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我国印刷业VOCs污染状况与控制对策

文章来源: 更新时间:2019-11-03 19:36

  近年来,我国印刷业保持稳步增长的态势,已成为继美国、日本、欧盟之后的全球第四大印刷市场,为我国经济的快速发展做出了巨大贡献。与此同时,印刷油墨、胶黏剂、清洗剂等有机溶剂含量较高的原料大量消耗,在生产过程中排放了众多VOCs污染物。其中乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮等多类物质具有•●毒性,对人体呼吸系统、肝脏和神经系统造成极大的危害。同时,这类物质也具有较强的光○▲-•■□化学活性,可引发光化学烟雾、有机气★◇▽▼•溶胶和近地层臭氧浓度过高等,导致区域环境空气质量恶化。

  印刷业的VOCs污染问题正逐渐引起政府和行业部门的关注。“十二五”期间我国将在重点区域首次启动该类污染的防治工作。目前进行该行业的污染防治还存在着较多问题,主要包括对VOCs的排放数量、种类、主要污染源等情况掌握不足,标准、管理制度、策略等管控手段缺失,相关清洁生产和末端治理技术发展落后。相比我国,美国、欧盟和日本等印▼▲刷业已通过制定和实施了一系列针对印刷业VOCs污染防控的法规政策,促进了先进工艺和末端治理技术的发展应用,实现了VOCs污染的削减。据报道,日本印刷油墨释放的VOCs总量由2000年约13万t降低至2008年7.3万t[6]。美国印刷业VOCs排放量从1980年33万t降低至2009年13万t,平均年削减率为3.2%。欧盟27个成员国在1999~2009年期间的V▲=○▼OCs排放量保持在20~25.5万t的水平,基本实现了污染增长趋势的遏◁☆●•○△制。

  欧美、日本取得的减排经验可为我国今后印刷业的VOCs污染防治工作提供宝贵的经验借鉴。笔者总结美国、欧盟、日本等发达国家的印刷业VOCs污染控制措施及控制技术,分析国印刷业的VOCs污染状况,并结合我国的实际情况提出污染控制的对策建议,以期为该行业的综合防治提供一定的参考。

  美国是最早开展VOCs污染控制的发达国家。为使包含印刷业在内的工业VOCs污染源得到有效控制,促进全联邦实现国家臭氧浓度标准,美国大气污染综合控制法律《清洁空气法》中规定了环保署(EPA)、州、地方环保部门必须制定和颁布合理可行控制技术(RACT)法规、污染源排放标准,新源审查(NewSourceReview)和排污许可证制度(Permits)等多种控制管理法规。

  RACT法规属于针对臭氧未达标区现有污染源的技术型法规,其中RACT指合理可行的控制技术,是EPA以技术经济性为首要考虑因素选择的一类技术的总称。

  RACT技术由EPA指定,并以控制技术指南的形式发布给州及地区环保局,由州及地区环保局参考指南确定本地区的RA▪▲□◁CT法规。1978年,EPA首先发布了《软包装印刷业控制技术◆●△▼●指南》,1993年又发布另一份《胶印和凸印控制技术指南》,这2份指南成为大部分州及地区RACT法规的直接依据。截至2006年,EPA为提高削减要求而再次修订上述指南时,全联邦已有17,34个州及地区机构,分别●颁布了胶印/凸版印刷业RACT法规和软包装印刷业RACT法规。法规中主要针对印刷耗材的VOCs含量及印刷设施排放废气的净化效率值进行了规定,部分地区的法规见表1。

  和现有污染源相比,美国对新源的控制更严▪•★格。1982-1984年,EPA出台了2部新污染源实施标准《柔性乙烯基和聚氨酯产品凹版涂布印刷排放标准》和《出版物凹版印刷排放标准》。分别要求相关设备的VOCs排放量低于1kg/kg固体使用量、16%溶剂使用量,并详细规定了设备的VOCs排放量检测方法、程序、周期、数据记录和上报等要求。1996年,EPA制定了《印刷和出版业有害空气污染物排放标准》,该标准针对甲苯、二甲苯、乙苯、甲乙酮、甲醇、乙二醇和乙二醇醚类等VOCs为主的有害空气污染物(HAP),规定了基于最佳可行控制技术(BACT)的排放限值,相关单位必须采取BACT技术,使软包装印刷、出版物凹版印刷过程HAP排放量各自低于其原料使用量的5%和8%。

  新源审查类似◆◁•于我国的环境影响评价制度,指新建或改建一项固定排放源时,必须首先进行新源排放分析,并报环境主管机构备案,获得行政许可之后才可施工。但新源审查△▪▲□△附带了技术规定,要求臭氧未达标区污染源须安装最低排放速率(LAER)控制技术、臭氧达标区安装BACT技术。

  排污许可证制度是1990年清洁空气法修正案新增的管理制度,针对主要污染源(年排放量大于25t以上),规定新、改、扩建的企业固定排放源项目必须满足新源审查、新污◆■染□◁源实施标准、有害空气污染物排放标准等法规的控制要求,才能获得建设允许。

  除◇…=▲上述法规的限制以外,美国还制定了旨在鼓励和引导企业的污染治理的激励政策和扶助项目。

  影响欧盟印刷业VOCs排放的2部重要控制法规是欧盟理事会1996年颁布的综合污染防控指令(1996/61/EC)和1999年的溶剂指令(1999/13/EC),其中综合防控指令的要求比溶剂指令更为严格。

  综合污染防控指令要求各成员国对印刷业实行基于最佳可用技术(BAT)的排放许可制度,BAT信息由各成员国提交,最终由欧盟理事会统一以参考文件的方式向各成员国发布[18]。BAT文件包含软包装凹印和柔印、出版物轮转凹印、热固轮转胶印3类印刷业污染源的控制技术及其削减效率要求。溶剂指令规定了轮转凹印、热固轮转胶印、旋转丝网、复合等工艺的废气VOCs排放浓度限值及总溶剂逃逸限值,同时还提出了一种新的达标方式,即实行与排放标准等效的削减计划[19]。指令颁布后,各成员国陆续地将其转换成本国的法律法规,并出台配套的实施指导文件。

  与美国相似,部分欧盟成员国也建立了相关协助机构,如德国的清☆△◆▲■洁生产中心,提供工业领域的清洁生产技术和环境管理信息。另外,以德国为△▪▲□△首的欧盟国家还通过环境管理体系认证、环保设备认证、行业倡议等方式,加强了原材料和生产过程的污染管控工作。

  日本早期的VOCs污染控制始于《环境基本法》、《恶臭防止法》中对光化学氧化剂、恶臭物质的限制。1994年,《恶臭防止法》为印刷车间排放的甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、异丁醇等8种物质设置了厂界浓度限值。2006年4月,针对工业VOCs排放设施的控制法规正式实施。其中要求轮转胶印用烘干设备、凹印烘干设备的排放浓度必须小于0.04%C和0.07%C(以碳原子个数计)[20]。法规同时还鼓励其他未受限的设施实行自主减排,计划到2010年通过法规规制和自主行动实现的VOCs减排量应达到在2000年基础上分别削减10%和20%的目标。为促进▲★-●该目标的实现,经济产业省、环境省等政府部门与印刷产业联合会(减排领导机构)交流全行业削减目标和行动计划,发布了企业减排行为指南和开展“VOCs处理技术实证”项目。

  此外,印刷业◇•■★▼自身制定了一系列环保油墨标准,实现了油墨中的芳香烃、石油类溶剂及VOCs含量限制,推动了大豆油墨、低矿物油溶剂油墨的发展应用。从2001年起,印刷业陆续出台了《胶版印刷服务》、《凹版印刷服务》、《贴纸印刷服务》以及《丝网印刷服务》等标准,包括了材料采购、工艺、管理等各方面的环保规定,作为“绿色印刷工厂”认证的评价依据。

  美国、日本、欧盟主要对使用溶剂型油墨、胶黏剂的工艺废气进行处理,如热固轮转胶印、软包装凹印、软包装柔印、出版物凹印和软包装复合工艺,污染控制技术包括源头控制和末端治理2类。

  在源头控制技术方面,首要措施是调整原料配方或采取环保产品替代。美国EPA在RACT技术指南中专门提出了配方建议,如胶印工艺用润版液中醇类含量应低于1.6%;醇类含量高于3%时,须于15.5℃下冷存;或采用5%含量的乙二醇醚类替代物或无醇润版液;清洗剂要求20℃时蒸汽压低于10mm汞柱或VOCs含量低于70%[21]。另一源头控制措施是进行工艺技术改进。将相关设备更新为水性柔性版印刷、无水胶印、数字印刷等清洁生产技术设备,或采用密封的储存溶剂设备、溶剂管道输送系统、自动油墨传送系统、润版液循环净化系统和自动清洗系统,以提高设备部件的自动化和密封程度,从而减少VOCs的逸散。

  在末端治理技术方面,主流技术包括燃烧法(催化、热力、蓄热)、活性碳吸附、生物法及吸附-蒸馏、吸附浓缩-蓄热燃烧、吸附浓缩-催化燃烧等组合工艺技术,处理效率普遍可达90%以上[21-23]。各种VOCs治理技术的选择与废气组成、浓度、风量等参数有关。对高浓◆▼度但难以进行回收利用的有机废气,可采取热力燃烧和催化燃烧法;对高浓度、溶剂种类单一的有机废气,如出版物凹版印刷、软包装复合工艺排放的甲苯、乙酸乙酯溶剂废气,可采取活性炭吸附-蒸馏精制的方法进行再生利用;对于低浓度、大风量的印刷废气,适宜采用吸附法、生物法、吸附浓缩-蓄热燃烧或吸附浓缩-催化燃烧法。

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