王海峰,楊智盛
(浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)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(gòu)成部分,在社會中承擔(dān)著重要的任務(wù),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(guān)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(fù)雜,其治理存在一定難度,所以在發(fā)展過程中就需要相關(guān)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(yīng)用于紡織印染工業(yè)的污染治理工作中。
紡織印染工業(yè)就是指將天然纖維和化學(xué)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(xué)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(shù),而且還可以通過各種化學(xué)技術(shù)和物理技術(shù)實現(xiàn)染料和紡織物之間的化學(xué)反應(yīng),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(yīng)引起相關(guān)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。
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(yīng)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(xué)成分較為復(fù)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(yīng),而且對環(huán)境也會造成很大的影響,而其成分的復(fù)雜性更成為了治理環(huán)節(jié)的難題?,F(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。
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。現(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(guān)注這兩個環(huán)節(jié)。
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?,F(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(nèi)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(nèi)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(zhì)等,這些物質(zhì)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(shù)在國內(nèi)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(fēng)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。
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。
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(guān)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(yīng)不低于15 m,當排氣筒周圍半徑200 m范圍內(nèi)有建筑物時,排氣筒的高度還應(yīng)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)
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(gòu)成成分還含有對人體有害的物質(zhì),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(yīng)并形成臭氧,導(dǎo)致空氣質(zhì)量變差,所以現(xiàn)階段常見的夏季光化學(xué)煙霧以及城市灰霾等的主要構(gòu)成成分都是VOCs。另一方面,VOCs大多為溫室效應(yīng)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(zhì)散發(fā)到空氣中,就會進一步加重溫室效應(yīng),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(nèi),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(nèi)分泌失調(diào)、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(nèi)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(zhì)。工作人員長時間在這種環(huán)境下工作,即使配備相關(guān)防護設(shè)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(shè)備,因而對相關(guān)人員就會造成嚴重的影響。
對于污染的治理,單一的污染物治理較為簡單,成分越復(fù)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(gòu)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(fù)雜是制約治理工作開展的重要因素之一,需要相關(guān)企業(yè)加大研發(fā)力度。
由于我國對VOCs的關(guān)注在近些年才開始,所以缺乏相應(yīng)的標準。由于城市化進程的加快,紡織行業(yè)的技術(shù)在不斷更新,所排放的污染物成分越來越復(fù)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(yīng)標準外,其余地區(qū)的排放標準依舊存在很大的缺陷。
該方法是采用靜電對小顆粒物質(zhì)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(yīng)用環(huán)節(jié),相關(guān)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(guān)廢氣在進入靜電設(shè)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(shè)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(xué)反應(yīng),并形成脂類,粘附性較強,需定期清理。
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(shù),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(shù)是在除塵技術(shù)的基礎(chǔ)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(yīng)現(xiàn)階段紡織行業(yè)發(fā)展的需要。在實際應(yīng)用過程中,相關(guān)企業(yè)需要建立洗滌塔,將能夠和化合物產(chǎn)生反應(yīng)的氣體和管道連接,然后注入廢氣,并降低風(fēng)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(shè)置上側(cè)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(jié)合成較大的顆粒沉降下來,然后由螺旋轉(zhuǎn)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(guān)人員加強管理。
該技術(shù)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(fēng)量、低濕度和各種濃度的有機廢氣的凈化處理。印花、涂層、復(fù)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(shè)計與管理應(yīng)符合《吸附法工業(yè)有機廢氣治理工程技術(shù)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(shè)備,這種設(shè)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?,F(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(zhuǎn)化為無害物質(zhì),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(guān)人員酌情使用。
該技術(shù)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(shù)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(gòu)成的生物處理構(gòu)筑物,生物濾池治理技術(shù)是在土壤自凈基礎(chǔ)上提出的廢氣治理手段,并結(jié)合污水治理的實踐基礎(chǔ),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(guān)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(jié)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(diào)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(shè)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(shè)施。
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(guān)管理人員通過各種科學(xué)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。