日本VOC气体处理技术新动向

时间:2009-01-15 16:01:10来源:科印传媒《印刷技术》作者:丁一

  为控制VOC(挥发性有机化合物)气体的排放,日本于2006年4月1日正式实施了《大气污染防治法》,2007年3月实施了《生活环境保护条例》,由此可见日本对控制VOC气体排放是相当重视的。因此,减少VOC气体排放量已成为日本印刷行业亟待解决的重大课题,尤其是凹版印刷行业,减少VOC气体排放的要求更为强烈。
  目前,VOC气体处理技术已在日本凹版印刷行业中得到广泛应用,并取得了良好的效果。其中,低浓度、大风量的VOC气体已经可以通过先浓缩后燃烧的方法进行处理,高浓度、低风量的VOC气体则可通过单纯的溶剂回收和再生方法来净化。各种VOC气体排放条件下适宜的处理技术如图1所示。


图1 各种VOC气体排放条件下适宜的处理技术

  另外,根据日本《大气污染防治法》的目标:到2010年VOC气体排放量要比2000年减少30%。为此,印刷业者要大力改善设备条件,尽量采用能提高回收利用效率的装置,如采用封闭式墨槽、改善干燥装置、借助排热锅炉和热交换器储蓄热量供二次利用等。同时,VOC气体回收装置生产厂家还要深入了解凹版印刷行业、国家法规及相关措施,全方位地控制VOC气体排放,最大程度地减少对环境的污染。
  下面介绍日本最新的几种VOC气体处理方法,它们在资源循环利用、节约能源和绿色环保方面均具有突出的特点,代表着未来VOC气体处理技术的发展方向。
  
  微燃气轮机处理方法
  微燃气轮机处理方法是一种新的VOC气体处理技术,它的工作流程是:先由压缩机将VOC气体压缩,形成的高浓度VOC气体进入燃烧室,成为高温燃气,进而推动涡轮机转动,产生能量,最后将这些能量传给内装的发电机;剩余气体由催化剂氧化进行分离,使VOC气体浓度降低到环境标准以下,再排放到空气中。对于VOC气体排放量较大的工厂来说,这种方法可节约燃料、节省成本,也可有效减少VOC气体的排放,减少对环境的污染。然而,值得注意的是,工厂的VOC气体排放量必须足够多才能采用这种方式,否则可能达不到预期的效果。
  据估算,浓度为14200ppm的VOC气体,经过微燃气轮机进行处理后,一年(按7200小时计算)内,可节约成本1200万日元,VOC气体排放量可减少30%。
  此外,也有人将回收的液态溶剂作为燃料,从而减少主燃料的消耗,节省成本。但是回收溶剂的选择至关重要,是最终的VOC气体排放量能否达到环境标准的决定因素。
  
  低温等离子体处理法
  过去,等离子体技术主要是以除臭剂和溶剂回收为目的进行研究的,随着工业生产中VOC气体的污染日益严重,这项技术逐渐与光催化剂一起应用到废气净化领域,在最近10年里得到了人们的重视。
  低温等离子体是荧光灯和氖灯中常用的辉光放电方式,与高温等离子体相比,有平均温度接近室温、能量消耗较低等优点。利用低温等离子体处理VOC气体的装置,对物质和反应条件的依赖性小,分解能力优越,而且可使设备更小型化,但可能产生氮氧化物等副生成物,处理起来比较困难。目前,日本的研究机构正在研究利用臭氧作催化剂的氧化法来解决这个问题。
  利用低温等离子体处理VOC气体时,一般会与催化剂配合使用,可以用先后经过放电等离子体反应器和催化剂反应器的两步法方式处理,也可以采用在等离子体反应器内直接加入催化剂的一步法方式处理,但前者使用居多。它与单纯的催化剂燃烧有所不同,可以不用贵金属作为催化剂就能达到处理目的。
  
  生物处理法
  最近,日本研制出了一种利用微生物分解处理VOC气体的技术和装置,它摒弃了过去高成本的燃烧法处理方式,在地球温室效应愈发加剧的今天,其优势显得非常突出。
  这种装置的工作原理是:在将收集到的VOC气体通过特制的叠层金属丝网的过程中,用速度为160L/m2·min的水进行喷淋,使VOC气体溶于水中,形成水膜,再由净化水槽中的微生物对其进行有机分解,达到净化空气的目的。该处理装置可以长期使用循环水,维修简便,运作成本也比填充式洗涤装置低,但对甲苯和二甲苯等非水溶性有机溶剂的处理效果不佳,而且需要定期更换循环水。
  据统计,易溶于水的VOC气体若用该装置处理两次,浓度则可削减97.5%,乙酸乙酯若处理四次,浓度可削减95%。而且,即使VOC气体的通过速度很慢,效果也会很不错。不过,循环水该如何净化,还需进行更深入的研究,当前日本正在探讨应用等离子体分解技术对其进行处理。


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