紡織印染工業(yè)VOCs污染的治理措施及應用

王海峰，楊智盛

（浙江仁欣環(huán)科院有限責任公司，浙江 寧波 315000）

紡織印染工業(yè)作為現(xiàn)代化發(fā)展的重要構成部分，在社會中承擔著重要的任務，而隨著城市化進程的加快，為了滿足居民生產(chǎn)生活的需要，促使紡織印染工業(yè)飛速發(fā)展。但是紡織印染行業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放出大量的VOCs等有害化合物，在對環(huán)境造成污染的同時還對工作人員的身體健康產(chǎn)生了危害。因此，需要相關企業(yè)加強對環(huán)保的重視程度，開展污染治理工作。但是由于VOCs成分較為復雜，其治理存在一定難度，所以在發(fā)展過程中就需要相關人員加強對紡織印染污染物排放的研究，全面了解該污染的產(chǎn)生機制和原因，研究出治理方法，并將其應用于紡織印染工業(yè)的污染治理工作中。

1 紡織印染工業(yè)與VOCs概述

1.1 紡織印染工業(yè)概述

紡織印染工業(yè)就是指將天然纖維和化學纖維加工成各種紗、絲、線、帶、織物及其染整制品并對紡織物進行物理、化學處理過程的綜合，是指對各種布料和紡織物進行染色、增加花紋、繪制圖案以及改變形狀的一種技術，而且還可以通過各種化學技術和物理技術實現(xiàn)染料和紡織物之間的化學反應，以增強紡織物的色澤及韌性，提升物品的附加值。根據(jù)印染對象的不同，還可以將紡織分為不同的類型[1]。紡織印染工業(yè)在現(xiàn)階段的社會中發(fā)揮著重要作用，因此應引起相關人員的重視，在保證其功能正常發(fā)揮的同時降低其對環(huán)境造成的污染。

1.2 VOCs概述

VOCs是揮發(fā)性有機化合物的英文縮寫，在我國，揮發(fā)性有機化合物是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260 ℃以下的有機化合物，或在20 ℃條件下蒸汽壓大于或者等于10 Pa具有相應揮發(fā)性的全部有機化合物的統(tǒng)稱[2]。這類有機化合物經(jīng)常產(chǎn)生于工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于其化學成分較為復雜，加上具有一定的毒性，人體吸入過多就會產(chǎn)生嚴重的不良反應，而且對環(huán)境也會造成很大的影響，而其成分的復雜性更成為了治理環(huán)節(jié)的難題。現(xiàn)如今，揮發(fā)性有機化合物已經(jīng)成為急需解決的重要問題。

2 紡織印染工業(yè)VOCs的來源

我國是紡織大國，紡織產(chǎn)業(yè)在為提高人民生活水平、解決就業(yè)、拉動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展作出巨大貢獻的同時，在生產(chǎn)過程中卻排放出大量的揮發(fā)性有機化合物，對大氣生態(tài)環(huán)境造成較大污染?，F(xiàn)階段，紡織印染行業(yè)揮發(fā)性有機化合物主要來源于兩個環(huán)節(jié)，一是紡織品的功能性后整理工序，即定型處理、烘焙處理及涂層整理等環(huán)節(jié)；二是在印花階段需要的油墨、漿料，該環(huán)節(jié)主要會排放出苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性化合物[3]。所以，在現(xiàn)階段紡織印染行業(yè)的發(fā)展過程中，就需要著重關注這兩個環(huán)節(jié)。

2.1 后整理工序排放的VOCs

定型是指紡織工業(yè)對紡織品通過加熱進行形狀固定的環(huán)節(jié)，在這一階段，需要借助染料助劑才能完成定型作用，這些染料和涂層助劑在使用后經(jīng)過高溫會以氣體的形式散發(fā)出去。根據(jù)紡織行業(yè)的需求，排放出的氣體主要有甲醛、多苯類、芳香烴類等有機氣體，也就是VOCs。現(xiàn)階段紡織行業(yè)在進行熱定型時主要通過熱定型機進行作業(yè)，目前國內紡織印染熱定型機有1萬多臺，基本以8箱熱定型機為主。熱定型機將內部空氣加熱到120～210 ℃之間，在定型的過程中，紡織品本身攜帶有水分、各種溶劑、大量油脂以及蠟質等，這些物質會在高溫的作用下受熱揮發(fā)，并隨廢熱空氣一同從排氣筒排出，成為定型廢氣[4]。定型廢氣的主要污染物包括非甲烷總烴、油煙、顆粒物等，需對定型廢氣進行收集處理，減少對周邊環(huán)境的影響。

涂層加工作為一項新穎的紡織后整理技術在國內外已發(fā)展多年，涂層的含義是在紡織品表面均勻涂以能形成薄膜的高分子化合物，使織物改變外觀、風格或賦予各種功能，以提高產(chǎn)品的附加值。涂層整理因其工藝靈活、材料（無論基材或涂層材料）選用范圍廣、產(chǎn)品創(chuàng)意空間大等特點具有顯著的行業(yè)優(yōu)勢。涂層工序需要使用涂層整理劑，包括聚氯乙烯（PVC）膠、聚氨酯（PU）膠、聚丙烯酸酯（PA）膠、聚有機硅氧烷、橡膠乳液及其他。涂層機主要由退布、漿點涂層、烘干區(qū)（電加熱）、冷卻、收卷等幾部分組成，烘干溫度為150～180 ℃，所產(chǎn)生涂層廢氣的污染物因子主要包括二甲苯、甲苯、非甲烷總烴等，因此需對涂層廢氣進行收集處理，以減少其對周邊環(huán)境的影響。

2.2 印花工序排放的VOCs

在紡織印染行業(yè)的發(fā)展過程中，印花作為重要的一環(huán)，在行業(yè)中具有重要的作用。目前的印花方式主要以平網(wǎng)和圓網(wǎng)為主，印花工藝主要有染料印花以及涂料印花等。所以在印染過程中，就會排放出大量的苯、甲苯及二甲苯等揮發(fā)性有機化合物。而在染料配備階段，也需要將各種顏色的涂料與輔料混合，使涂料黏度降低才能印至布料上，因此需對印花廢氣進行收集處理，減少其對周邊環(huán)境的影響。

2.3 印染廢氣污染物排放標準

浙江省針對定型工藝廢氣、印花廢氣、涂層廢氣排放制定了相關標準，各類廢氣執(zhí)行《紡織染整工業(yè)大氣污染物排放標準》（DB33/962－2015）中表1的新建企業(yè)排放限值，見表1。另外有組織廢氣排氣筒的高度應不低于15 m，當排氣筒周圍半徑200 m范圍內有建筑物時，排氣筒的高度還應高出最高建筑物3 m以上。

表1 紡織染整工業(yè)大氣污染物排放限值 （單位mg/m3，臭氣濃度無量綱）

3 VOCs的危害

VOCs作為揮發(fā)性有機化合物，一經(jīng)產(chǎn)生很容易在空氣中擴散，對大氣造成污染，而且其構成成分還含有對人體有害的物質，因而對人體健康會造成一定的影響。紡織印染行業(yè)在發(fā)展過程中，要想對其揮發(fā)性有機化合物進行治理，就需要明確其危害，并進行針對性地治理。首先就是對環(huán)境造成的危害，VOCs作為揮發(fā)性有機化合物的一種，具有很強的揮發(fā)性，該類化合物會在陽光和熱的作用下參與氧化氮反應并形成臭氧，導致空氣質量變差，所以現(xiàn)階段常見的夏季光化學煙霧以及城市灰霾等的主要構成成分都是VOCs。另一方面，VOCs大多為溫室效應氣體，尤其是在紡織印染行業(yè)產(chǎn)生的有機化合物，會攜帶大量的熱，這些物質散發(fā)到空氣中，就會進一步加重溫室效應，造成全球氣候變暖，并對人體造成危害。VOCs的主要危害就是，當其進入人體后就會引發(fā)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或呈酩醉狀，重者還會使人體出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。人如果長期居住在揮發(fā)性有機化合物污染的室內，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等，有的還可能引起內分泌失調、影響性功能。苯和二甲苯還會損害人體系統(tǒng)，以致引發(fā)白血病。該化合物對幼兒的危害尤為巨大，生活在揮發(fā)性有機化合物污染環(huán)境中的孕婦，造成胎兒畸形的概率遠遠高于常人，并且有可能對孩子今后的智力發(fā)育造成影響。同時，室內空氣中的揮發(fā)性有機化合物是造成兒童神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、兒童后天疾患的重要原因。紡織行業(yè)排放出的化合物中還包含了很多致癌物質。工作人員長時間在這種環(huán)境下工作，即使配備相關防護設施，也會對身體造成嚴重的傷害，而且部分企業(yè)在生產(chǎn)過程中并未給工作人員配備專業(yè)的防范設備，因而對相關人員就會造成嚴重的影響。

4 紡織印染工業(yè)VOCs污染治理的難點

4.1 成分復雜，治理困難

對于污染的治理，單一的污染物治理較為簡單，成分越復雜的污染物治理難度越大。在現(xiàn)階段紡織行業(yè)的發(fā)展過程中，其在生產(chǎn)環(huán)節(jié)排放出的VOCs一般由苯類以及甲醛等多種成分構成。另外，定型工序除產(chǎn)生VOCs外，還會產(chǎn)生油煙廢氣。在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)流程的不同和生產(chǎn)樣式的不同，所排放出的化合物成分也不同，因而對治理造成了很大影響。所以在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中，化合物成分復雜是制約治理工作開展的重要因素之一，需要相關企業(yè)加大研發(fā)力度。

4.2 排放標準欠缺

由于我國對VOCs的關注在近些年才開始，所以缺乏相應的標準。由于城市化進程的加快，紡織行業(yè)的技術在不斷更新，所排放的污染物成分越來越復雜，因而排放標準的制定嚴重滯后于實際需求?，F(xiàn)階段除部分城市針對紡織印染工業(yè)的VOCs污染制定了相應標準外，其余地區(qū)的排放標準依舊存在很大的缺陷。

5 紡織印染工業(yè)VOCs污染的治理措施及應用

5.1 靜電收集法

該方法是采用靜電對小顆粒物質進行收集，實現(xiàn)VOCs污染物的治理。靜電收集法是利用靜電對小顆粒物的吸附功能實現(xiàn)治理的一種方式，在實際應用環(huán)節(jié)，相關企業(yè)可以購置靜電收集器，合理安排立式和臥式儀器的位置和數(shù)量，然后就可以將廢氣接入到儀器中。相關廢氣在進入靜電設備后，固體小顆粒攜帶的電荷會被靜電引力吸引到集油極上，實現(xiàn)固體小顆粒和空氣的分離，從而達到凈化空氣的目的。這種方式能夠在很大程度上對有機化合物進行治理，且操作簡單，適用范圍較廣。但是有機化合物還有氣體形態(tài)，針對這些污染物，靜電裝置難以進行清潔，所以靜電裝置只針對固體顆粒物進行治理，而且靜電裝置是進行污染物的收集而非處理的設備，收集的油污會粘附在收集裝置上，與空氣接觸后會發(fā)生化學反應，并形成脂類，粘附性較強，需定期清理。

5.2 洗滌法

洗滌法是對紡織行業(yè)排放的油煙氣體進行清潔的一種技術，通過液體與油煙氣體充分接觸，使液體中的油煙成分進入液體中，最后達到油氣分離的目的。該技術是在除塵技術的基礎上進行升級，其凈化效果較為明顯，但是凈化效率較低，難以適應現(xiàn)階段紡織行業(yè)發(fā)展的需要。在實際應用過程中，相關企業(yè)需要建立洗滌塔，將能夠和化合物產(chǎn)生反應的氣體和管道連接，然后注入廢氣，并降低風速，避免廢氣滯留時間不足造成的清潔不徹底。針對其清潔效率較低的問題，可以通過設置上側噴霧噴出液體的方式，使含油煙的細小微粒氣體與水霧接觸，這樣一來，氣體和清潔用的液體就能夠充分接觸，從而使微小油煙與細小液滴冷凝吸附結合成較大的顆粒沉降下來，然后由螺旋轉子產(chǎn)生的離心力除去廢氣中的細小水顆粒，從而實現(xiàn)對化合物的治理，但是該裝置的凈化能力相較于靜電裝置還有一定的不足，很容易發(fā)生液膜夾帶現(xiàn)象，需要相關人員加強管理。

5.3 吸附技術

該技術是利用顆?；钚蕴?、活性炭纖維或分子篩等材料吸附去除廢氣中的VOCs，適用于大風量、低濕度和各種濃度的有機廢氣的凈化處理。印花、涂層、復合等工序中產(chǎn)生的揮發(fā)性溶劑可采用活性炭吸附處理。吸附飽和活性炭可通過熱脫附進行再生，對溶劑進行回收利用或燃燒處理。吸附裝置的設計與管理應符合《吸附法工業(yè)有機廢氣治理工程技術規(guī)范》（HJ 2026－2013）[5]的要求?，F(xiàn)階段一般采用物理吸附的方式進行廢棄物的處理，其具體流程一般是將廢氣引入吸收液中，在吸收液的吸收作用下，廢氣就會融入到吸收液中，在吸收液飽和之后，還需要對其進行加熱處理、解析處理以及冷凝回收等，這樣可以實現(xiàn)吸收液的二次利用，從而降低成本。這種通過吸收液凈化廢氣的方式由于其吸收效果較好，所以一般用于總量較多、溫度較低以及廢氣濃度較低的處理環(huán)節(jié)，在很大程度上方便了對廢氣的治理。但是這種處理方式還需要對吸收液進行后續(xù)處理，需要購置加熱解析及回收設備，這種設備的體積較大，安置困難，投資較高，成本較高，所以目前還沒有被廣泛采用。現(xiàn)階段一般采用活性炭進行廢氣處理。由于活性炭具有和吸收液相似的吸附功能，在后續(xù)處理階段，活性炭只需要將廢氣吹脫后進行催化燃燒，就能將其轉化為無害物質，真正實現(xiàn)對廢氣的清潔化治理，而且活性炭還能夠多次循環(huán)利用，是現(xiàn)階段使用最廣泛的廢氣處理方式。在治理環(huán)節(jié)，活性炭對于苯類廢氣的治理效果較好，但是不適合烴類廢氣的吸附，再加上其運行成本較高，需要相關人員酌情使用。

5.4 生物技術

該技術適用于水溶性高、易生化降解的有機廢氣處理，是利用微生物的代謝作用分解VOCs。常用的生物處理技術有生物濾池和生物滴濾床。生物濾池是由碎石或塑料制品填料構成的生物處理構筑物，生物濾池治理技術是在土壤自凈基礎上提出的廢氣治理手段，并結合污水治理的實踐基礎，研究較為原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的，具有很強的治理能力。在實際作業(yè)中，相關人員首先要在處理場地布置一層生物濾膜，使廢氣和生物濾膜進行充分接觸，達到污染治理目的的一種方式。這種借助微生物進行廢氣治理的手段在廢氣治理環(huán)節(jié)效果較好，而且具有很強的普適性，能在任何季節(jié)使用。再加上生物濾池可以依靠填料中有機物的繁殖生長，其啟動速度也十分快速，再結合其容量大的特點，十分契合現(xiàn)階段的廢氣治理[6]。

通過對紡織印染企業(yè)實際運行過程的調查可知，目前企業(yè)針對定型廢氣主要采用噴淋洗滌+靜電廢氣處理設施，針對印花廢氣及涂層廢氣主要采取活性炭吸附廢氣處理設施。

6 結語

在現(xiàn)階段紡織企業(yè)的發(fā)展過程中，由于其在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的VOCs揮發(fā)性有機化合物，為了保護環(huán)境和保證工作人員的生命健康，就需要對其進行治理。但是在城市化發(fā)展過程中，紡織印染行業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模較大，污染治理存在一定的難度，需要相關管理人員通過各種科學合理的手段，在紡織印染各產(chǎn)污環(huán)節(jié)對VOCs進行治理，在保證印染企業(yè)發(fā)展的同時保護環(huán)境。