劉文蓉張 熹肖 雪

（1天津環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司 天津 300457 2天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)局 天津 300457 3天津環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司 天津 300191）

引言

印刷廢氣是在生產(chǎn)過程中使用溶劑型油墨、稀釋劑揮發(fā)形成的，含有大量苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）。揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)造成嚴(yán)重的大氣光化學(xué)污染，引起溫室效應(yīng)，造成極大的環(huán)境危害，對(duì)農(nóng)作物、人體健康均造成嚴(yán)重?fù)p害[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國包裝印刷行業(yè)使用的溶劑型油墨，含有50%～60%的揮發(fā)性組分，加上調(diào)整油墨粘度所需的稀釋劑，印制品干燥時(shí)，油墨所散發(fā)的揮發(fā)性組分的總含量占70%～80%[1]，控制印刷過程中揮發(fā)性有機(jī)物的排放是印刷企業(yè)減排工作中的重點(diǎn)。

1 印刷行業(yè)VOGs治理技術(shù)概述

目前，我國針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的主流治理技術(shù)主要包括吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法、生物法、低溫等離子體法、UV光催化等，有機(jī)廢氣的處理技術(shù)對(duì)比見表l。結(jié)合印刷企業(yè)有機(jī)廢氣的特點(diǎn)，單一的處理工藝很難達(dá)到有效治理廢氣的目標(biāo)，一般工程設(shè)計(jì)單位會(huì)根據(jù)有機(jī)廢氣特征，在確保尾氣達(dá)標(biāo)的前提下，盡可能采用成熟可靠、處理效率高的處理工藝或者聯(lián)合處理工藝，達(dá)到治理目的[2]。

表1 有機(jī)廢氣治理工藝比較

2 方案設(shè)計(jì)

為達(dá)到國家及天津市環(huán)保目標(biāo)，針對(duì)自身印刷廢氣大風(fēng)量、低濃度、含多種有機(jī)成分的特點(diǎn)，天津某印刷企業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)的設(shè)計(jì)思路為吸附脫附-燃燒法聯(lián)合處理工藝。下文針對(duì)吸附劑、脫附劑、燃燒方式的選取進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2.1 吸附劑選擇

氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問題。工業(yè)上常用的吸附劑有：硅膠、活性炭、活性氧化鋁、分子篩等，其中活性炭是應(yīng)用最廣泛的吸附劑，沸石材料是一種安全高效吸脫附材料，兩者吸附特性對(duì)比情況見表2。

表2 吸附劑對(duì)比

由此可知，沸石克服了活性炭不能高溫脫附和不適合高濕度的弊端，是一種替代傳統(tǒng)活性炭的安全高效吸脫附材料。

2.2 脫附劑選擇

選擇空氣作為脫附劑，首先氣源不需要外購，其次，由于空氣中含有氧，可以為后續(xù)燃燒提供氧原料。因此，只要控制好有機(jī)物濃度在爆炸下限內(nèi)，選擇空氣作為脫附劑是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全可靠的選擇。

2.3 燃燒技術(shù)選擇

燃燒法是利用有機(jī)氣相污染物易燃燒的性質(zhì)，由于燃燒，可以使廢氣變成無機(jī)小分子，這種方法包括催化燃燒法和直接燃燒法兩類[3]。催化燃燒采用催化劑代替火焰，優(yōu)點(diǎn)是操作溫度低，但是催化劑容易中毒失活，更換催化劑費(fèi)用昂貴。直接燃燒法工藝簡(jiǎn)單、燃燒徹底，但能耗大，目前陶瓷蓄熱體的合理利用可以降低能耗，減少運(yùn)行成本。

3 工藝介紹

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮-蓄熱式燃燒處理工藝主要由沸石轉(zhuǎn)輪濃縮（吸附區(qū)域、脫附區(qū)域、冷卻區(qū)域）、脫附系統(tǒng)、蓄熱式燃燒系統(tǒng)（RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒系統(tǒng)等）及控制系統(tǒng)等部分組成。

圖1 沸石轉(zhuǎn)輪-蓄熱式燃燒技術(shù)工藝流程

吸附脫附：沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮系統(tǒng)利用吸附-脫附-冷卻這一連續(xù)性過程，對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行吸附濃縮，沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)三個(gè)功能區(qū)域。廢氣進(jìn)入沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，VOCs被沸石分子篩吸附除去，被凈化后排出。吸附在分子篩轉(zhuǎn)輪中的VOCs，在脫附區(qū)經(jīng)過約200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮。再生后的沸石分子篩轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻，如此反復(fù)。

蓄熱式燃燒：脫附后的高濃度小風(fēng)量廢氣進(jìn)入RTO處理系統(tǒng)，首先進(jìn)入RTO蓄熱室A的陶瓷介質(zhì)層，陶瓷釋放熱量，溫度降低，而有機(jī)廢氣吸收熱量，溫度升高，廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進(jìn)入氧化室。在氧化室中，有機(jī)廢氣由燃燒器加熱升溫至設(shè)定的氧化溫度800℃以上，使其中的VOC分解成二氧化碳和水后排放。

廢氣流經(jīng)蓄熱室A升溫后進(jìn)入氧化室氧化，凈化后的高溫氣體離開氧化室，進(jìn)入蓄熱室B，釋放熱量，降溫排出，而蓄熱室B吸收大量熱量后升溫，同時(shí)清掃蓄熱室C。循環(huán)完成后，進(jìn)氣與出氣閥門進(jìn)行一次切換，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，廢氣由蓄熱室B進(jìn)入，蓄熱室C排出，清掃蓄熱室A。如此交替。由于廢氣已在蓄熱室內(nèi)預(yù)熱，燃料耗量大為減少，運(yùn)行成本大大降低。

4 運(yùn)行效果

根據(jù)該廠的實(shí)際運(yùn)行情況來看，該治理工藝性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、無二次污染、設(shè)備占地面積小。特有的沸石材料保證轉(zhuǎn)輪裝置的高吸、脫附效率，使原本大風(fēng)量、低濃度的VOC廢氣，轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的廢氣；沸石轉(zhuǎn)輪吸附VOC所產(chǎn)生的壓降極低，大大減少風(fēng)機(jī)電力能耗；沸石轉(zhuǎn)輪濃縮倍數(shù)達(dá)到20-30倍，大大縮小焚燒設(shè)備規(guī)格，降低投資和運(yùn)行成本；高去除率的轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)保證經(jīng)過轉(zhuǎn)輪濃縮后的排放廢氣，可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；RTO與直接燃燒相比具有可充分利用熱能，能耗小的顯著特點(diǎn)；處理效率高，最終產(chǎn)物為無害的CO2和H2O，因此無二次污染問題。該治理設(shè)施可為其他印刷行業(yè)企業(yè)有機(jī)廢氣的治理提供一個(gè)可靠有效的參考。

結(jié)語

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮-蓄熱式燃燒處理工藝將沸石附法和蓄熱式燃燒法串聯(lián)使用，繼承了雙方的優(yōu)點(diǎn)又避免了各自的不足，特別適用于印刷行業(yè)低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的治理，該方法技術(shù)成熟、安全可靠、處理效率高、投資運(yùn)行成本低，有機(jī)廢氣經(jīng)治理后可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，可作為有效的揮發(fā)性有機(jī)物污染控制技術(shù)進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]黃清明,許鵬,包能勝,陳芳園,白文華.包裝印刷有機(jī)廢氣排放控制與治理研究[J].輕工機(jī)械,2009,27(03):103-106.

[2]徐波,崔靈豐,皇甫錚.低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣治理工藝應(yīng)用研究[J].化工時(shí)刊,2016,30(03):39-41.

[3]楊秀竹.對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2016,41(09):96-100.