01、引言

包裝印刷行業(yè)是我國 VOCs 使用較多的一大行業(yè)。印刷是使用模擬或數字的圖像載體將呈色劑 / 色料 ( 如油墨 ) 轉移到承印物上的復制過(guò)程。根據印刷所用印版類(lèi)型可將印刷分為平版印刷、凹版印刷、凸版印刷 ( 包括樹(shù)脂版印刷、柔性版印刷 ) 和孔版 印刷 ( 主要為網(wǎng)版印刷 )。凹版印刷是指指印版的圖文部分低于非圖文部分的印刷方式。由于印刷品質(zhì)量要求，目前印刷行業(yè)普遍還 是采用油性油墨進(jìn)行印刷，油性油墨有機溶劑含量一般占油墨總 量的 70% ～80%，特別是乙酸乙酯溶劑，在各大氣污染物排放指 標中，屬于惡臭物質(zhì)，排放限值較低。在 2019 年國家生態(tài)環(huán)境部 下發(fā)的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機物治理方案》通知中，將包裝印刷行業(yè)作為重點(diǎn)行業(yè)，要求企業(yè)切實(shí)提升末端治理水平，因此，如何經(jīng)濟、穩定、高效地去除印刷工藝產(chǎn)生的 VOCs，是近幾年研究的課題。

02、印刷行業(yè)常見(jiàn)VOCs 廢氣處理方法

目前常見(jiàn)的VOCs廢氣處理方法有：燃燒法、吸附法、吸收法、化學(xué)氧化法、低溫等離子氧化法啊、光催化氧化法和生物法等。在生 態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《印刷工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》中，推薦使用吸 附法、燃燒法、冷凝法或其中的組合工藝進(jìn)行處理。在實(shí)際應用過(guò)程中，應根據企業(yè)實(shí)際產(chǎn)污情況，公用工程匹配情況合理選擇工藝。

03、印刷行業(yè)廢氣處理工程實(shí)例

1、項目概況

上海某食品廠(chǎng)印刷工藝在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用油性油墨和有機溶劑，污染物主要是油墨和溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的有機污染物，主要成分為乙酸乙酯。原使用等離子設備進(jìn)行處理，由于處理效率較低(約30%)以及產(chǎn)生二次污染物(O3)，本次對環(huán)保設備進(jìn)行提標改造，更換一套設備。

2、廢氣處理工藝介紹

本裝置工作過(guò)程可分為 4 個(gè)工藝段，高效過(guò)濾階段，活性 炭吸附階段，活性炭脫附再生階段，活性炭冷卻階段。

2.1、高效過(guò)濾過(guò)程

車(chē)間排出的廢氣由進(jìn)入高效過(guò)濾器裝置 , 有機廢氣通過(guò) 過(guò)濾器時(shí)，廢氣中的顆粒物被過(guò)濾器有效攔截，氣體組分和顆 粒物組分分開(kāi)，進(jìn)入到下級處理器進(jìn)行處理。

2.2、活性炭吸附過(guò)程

車(chē)間排出的廢氣由前置工藝處理后進(jìn)入活性炭吸附裝置 ,  有機廢氣通過(guò)活性炭層時(shí)，廢氣中的有機組分被吸引到活性炭 的微孔中并濃集保持其中，有機組分從而與其它組分分開(kāi)，其 它組分氣體 ( 潔凈氣體 ) 經(jīng)風(fēng)機排空。

2.3、活性炭再生過(guò)程

活性炭使用一段時(shí)間，吸附了一定量的溶劑后，會(huì )降低或 失去吸附能力，此時(shí)活性炭需脫附再生，再生后活性炭重新恢 復吸附功能，活性炭可繼續使用。再生時(shí)，先通過(guò)預熱對燃燒室 進(jìn)行升溫，當溫度達到起燃溫度后切換至脫附路線(xiàn)對活性炭吸 附床進(jìn)行脫附再生處理。

2.4、活性炭冷卻過(guò)程

再生后的活性炭罐溫度較高，需要冷卻到室溫后，方可進(jìn)入后續的吸附過(guò)程。具體工藝流程圖如圖 1 所示。

3、工程設計

3.1、廢氣氣量及源強

根據企業(yè)原有設備以及收集效果反饋，該印刷生產(chǎn)線(xiàn)排氣 風(fēng)量約為 3 000 m3 /h，根據原排氣管道檢測數據統計，廢氣處理 設備進(jìn)口乙酸乙酯濃度約為 200 mg/m3.。

3.2、廢氣排放標準

項目廢氣排放標準執行 DB 31/872—2015《印刷業(yè)污染物 綜合排放標準》排放標準規定，要求如下：非甲烷總烴 ( 乙 酸 乙酯 ) ≤ 50 mg/m3 ，排放速率 ≤ 1.5 kg/h。

3.3、廢氣處理流程

印刷廢氣先進(jìn)入三級過(guò)濾設備，然后經(jīng)過(guò)活性炭吸附器 1 吸附處理，處理后的廢氣經(jīng)吸附風(fēng)機和排氣筒排放。此時(shí)催化燃燒爐進(jìn)行預熱，待達到乙酸乙酯催化起燃溫度 260 ℃時(shí)，開(kāi)啟相應閥門(mén)，脫附風(fēng)機，空氣經(jīng)換熱器 1 加熱器 1 加熱到約 100 ℃對活性炭吸附器 2 進(jìn)行脫附，脫附出來(lái)的廢氣 經(jīng)換熱器 2、加熱器 2 加熱至起燃溫度 260 ℃后進(jìn)入催化燃燒 爐進(jìn)行催化燃燒反應。燃燒后的廢氣經(jīng)過(guò)二級換熱器進(jìn)行熱量 回收后經(jīng)脫附風(fēng)機排放至排氣筒。

3.4、廢氣處理設備組成

(1)、過(guò) 濾 器。最 大 處 理 風(fēng) 量 為 3 000 m3 /h，尺 寸 為 1.8 m×0.6 m×0.8 m，內置兩道過(guò)濾棉，分別為中效過(guò)濾 F5 和 高效過(guò)濾 F9。生產(chǎn)車(chē)間為潔凈車(chē)間，該設備的主要用途是去除 可能進(jìn)入廢氣管道中的粉塵顆粒物，防止堵塞活性炭吸附設 備，影響吸附效果。

(2)、活性炭吸附設備。采用固定床蜂窩活性炭吸附，單個(gè)處 理能力為 3 000 m3 /h，采用一吸一脫?；钚蕴垦b填厚度為 0.8 m， 氣體通過(guò)活性炭的速度為 0.5 m/s，停留時(shí)間為 1.6 s。每天吸附 12 h，再生周期為 1 d。設備采用玻璃纖維棉進(jìn)行保溫。

(3)、催化燃燒設備。最大處理風(fēng)量 500 m3 /h，包括兩級換 熱器，燃燒室加熱器，預熱加熱器，催化床，溫度檢測器等。催化床催化劑空速為 6 000 h-1，進(jìn)入催化床廢氣濃度約為 1 530 mg/m3 。設備采用玻璃纖維棉進(jìn)行保溫。

(4)、管道。管道采用 Q235 材質(zhì)，催化床及活性炭吸附設備 之間的管道進(jìn)行保溫，選用巖棉材料，外包鋁板。

(5)、風(fēng)機。本套系統含 2 套風(fēng)機，分別為吸附主風(fēng)機 ( 風(fēng)量 Q=3 000 m3 /h，風(fēng)壓 P=3 000 Pa，功率 N=5.5 kW)，脫附燃燒風(fēng) 機 ( 風(fēng)量 Q=500 m3 /h，風(fēng)壓 P=3 000 Pa，功率 N=1.5 kW)。

(6)、電控系統。本系統使用大量氣動(dòng)閥共 16 個(gè)，電磁閥 3 只，溫度計 30 支，可燃氣體檢測儀 1 臺，實(shí)現系統自動(dòng)運行， 所有操作通過(guò) PLC 反饋到操作屏上，同時(shí)在車(chē)間設置操作分 屏，方便操作。

(7)、安全系統。本系統催化床與活性炭吸附設備之間安裝 隔爆閥，管道安裝泄爆片，活性炭吸附設備配置 CO2 滅火裝置 及消防水滅火裝置。在利用傳感器自動(dòng)控制同時(shí)設置其他安全 冗余措施。

04、運行結果

1、污染物監測數據

項目正常運行后，對設備不同運行時(shí)段進(jìn)行了長(cháng)達 1 周的 監控，采用 COSMOS 的乙酸乙酯便攜式檢測儀進(jìn)出口乙酸乙 酯濃度指標進(jìn)行監測。主要檢測值如表 1 所示。

2、投資與運行費用

項目投資主要是蜂窩活性炭吸附設備，過(guò)濾器，風(fēng)機，催化 燃燒床，通風(fēng)管道，脫附燃燒管道，自控系統等的設備投資和安 裝，該項目總投資 60 萬(wàn)元。系統運行費用主要是設備消耗電力上，處理廢氣量 3 000 m3 /h，每天 12 h，電耗為 13 kW·h，電價(jià)按 1.3 元 /(kW·h)， 即處理 1 m3 廢氣的電費為 0.000 4 元。

05、結語(yǔ)

廢氣處理設施提標改造后，整體去除率在 85% 以上，投入使用后，該食品廠(chǎng)印刷廢氣污染排放得到大幅削減，廠(chǎng)區環(huán)境明顯改善，因臭氣投訴率為 0。