对织物进行预处理，以提高洗涤效果。

3.3 吸附技术

VOCs治理技术主要包括两类，一是末端治理，即将产生的有机废气经过收集、浓缩处理后直接排放；二是前端治理，即将产生有机废气的工艺环节进行技术改造，使其具备一定的净化能力后排放。吸附技术在纺织印染行业有机废气的处理中具有操作简单、高效节能、运行费用低等优势，并且可以实现连续稳定运行。对于废气中污染物浓度较低、风量大的特点，可选用蓄热燃烧装置，在合适的温度下，可选用高效活性炭吸附装置进行处理。活性炭吸附法具有如下优点：（1）脱附能力强。（2）耐高温、抗氧化性强。（3）运行成本低，能耗低（300—600 ℃）。（4）易于操作维护、运行稳定。（5）适用于各种有机废气治理工艺，可满足不同工业废气治理要求。（6）吸附剂性能稳定，对各种气体组分适应能力强。（7）吸附塔使用寿命长，可以回收利用吸附剂。由于吸附剂性能稳定，可用于再生再用。（8）吸附塔占地面积小，设计紧凑，且容易安装和维护，适用于纺织印染工业VOCs污染治理以及环境治理新技术的推广应用[5]。

3.4 生物技术

纺织印染行业是VOCs排放大户，其VOCs排放主要来源于染料、助剂，占VOCs排放总量的30%以上。在纺织印染工业生产过程中，废水、废气处理往往是比较困难的。采用生物法治理纺织印染工业VOCs污染具有很好的效果，主要是因为：（1）生物法处理技术以微生物作为降解主体，不需要对废气进行二次处理。而燃烧法需要在高温下对废气进行燃烧处理，去除效率高。（2）生物法处理技术投资少、运行成本低，一般比传统的物理法和化学法低至少50%，可产生明显的经济效益。生物处理法可以大大降低传统治理方法的运行成本，而且生物处理技术不会造成二次污染。（3）由于印染行业排放物中有机物含量较高，采用生物法处理纺织印染工业废气时要考虑有机物浓度、微生物活性、温度等因素。（4）生物处理技术成熟，设备比较容易实现自动化控制，便于操作和管理。

4 纺织印染工业VOCs污染治理技术展望

由于目前我国纺织印染工业的VOCs排放强度和总量较大，在国家环境保护总局的领导下，各省市环保局也大力推进了纺织印染行业VOCs污染防治工作，取得了一定成效。目前，VOCs治理技术主要有两类：一类是基于源头控制的末端治理技术。此类技术虽然可以实现VOCs污染物的减排，但由于成本较高、适应性差等缺点而被逐步淘汰；另一类是基于过程控制的前端治理技术。此类技术大多有选择性地对污染物进行收集和处理，在污染物去除率方面比末端治理技术要好得多。此外，随着国家对纺织印染行业大气污染物排放标准的不断提高以及对VOCs治理工作的重视程度逐渐增加。在未来一段时期内，我国纺织印染行业VOCs污染治理将逐渐向高效、经济、适用的方向发展。除采取有效的VOCS治理措施，设计VOCS治理工程，选择性地在包装印刷生产工艺环节增加VOCS处理装置，对VOCS污染进行控制外，还可以应用绿色印刷技术减少包装印刷前、印刷过程和印刷后各个环节有机溶剂的挥发情况，例如采用绿色环保的印刷原料或辅助材料。

5 结语

综上所述，纺织印染工业是VOCs排放的重要来源之一，其主要产生于纺织印染的整个工序，排放量占行业排放总量的40%—50%，是VOCs治理工作的重点。针对纺织印染工业废气治理现状和问题进行分析，提出了针对性的治理技术工艺路线及相关技术要求。随着环保要求的提高以及环保政策和管理力度的不断加大，纺织印染工业将面临更多的VOCs治理难题，需要从工艺角度和管理角度共同制定科学合理的控制措施。