顧震宇，王蕾豪，繆孝平，陸建海，杜彥磊

（1.浙江省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院；杭州 310000；2.浙江省環(huán)境污染控制技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310000；3.浙江工業(yè)大學(xué)，杭州 310014；4.湖州市生態(tài)環(huán)境局長興分局，湖州 313100）

我國印染行業(yè)定型廢氣治理技術(shù)主要以濕式靜電為主[1，2]，存在有機(jī)廢氣凈化效率較低的問題，高華生、陳和平等[1]采用傳統(tǒng)“水噴淋+靜電技術(shù)”處理定型廢氣，增加氣/氣換熱回收余熱，設(shè)備節(jié)能效率超過10%，但從全行業(yè)調(diào)研情況看，推廣覆蓋率并不大。當(dāng)前，我國印染行業(yè)正處于深度轉(zhuǎn)型，推動(dòng)綠色化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)減污降碳是印染行業(yè)迫切需要解決的問題。

1 定型廢氣處理技術(shù)

定型廢氣具有高溫高濕、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，處理環(huán)節(jié)難度較高，現(xiàn)有處理技術(shù)可分為回用技術(shù)與銷毀技術(shù)兩大類。回用技術(shù)是指通過改變溫度、壓力或采用吸附劑等物理?xiàng)l件達(dá)到分離定型廢氣中顆粒物、油煙及VOCs等污染物的方法，主要包括濕法除塵法、吸附技術(shù)、靜電收集法等。銷毀技術(shù)是指通過高溫燃燒、光催化分解或生物發(fā)酵等使廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無害無機(jī)物的方法，主要包括燃燒法和光催化法等。

1.1 濕法除塵法

濕法除塵法是一種印染行業(yè)常用的清潔技術(shù)，通過水泵增壓和噴頭作用，將液體霧化與油煙污染物碰撞接觸，顆粒物被水霧捕獲吸附截留在凈化器內(nèi)，達(dá)到氣固分離的目的。噴淋洗滌通過對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，氣液直接接觸，可有效地降低煙氣溫度，使油煙顆粒冷凝聚集變大而易脫除，同時(shí)溶劑水也可吸收部分可溶性的有機(jī)氣體，或通過摻入藥劑提高疏水性物質(zhì)的溶解度，進(jìn)而提高廢氣處理效率。濕法除塵法能去除大部分直徑＞2μm的油煙顆粒，凈化后油煙濃度基本能滿足現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前，我國常用噴淋洗滌塔、文丘里除塵器等濕法除塵設(shè)備具有造價(jià)低廉、運(yùn)行成本較低、運(yùn)行穩(wěn)定和除塵效率高等特點(diǎn)。但濕法除塵法仍存在對(duì)直徑＜1μm的次微米顆粒物去除效率較低，廢氣降溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味等問題。

1.2 吸附法

吸附法是一種去除VOCs的傳統(tǒng)方法，利用風(fēng)機(jī)使定型廢氣通過裝載活性炭、沸石分子篩等材料的吸附裝置分離廢氣中的有害成分。目前，我國印染行業(yè)一般選用活性炭做為吸附劑，這是因?yàn)榛钚蕴靠梢杂行蕉ㄐ蛷U氣中的VOCs成分，吸附效果較好，而且吸附飽和的活性炭在高溫條件下能夠脫附再生，活性炭可進(jìn)行重復(fù)利用，同時(shí)活性炭表面吸附的有害物質(zhì)能夠在高溫條件下催化燃燒轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水蒸氣等無害物質(zhì)排放。但活性炭吸附法存在運(yùn)行成本較高、運(yùn)行管理不到位等問題。謝開光、付智明等[2]在原有濕式靜電處理的基礎(chǔ)上增加了活性炭吸附、再生和催化氧化處理單元，顆粒物和有機(jī)廢氣的去除效率分別提高15%和13%。

1.3 靜電收集法

靜電收集法利用顆粒物經(jīng)過靜電場后獲得荷電，形成荷電顆粒物，在電場力的作用下，向集塵極移動(dòng)而被捕獲。其完成需要具備2個(gè)條件：（1）有直流高壓電源產(chǎn)生的不均勻強(qiáng)電場；（2）廢氣中需含有自由電子。根據(jù)極板是否使用水清洗，靜電收集法可分為干式和濕式兩種。

干式靜電除塵器制造簡單，凈化效率高、運(yùn)行費(fèi)用低[3]且不產(chǎn)生廢水，不足之處在于電極易被油性物質(zhì)黏附，造成極板結(jié)垢，導(dǎo)致放電效果差；電極短路時(shí)（主要是廢氣中的纖維所致）容易造成黏附在電極表面的油性物質(zhì)著火，發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。一般印染定型廢氣中纖維含量較低時(shí)，采取干式靜電處理法。濕式靜電除塵器的極板表面具有水膜，難以使黏附性油脂積聚，而且無顆粒物逸散現(xiàn)象，但需考慮洗滌廢液的處理。靜電處理方式去除效率高且操作壓損小，附帶有去除腐蝕性、毒性、少量臭味廢氣的功能，其在定型廢氣處理中的應(yīng)用越來越廣。

1.4 燃燒法

燃燒法是指借助燃油等助燃物質(zhì)燃燒釋放的熱量完全分解定型廢氣中的VOCs，使其轉(zhuǎn)化為CO2、水蒸氣等，實(shí)現(xiàn)無害化處理。研究表明，定型廢氣平均氧含量為21%，而且廢氣中約98%的油煙顆粒具有可燃性[4]，故定型廢氣可通過燃燒法實(shí)現(xiàn)廢氣的無害化處理。

燃燒法可以分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法，三種燃燒法對(duì)定型廢氣的凈處理效率均可達(dá)到95%以上[5]，處理后廢氣滿足印染行業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，燃燒法在處理廢氣的過程中會(huì)釋放大量反應(yīng)熱，可進(jìn)行能量的回收利用。

直接燃燒法適用于風(fēng)量相對(duì)較小的廢氣，廢氣中可燃組分濃度過低時(shí)需要添加助燃劑。

催化燃燒法對(duì)廢氣成分組成要求較高，如在染色、印花等環(huán)節(jié)中使用了含硫染劑或助劑，需先經(jīng)過預(yù)處理后再進(jìn)行催化燃燒，避免催化劑中毒等情況。

由于印染定型廢氣濃度相對(duì)較低，在濕式靜電法能滿足處理需求的情況下，企業(yè)沒有追求更高去除效率的需求，因此當(dāng)前利用燃燒法處理印染定型廢氣的案例并不多見。

1.5 光催化氧化法

光催化氧化法是指在特定波長的照射下，光化學(xué)性能材料激發(fā)生成·OH，催化氧化定型廢氣中VOCs及油煙顆粒成分，使其完全礦物化、無害化。該方法適用于風(fēng)量大、廢氣濃度高及穩(wěn)定性較強(qiáng)的有害廢氣。章文斌、王玲玲等[6]在原有濕式靜電處理的基礎(chǔ)上，增加了光氧催化裝置，非甲烷總烴排放濃度在原基礎(chǔ)上下降了60%左右。光催化氧化法在廢水處理中得到廣泛運(yùn)用，但該方法在廢氣處理中的使用受到催化劑制備、工藝參數(shù)優(yōu)化等問題限制，其在廢氣處理中的應(yīng)用大多處于實(shí)驗(yàn)室的小試階段，國內(nèi)應(yīng)用實(shí)例較少。

回用技術(shù)在減少定型廢氣中污染物排放的同時(shí)，在一定程度上可以提高資源的回收利用效率，但是部分技術(shù)運(yùn)行能耗較高。在減污的同時(shí)，也需要考慮運(yùn)行能耗，降低碳排放量。銷毀技術(shù)可以有效降低VOCs的排放，但其生成產(chǎn)物二氧化碳排會(huì)放到大氣中，同時(shí)部分廢氣在燃燒過程中因溫度太高會(huì)生成中間污染物，如二噁英等，增加了污染物種類。銷毀技術(shù)運(yùn)行成本較高，在減污過程中常伴有電加熱、燃?xì)?、燃油助燃等情況存在，大幅增加了二氧化碳的排放。在使用銷毀技術(shù)處理印染行業(yè)廢氣時(shí)，應(yīng)提高廢氣處理效率，降低污染物的排放，同時(shí)通過余熱回收利用，提高熱回收效率，降低企業(yè)能耗以及天然氣的使用。

2 余熱回收方式

定型廢氣具有高溫、排放量大等特點(diǎn)，廢氣攜帶大量熱能，若不加以利用，將造成巨大的能源浪費(fèi)。目前，定型廢氣余熱回收方式主要是氣/氣換熱與氣/水換熱兩種方式。

2.1 氣/氣換熱

氣/氣換熱方式是目前我國應(yīng)用最廣泛的定型廢氣余熱回用方式。氣/氣換熱方式是指從換熱器熱端進(jìn)入的定型廢氣與冷端進(jìn)入的冷空氣在換熱器中無接觸完成熱交換的過程。高溫廢氣降溫后，廢氣中的油脂等污染因子轉(zhuǎn)化為較大顆粒物[7]，有利于后續(xù)的廢氣處理工作。同時(shí)，冷空氣經(jīng)過換熱過程，溫度升高至100℃—120℃，可將其做為定型機(jī)作業(yè)所需的潔凈干熱風(fēng)，從而降低定型作業(yè)的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.2 氣/水換熱

氣/水換熱方式是指利用高溫定型廢氣加熱管式換熱器中通入的冷水，實(shí)現(xiàn)熱交換過程。加熱后的熱水可做為生活用水或投入印花、染色與漂洗等生產(chǎn)過程。龔海華、陳亢利等[8]利用氣/水換熱器回收定型廢氣余熱，每臺(tái)裝置每日可生產(chǎn)60℃冷卻水110t，可減少企業(yè)550kg煤用量。

3 定型廢氣處理存在的問題

水噴淋/冷卻+靜電技術(shù)是當(dāng)前印染定型廢氣處理的主流技術(shù)，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，依舊存在較多問題，具體如下：

（1）靜電收集法對(duì)熱定型過程排放的油煙和顆粒物有較好的處理效果，但對(duì)VOCs、臭氣濃度等污染因子的去除效果不佳。

（2）定型機(jī)的耗能占整個(gè)染整加工過程的60%以上，一臺(tái)定型機(jī)每天耗能折算標(biāo)煤為8—10t，但是定型織物僅用到總能耗的30%[9]。目前常用的靜電處理工藝適用于處理低溫廢氣，而定型過程產(chǎn)生的廢氣溫度較高，因此需要消耗能源對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，大部分的熱能通過排風(fēng)排入空氣中，能耗利用率低。部分回收煙氣余熱的靜電處理工藝，受未凈化煙氣油煙影響，易造成換熱器管道堵塞等問題，實(shí)際運(yùn)行效果差，推廣難度大。

4 建議與展望

探索更高效的印染定型廢氣治理技術(shù)、提升VOCs去除效果、提高余熱回收效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)減污降碳具有重要意義。基于對(duì)印染行業(yè)定型廢氣處理存在的問題，結(jié)合其他行業(yè)先進(jìn)減污降碳技術(shù)，可嘗試改進(jìn)常規(guī)蓄熱式燃燒裝置來處理高溫定型廢氣。

（1）將定型機(jī)產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行收集過濾后通過管道連接進(jìn)入RTO，將原用于定型機(jī)加熱的部分天然氣用于RTO加熱，將燃燒室加熱到760℃以上，高效處理油煙及VOCs廢氣。

（2）燃燒后的煙氣通過爐膛取熱以氣/氣換熱方式加熱新鮮冷空氣，使其達(dá)到150℃—200℃用于定型機(jī)烘箱，其余熱煙氣則經(jīng)過蓄熱室熱交換后排放。

（3）建議配備3個(gè)RTO，在提高排氣余熱利用效率的同時(shí)，也能避免蓄熱室切換過程中蓄熱室內(nèi)殘留的未處理廢氣直排。從技術(shù)角度分析，通過改進(jìn)RTO工藝并充分應(yīng)用余熱回用系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)定型廢氣的減污降碳具有可行性。