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印刷业VOCs污染状况与控制对策

发布时间:2018-10-29

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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。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VOCs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

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RACT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。

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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。

欧  盟

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。

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。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

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)。

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,推动了低/无VOCs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。

控 制 技 术

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,污染控制技术 包括源头控制和末端治理两类。

在源头控制技术方面,主要措施是调 整原料配方或采取环保产品替代和工艺技术改进。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,各种VOCs治理技术的选 择与废气组成、浓度、风量等参数有关。        我国印刷业污染状况

改革开放以来,我国印刷方式 以胶印和凹印技术为主,先进环保的柔印、数字印刷等技 术的应用比例很小,因此,不可避免地存 在传统印刷方式中有机溶剂大量挥发的问题。加上长期以来 缺乏法规、政策、技术等手段对 污染源进行监督和控制,导致当前绝大 多数印刷企业排放的VOCs污染尚未被治理。仅有一小部分 企业在源头上使用低VOCs油墨来预防污染,或者安装催化燃烧、吸附回收等末 端技术设备对生产排放的含VOCs废气进行处理,而约70%~80%的多数企业未 采取任何废气预防和治理设施。

对这些企业的 废气监测结果表明,印刷车间内和 车间排气口的总VOCs浓度达每立方 米数十至数百毫克,见表2,其中软包装印刷、金属包装印刷 由于溶剂型原料使用量较大,其污染程度较 其他印刷方式严重,均超过了当前 国家生态环境部颁发的印刷行业VOCs排放标准的规定。

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在VOCs排放量方面,国内外研究学 者主要采用欧盟或美国的排放系数,各类别印刷工 艺的排放系数的范围在300~800kg/t之间,估算结果显示 我国印刷行业2009年未考虑控制 水平下的VOCs排放量约为89.5万t,见表3。到2017年,此数字已达到300万t。

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其中,VOCs排放贡献最大 的部门是软包装复合胶黏剂,占32.49%,其余依次是油 墨清洗剂、油墨稀释剂、凹印油墨、其他胶黏剂、胶印油墨和其他油墨;若按工艺类别划分,复合工艺、印刷设备清洗活动、凹印工艺及热 固胶印工艺,是最主要的污染源,应该进行重点控制。

控 制 对 策

开展印刷业VOCs污染调查和监测

现阶段,VOCs已经纳入到我 国环保部门的日常环境监测和环境统计工作中,但有关我国印刷业VOCs污染的调查研 究工作开展较少,影响了行业和 政府部门掌握VOCs污染排放状况 和及时制定有效的减排措施。因此,必须首先广泛 开展印刷业VOCs污染调查和监测。掌握清楚相关 工艺类型企业的数量、规模、原辅材料的VOCs含量情况、排放的VOCs种类、浓度和污染控 制状况等方面的详细数据和信息,从而为制定相 关减排政策和法规,以及建立全国 及地方层面的印刷业VOCs排放清单奠定基础。

制定印刷业VOCs排放标准和达 标技术体系

近年来,北京、广东等地出台 了专门针对相关印刷工艺的VOCs排放标准,但部分产业集 中地区仍未制定相关的标准。面对印刷业的 快速发展趋势,应及早在参考 国内外相关标准的先进经验的基础上,制定全国或地 方级别的印刷行业VOCs排放标准。

排放标准应覆 盖溶剂型复合工艺、凹印工艺、胶印工艺及设 备清洗等重要污染源,全面规定油墨、润版液、胶黏剂、清洗剂的VOCs含量限值、工艺废气有组 织排放限值、溶剂逃逸限值,同时强化对企 业生产工艺的管理要求,最大限度地减少VOCs的挥发逸散。

建议在标准中 增加相关达标规范程序的详细说明,指导企业落实VOCs排放量估算、各类原料的VOCs含量检测、废气排放浓度监测、污染治理设备 的运行效率监测以及数据记录上报,有利于培养企 业的守法意识,提高企业对污 染物的管控能力,推进环保部门 的达标管理工作。

美国的排放标 准多数建立在RACT和BACT等技术基础上,这保证了企业 采用相应水平的控制技术后即可达到标准的要求,从而提高了标 准的可行性,可适当借鉴这一做法,制定标准时考 虑环保技术的发展情况,由环保部门统 一制定与标准配套的技术指南或规范,引导企业选择 削减技术。

建设VOCs污染源长效管 理控制机制

发达国家对印刷业VOCs排放控制具有 完善的管理制度,促进了VOCs污染防治法规、政策得到有效 的贯彻落实。应借鉴国外的 管理思路,将印刷业VOCs污染预防与控 制的要求纳入到现有环境管理体系中。可进一步建设 包括环境影响评价、排污申报和排 污许可证制度的VOCs污染源长效管控机制,从而实现对污 染企业的有效监管,确保企业达标。

在建设长效管 理制度时,可以考虑在环 境影响评价制度规定中补充VOCs污染评价指标,要求新、改、扩建印刷污染 设施项目环评时,须进行VOCs监测分析、预测和评估以 及采取最佳预防削减技术措施;排污申报和排 污许可证制度都是污染源监督管理的重要手段,鉴于我国这2项制度实践经 验尚浅的情况,可先选择在有 条件的园区、企业进行排污 申报制度试点和许可证制度试点,取得成功经验后,再逐步向全国推广。

排污申报实行 由印刷企业负责提供原始资料,证明VOCs排放物质浓度、排放量、污染设备控制 效率等数据真实可靠,由环保部门负 责严格核查的方式。VOCs排污许可证制 度必须遵循持证、按证排污原则 和总量控制原则,在摸清现有排放源、准确估算排放 量的基础上,确定本地VOCs总量控制目标 和分配削减指标,即可按法定程 序颁发排污许可证。

设计激励政策 和扶助项目

印刷行业中占 绝大多数的是中小型企业,这些企业的生 产技术水平较为落后,且难以筹集治 理污染资金而导致治理水平很低。为鼓励这部分 企业的污染防治行为,可参考国外的经验,设计有效的VOCs防治激励政策 和扶助项目。例如包括:对引进使用先 进清洁生产和末端治理设备,研发新技术、新工艺、新材料,实行环保认证的企业,提供融资渠道、资金补贴和税收优惠;在政府采购活 动中优先考虑环境友好型企业;加大对违法排 污企业的处罚力度等,并由政府部门 组织其他部门开展扶助项目,如污染防治技 术信息的咨询和推荐等。

发展先进的VOCs污染控制技术

我国印刷行业 的污染控制技术整体水平较为落后,体现在环保型原料、绿色印刷技术 和有机废气治理技术的研发能力薄弱。为此,今后应加强印 刷业与科研院所、印刷设备制造业、油墨制造业、有机废气治理 业等部门的合作,整合各方优势,增强先进清洁 生产技术和末端治理技术的研发创新能力。

结 语 

欧美、日本等国的经验证明:印刷业VOCs污染防治是一 项持久艰巨的系统工程,同时也是促进 行业长期健康发展的重要机遇。我国应通过开 展系统深入的行业VOCs排放调查和监测,重点制定一套 完善的排放标准及达标技术辅助体系,并逐步健全管理、政策、项目、技术、认证等其他手段,积极推动印刷业VOCs污染防治工作,促进该行业实 现可持续发展。

 




本文节选自《包装工程》文章《我国印刷业VOCs污染状况与控制对策》,作者杨利娴、黄萍等,依据当前行业 现状有部分改动。

 

 


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