印刷包装行业 VOCs 废气治理


包装印刷行业VOCs 产生来源
包装印刷业生产过程中的排放包装印刷行业包括了包装材料的制造(复合) 和各类印刷过程(印纸、印塑、印铁等)，印刷工艺包括凸版印刷、平版印刷、凹版印剧、柔版印刷、孔印刷(丝网印刷)等。其中，VOCs 排放最多的主要是干复工艺、凹印工艺、印制铁罐领域及丝印印刷，平版印刷也有少量的 VOC 要处理。
软包装的复合工艺目前国内还是以干复工艺为主，在国外无溶剂复合工艺达
60％，已经成为主流工艺，而国内无溶剂复合工艺所占比例还落后于国外。塑料彩印软包装复合工序用的胶黏剂和包装制品夹层用的胶黏剂所含的聚氨酯、异氰酸酯、乙酸乙酯等。胶黏剂又可分为水性和溶剂型，水性胶黏剂所产生的 VOCs 排放较少。
凹版印刷工艺 VOCs 的排放量所占比例最大。凹印油墨要保持较好的印刷性， 必须加入较大比例(通常为 30％～70％)的有机溶剂，主要是甲苯、醋酸乙酯、丁嗣、异丙醇等、浓目前的清洁生产工艺主要为醇性(无苯、无酮)油墨和水性油墨的使用。

      印铁产品主要应用在三片罐(罐头食品、奶粉罐、化工杂罐、气雾罐)和金属盖(皇冠盖、铝防盗盖、易开盖、旋开盖)。传统印铁涂料固体分为 40％～60％， 而 UV 涂料固体分为 97.5％土 2.5％，远高于传统印铁涂料，降低了 VOCs 的产生水平。
丝印印刷工艺，主要选用溶剂型丝印油墨，产生的废气主要是高沸点有机溶剂，而 RC 型丝印油墨几乎不排除 VOCs。

平板印刷工艺：轮转胶印油墨主要由于高石油类溶剂挥发产生的VOCs，单张纸胶印油墨中VOCs含量很低，但需注意的是里面也有少量的VOCs。另外洗车水(清洗剂）：主要成分是有机溶剂 35～55％；有机羧酸 10～25％；及乙醇30～40％，少量乳化剂等。这部分VOCs在使用过程中将全部挥发到空气中，由于洗车水用量较大，是胶印企业VOCs排放源之一。另外润版液在配置过程中需要添加乙醇或异丙醇，产生微量的VOCs排放。


 

各类印刷所包含 VOC 的主要成分及含量





印刷业大气污染物排放与限值
有组织排放废气主要来源于印刷工艺过程，尤其是烘干过程，通常有专门的收集系统和排放系统；无组织排放废气主要来源于各个工艺过程中挥发出来的VOCs, 主要逸散于车间。
有组织排放废气通常有以下特点：
1）废气组分较多，废气成分较复杂；
常见使用的溶剂有：乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇，异丙醇等，此外还有油墨，光油，底涂等包含的挥发成份。
2）废气浓度随产品或工艺而变化；
由于印刷产品的变化，所需使用的油墨类型和用量也随之变化，排放的废气风量和浓度也随之变化。
3）废气成分通常仅含 VOCs, 且比较洁净，不含灰尘或含少量灰尘；
4）废气温度不高，多在 30~60 度之间。
 
无组织废气浓度通常比较低，由于分布的空间较大，所以所需处理的风量也较大。有组织排放是废气排放的主要部分，有组织排放废气如果收集和处理较好的话，其排放量占据总VOCs 排放的 85%（但官方通常认定这个范围为约 60%）。
近年来我国颁布一系列政策，推动了VOCs 治理市场的发展。各省市区根据各地产业结构和减排方向，明显加大了与VOCs 排放相关的地方排放标准的制定工作。目前已有 21 个省市正式发文征收 VOCs 排污费，在差额收费等政策的驱使下，我国 VOCs 市场渐显。作为 VOCs 治理的重点行业，印刷业 VOCs 治理行业迎来快速发展期。国家相应的也出台了相关行业标准，《大气污染物综合排放标准》 、 《恶臭污染物排放标准》 ，如表 2 为上海大气污染物排放限值；但目前各地出台的排放限值也不太一样，具体可以参考当地的排放标准。
 

印刷行业 VOCs 治理技术

主要通过末端治理来进行污染物减排；生产过程控制也有新的技术出现，提高材料的循环利用率，减少污染物排放；源头预防主要是低 VOCs 含量的材料开发也日益加强，材料的特性和使用方法也需要企业逐步适应。国内应用在印刷包装行业的废气处理技术，主要有氧化分解法，等离子体法，吸附法，冷凝回收法等，这些方法应用效果差异较大。

目前在包装印刷领域最有效，最彻底，也是最可靠的处理方法是热分解法， 即通过高温燃烧或在一定温度下通过催化剂热分解 VOCs，相应的处理设备主要有蓄热式焚烧炉（RTO）和蓄热室催化焚烧炉（RCO）。
由于过程采用了高效陶瓷蓄热体，设备本身具有很高的热效率（可达 95%以上）， 能够比较节能的运行。因此目前 RTO 是包装印刷行业用来处理废气的最典型设备。但在有些在废气风量较大，浓度较低的情况下，可以适用浓缩转轮技术。

◆印刷废气来源◆

印刷行业在生产过程中使用的有机溶剂型油墨,油墨含有50%-60%的挥发性组分，印刷通常需要调整油墨粘度所需的稀释剂更增加了有机废气的排放。在印制品干燥时,油墨所散发的挥发性组分的总含量占70%-80%，会有乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、甲苯、二甲苯等有机气体挥发排放，对周边环境和人体健康有很大危害。

◆印刷废气特点◆

(1)印刷时挥发的少量油墨废气，这部分废气挥发量小，主要成份为低级烃类，不含苯、甲苯等有害成分，产生量按油墨用量的10%计算，一般油墨产生的废气主要是油墨稀释剂挥发产生的非甲烷总烃类有机物。

(2)油墨中的粉尘，要以碳黑为污染因子的控标。PM10考虑，治理措施要注意。如果是油性的油墨，可以认为在使用过程中有机溶剂全部挥发，只不过是分时间段而已。

(3)与溶剂型油墨相比，胶印油墨中的有机溶剂很少，因此有机溶剂的挥发量少，对环境造成的污染较小。胶印大多印纸油墨采用氧化结膜干燥或是胶印uv油墨采用紫外线固化干燥排污量都很小。

◆印刷废气处理方案设计原则◆

(1)协助企业采用科学合理的收集方式，在达到收集效果的前提下，尽量减少气量。

(2)积极稳妥地采用新技术、新设备，结合企业的现状和管理水平采用先进、可靠的污染治理工艺，力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易，从而达到彻底消除废气污染、保护环境的目的。

(3)妥善解决项目建设及运行过程中产生的污染物，避免二次污染。

(4)严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布的规范、法规与标准。

(5)选择新型、高效、低噪设备、注意节能降耗。

(6)总平面布置力求紧凑、合理通畅、简洁实用。尽量减小工程占地和施工难度。

(7)严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。(GB16297-1996)

(8)依据国家和地方有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。

◆印刷废气处理工程范围及标准◆

>>工程范围

(1)设计方负责废气处理设备的设计、制造、安装、调试以及相关管路的设计。

(2)设计方负责对业主单位设备操作人员的培训。

(3)业主单位负责项目配套的公用工程，包括电源、水蒸气、压缩空气、循环冷却水等。

>>技术要求

(1)本工程不考虑征地，利用原厂用地，不能严重影响生产;

(2)采用成熟的废气处理工艺，要求技术安全可靠、经济合理;

(3)副产品的处理，不应产生二次污染;

(4)所有的设备和材料是新的;

(5)观察、监视、维修简单;

(6)确保人员和设备安全;

(7)节省能源、水和原材料;

◆印刷废气处理排放标准◆

印刷污染物指标应达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)、《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)的二级排放要求。

◆印刷废气处理方案定制依据◆

(1)业主提供的与本项目有关的资料

(2)《中华人民共和国环境保护法》(2015-01-01)

(3)《中华人民共和国大气污染防治法》(2016-01-01)

(4)环境空气质量标准(GB3095-2012)

(5)中华人民共和国主席令第72号《中华人民共和国清洁生产促进法》

(6)《国家环境保护“十三五”计划》

(7)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)

(8)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)

(9)《建设项目环境保护设计规范》(GB50483-2009)

(10)《采暖通风和空气调节设计规范》(GB50019-2003)

(11)《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)

(12)《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)

(13)《工业企业挥发性有机物控制排放标准》DB13/2322-2016

(14)四川青亿环境公司治理类似项目废气处理工程取得的经验

◆印刷废气处理系统设计◆

>>印刷废气处理工艺流程

印刷废气处理需要考虑运营成本及安全性，本方案工艺路线拟采用以“通风系统(风机、收集罩、管道)+预处理系统(喷淋塔)+深度净化系统(UV光解净化设备)”为核心工艺来处理印刷废气，工艺设备图如下：

>>印刷废气处理工艺流程简介

(1)废气经集气罩收集后的废气由风管引入喷淋塔，去除废气中黏性的颗粒物，再通过除雾器降低水汽后进入下道工序。

(2)废气进入到核心净化系统(UV光解净化设备)，UV光解净化设备发出特制的高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧(即活性氧)，同时高能UV紫外线光束及臭氧对有机废气、臭气进行协同光解氧化作用，使恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，达标高空排放。