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        華世潔

        印刷行業VOCs深度治理之路 任重道遠

        2020-06-17

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        2013年9月國務院發布《大氣污染防治行動計劃》,印刷行業被列入了綜治重點行業,VOCs治理成為了行業的首要任務。六年多來,行業企業砥礪前行,做了大量工作,VOCs治理取得階段性成果,但因種種原因,治理工作仍未到位,推進印刷行業VOCs深度治理勢在必行。


        印刷行業VOCs污染概況


        改革開放以后,我國印刷行業快速發展,現規模已居全球第二位。相關統計數據顯示,2018年有各類印刷企業9.8萬家,營業收入超1.37萬億元,增長4.34%。其中:包裝印刷營業收入為10686.45億元,增長5.05%,占比77.84%,企業約5萬家;出版物印刷營業收入為1711.51億元, 企業8900余家;其他印刷營業收入為1120.75億元。包裝印刷是印刷行業的一個主要分支,按承印材料可分為紙制品包裝印刷、塑料包裝印刷、金屬包裝印刷和其他類包裝印刷;按印刷工藝可分為平版印刷、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷等。


        印刷企業的VOCs排放主要產生于油墨、膠黏劑、潤版液、清洗劑、上光油、涂布液等物料。至于生產過程中的VOCs排放量,一直沒有精準的統計數據,且各方依據相關資料估算的數據也有差異,約在75萬~120萬噸。據筆者所知,2018年我國油墨產量為70萬噸,其中,溶劑型凹版油墨占比近40%,其VOCs含量占比為65%~75%,且在使用時還要添加溶劑,如塑料軟包裝薄膜凹版印刷要添加1~1.5倍之多,同時,塑料軟包裝印刷過程中的干法復合工序會使用溶劑型膠黏劑,其VOCs排放量與凹版印刷基本相當。以上述因素估算,塑料軟包裝VOCs排放量約在70萬~80萬噸,是包裝印刷VOCs排放的主力軍。膠印油墨在我國油墨產量中的占比達40%多,但其VOCs占比很低,膠印生產過程中,潤版液、洗車水的VOCs產生量相比油墨多些,但與凹版印刷VOCs產生量差異極大,因此,有些地方把采用平版印刷工藝的出版物印刷、紙制品包裝印刷列為治理重點是不恰當的,誤戴的“重污染”的帽子應當被摘掉。為此,中國印刷及設備器材工業協會一直利用各種機會反復向國家相關部門說明行業分類及污染排放的實際情況,努力正本清源。2019年6月生態環境部發布的《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》中已明確:包裝印刷中的塑料軟包裝印刷、印鐵制罐是綜合治理的重點。


        印刷行業VOCs治理成果與問題


        印刷行業VOCs綜合治理起步于2013年,可以說是朦朧中起步,推進中探路,探路中治理。行業企業認識逐步提升深化,國家管控政策陸續出臺漸成體系,企業治理著力于末端治理設施,大中型規上企業基本完成,小微企業還在整合中推進,源頭替代正在全面展開,行業VOCs控制減排初見成效,“十三五”行業VOCs總量減排目標基本實現。


        就目前印刷行業VOCs治理情況來看,確還存在一些問題,尤其中小企業問題突出,有較大改善提升空間,推進深度治理完全必要。主要是以下幾點:


        1.分類指導不夠精確;管控政策、標準不夠精準。


        近年來,各地相關部門對印刷行業VOCs治理工作高度重視,但由于其對行業的認知不夠清晰,對“印刷”“包裝印刷”產品分類、工藝分類、工序分類缺乏明晰、準確的概念,特別是VOCs排放基礎數據統計體系、VOCs管控監測體系不完整,因而造成底數不清,尚未做到分類管控、精準施策、科學治理,這就導致了“一刀切”。此外,因印刷行業排放老國標過時,新國標未出臺,故2015年以來,10余個省市陸續出臺了印刷行業VOCs排放地方標準,且有些標準可謂全球最嚴,涉及排放濃度、使用原輔材料要求、工藝操作要求,乃至具體管理要求等,但一些規定因不切實際而難以實施,給企業造成了不盡合理的負擔??傮w看,政策供給約束性政策較多,激勵性政策不足,資金支持政策更不足。


        2.源頭削減力度不足;低VOCs物料研發應用緩慢。


        含VOCs原輔材料的使用是VOCs產生源,因思想認識不到位,技術水平、應用成本、政策激勵不足等諸多因素,低VOCs含量原輔材料研發應用投入不足,企業源頭削減替代積極性不夠,進度遲緩。


        低VOCs物料研發應用緩慢,是當下VOCs治理過程中的問題之一。


        3.過程控制差距較大;無組織逸散排放問題突出。


        雖然大氣污染防治法和相關政策、標準針對VOCs無組織排放管控提出密閉、收集、處理等嚴格要求,但量大面廣的印刷企業并未采取有效管控措施,尤其是中小微企業管理水平差,收集率低,逸散排放問題突出。


        4.末端治理簡易低效;去除率和同步運行率低。


        我國VOCs治理起步較晚,市場準入門檻低,加之監管能力不足等因素,市場上的治理技術五花八門,治污設施建設質量良莠不齊,為搶生意、降成本,應付治理、低效治理等現象凸顯。據中國印工協VOCs治理委員會、北京印刷協會調研,京津冀地區中小印刷企業中,采用低溫等離子、光催化、單一活性炭等低效治理設施的企業約為八成,治污效果較差,安全風險高。由于設計不規范、系統不匹配等原因,一些大企業即使選擇了高效治理技術,但仍存在投資運行費用高、無組織排放、去除率低等問題。部分企業生產設備與治污設施同步運行率低,有的企業甚至為節約費用停運治污設施。


        5.全過程管控不規范;運行管理監測不到位。


        有效的VOCs治理需要全面加強過程管控、監測,以及精細化管理,但目前企業普遍存在管理制度、操作規程不健全、不落實,自測能力不足等問題??傮w來看,VOCs監測工作尚處于起步階段,企業自行監測質量普遍不高,點位設置、采樣方式不規范,監測時段代表性不強,第三方監測也不盡到位。


        印刷行業VOCs深度治理重點工作:


        1.宣貫落實VOCs管控政策與技術標準


        2013年國務院發布《大氣污染防治行動計劃》,提出“在石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷等行業實施揮發性有機物綜合整治”;2017年環保部發布《“十三五”揮發性有機物防治工作方案》,提出“包裝印刷行業排放總量減少30%以上,重點地區減少50%以上”。


        2019年以來出臺和正擬出臺的政策、標準主要有以下10項。


        ①排污許可證制度


        A.《固定污染源排污許可分類管理名錄(2019年版)》,2019年7月經生態環境部部務會議審議通過實施。對污染物產生量、排放量或者對環境的影響程度較大的排污單位,實行排污許可重點管理。對污染物產生量、排放量和對環境的影響程度較小的排污單位,實行排污許可簡化管理。對污染物產生量、排放量和對環境的影響程度很小的排污單位,實行排污登記管理。


        B. 《排污許可證申請與核發技術規范 印刷工業》(HJ 1066-2019),生態環境部2019年12月發布實施。標準規定了印刷行業排污單位排污許可證申請與核發的基本情況、填報要求、許可排放限值確定、合規判定的方法,以及自行監測、環境管理臺賬及排污許可證執行報告等環境管理要求。


        ②《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》環大氣(2019)53號,生態環境部2019年7月發布實施,對印刷行業深度治理具有重要指導意義。亮點:提出了“加強政策引導,企業采用符合國家低VOCs含量的涂料、油墨、膠黏劑等,排放濃度穩定達標且排放速率、排放績效等滿足國家相關規定的,相應生產工序可不要求建設末端治理設施。使用的原輔材料VOCs含量(質量比)低于10%的工序可不要求采取無組織排放收集措施”。這對印刷行業源頭替代,特別對平版印刷源頭全替代具有較大激勵推動作用。


        ③《揮發性有機物無組織排放控制標準》(GB37822-2019),生態環境部2019年6月發布實施,對印刷企業無組織排放深度治理具有較強指導性。亮點:明確了VOCs物料定義,即VOCs質量占比大于10%為VOCs物料,并提出,收集的廢氣中非甲烷總烴初始排放速率大于等于3kg/h(重點地區大于等于2kg/h)時,應配置VOCs處理設施,處理效率不應低于80%。采用的原輔材料符合國家有關低VOCs含量產品規定的除外。


        ④《印刷工業污染防治可行技術指南》(HJ1089-2020),生態環境部2020年1月發布實施。亮點:提出源頭預防技術15項;末端治理技術兩類(回收、燃燒)6項組合技術,是實踐較為成熟的按印刷工藝分類確定的VOCs防治技術,為印刷企業推進深度治理提供了技術路線指引。


        ⑤《油墨中揮發性有機化合物(VOCs)含量的限值》(GB38507-2020),國家標準化管理委員會2020年3月發布。亮點:規定了各類油墨中VOCs含量的限值,明確規定,水性油墨、膠印油墨、能量固化油墨為低VOCs含量油墨。


        ⑥《清洗劑揮發性有機化合物含量限值》(GB38508-2020),國家標準化管理委員會2020年3月發布。亮點:規定了各類清洗劑中VOCs含量的限值,規定水基、半水基(VOCs含量100g/L)為低VOCs含量清洗劑。


        ⑦《工作場所有害因素職業接觸限值-第一部分:化學有害因素》(GBZ2.1-2019),國家衛生健康委員會2019年8月發布,2020年4月1日起實施。標準與企業職工身體健康息息相關,明確規定了工作場所空氣中化學有害因素職業接觸限值。筆者認為,使用有機溶劑物料的印刷企業應對該標準高度重視,特別是使用溶劑型油墨的印刷企業,如若作業現場濃度超標,關乎的不僅是環保問題還有職工健康的大問題。


        印刷行業VOCs深度治理之路 任重道遠(圖1)


        ⑧《印刷工業大氣污染物排放標準》,生態環境部已公開征求意見,2020年5月通過專家評審,年內將發布。亮點:非甲烷總烴排放限值70mg/m3;非甲烷總烴特別排放限值50mg/m3;TVOC排放限值100mg/m3;TVOC特別排放限值70mg/m3(國家出臺檢測標準后在凹版印刷、平版印刷中的印鐵制罐實施,不再監控非甲烷總烴)。地方可決定采用更嚴的地方標準。


        ⑨《包裝印刷業有機廢氣治理工程技術規范》,生態環境部環辦標征函(2020)23號,已征求意見,年內將發布實施。規范針對包裝印刷企業VOCs末端治理工程制訂了技術規范,將結束治理工程建設無規可循的現狀。


        ⑩《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》,生態環境部特急件、環辦便函(2020)141號,已征求意見,近期將發布實施。方案對下一步印刷行業VOCs深度治理、精準治理、科學治理提出管控新政策與技術新要求。


        上述出臺和擬出臺的2個方案、7個標準,以及許可證制度,構成了印刷行業VOCs管控政策體系、標準體系,是印刷行業下一步推進VOCs深度治理應該遵循的。特別是《攻堅方案》,印刷企業要認真學習落實,準確把握工作方向與重點。


        特別一提的是,今年4月23日,浙江省大氣污染防治辦公室印發了《浙江省2020年細顆粒物和臭氧“雙控雙減”實施方案》,提出了“季節性污染VOCs強化減排方案” “季節性污染VOCs強化減排正面清單”,提供了使用低(無)VOCs含量原輔材料清單(因當前技術水平所限,將VOCs含量大于10%的水性涂料、水性油墨視為低(無)VOCs含量原輔材料列入清單),重點行業VOCs高效處理設施清單。方案明確提出,采用清單內的低VOCs含量原輔材料,或VOCs高效處理設施,符合正面清單者,可進入“白名單”,可不實行錯峰生產。筆者認為,浙江出臺的這項政策,目標導向正確,技術邏輯清晰,符合企業實際,實事求是接地氣。


        2.采用高效適用的治理技術


        ①印刷行業VOCs防治方針、目標、路徑。方針:穩定達標排放、高效經濟適用;目標:深度治理到位,綠色持續發展;路徑:全面排查,摸清底數,選對技術,精準施治。


        ②印刷行業VOCs防治可行技術。生態環境部立項,北京市環境科學院牽頭,中國印工協等多家社會組織、研究機構、各類企業參與,歷經兩年調研編制了《印刷工業污染防治可行技術指南》,于今年1月發布實施,可作為行業深度治理的技術指引。


        VOCs防治總體思路,見圖1。


        印刷行業VOCs深度治理之路 任重道遠(圖2)

        VOCs防治可行技術清單(列入指南21項技術)。

        平版印刷:列入了6項防治可行技術,5項預防技術,1項治理技術。

        凹版印刷:列入了4項防治可行技術,包括預防技術和治理技術。

        凸版印刷:列入了3項防治可行技術,包括預防技術和治理技術。

        絲網印刷:列入了1項防治可行技術,為預防技術。

        復合、涂布:列入了5項防治可行技術,包括預防技術和治理技術。

        上光:列入了2項防治可行技術,均為預防技術。

        21項防治可行技術(見表2)按照每種技術選3個案例,連續運行1年以上,第三方檢測達標排放,具有可靠性。企業可結合本企業實際參考應用。


        印刷行業VOCs深度治理之路 任重道遠(圖3)


        3.印刷行業兩大類企業VOCs深度治理指引


        ①平版出版物、紙制品包裝企業深度治理重點,在于源頭全替代。


        過去幾年,采用平版印刷方式的中小印刷企業主要采用活性炭、光氧催化、等離子等治理技術,而有實力的大企業則采用活性炭吸附+熱空氣脫附+催化氧化的方式,著力于末端治理。兩者的實際治理效果均不理想,前者因低效(無效)被許多地方要求停用,后者因“大馬拉小車”而導致運行成本高,能源消耗大,會產生二次污染。


        近年來,有些企業開始實施源頭替代,效果良好。如北京印刷企業采用低VOCs含量的油墨、膠黏劑、潤版液、洗車水、橡皮布自動清洗,測試無水印刷,VOCs減排效果顯著,排放量大幅下降。


        現引用兩則北京印刷協會調研了解的案例。


        案例1:產值4億元的企業,采用低VOCs含量(0.48%)油墨、無醇潤版液、環保洗車水,加強現場密閉措施,VOCs產生量由2015年的143噸降至2018年的25噸,減少了82.52%。按產生量理論折算排放濃度,2015年為205.1mg/m3;2018年為35.85mg/m3;實際檢測治理設施入口非甲烷總烴濃度低于北京地標,出口為0.36mg/m3。


        案例2:產值3.3億元的企業,采用低VOCs含量(0.16%)油墨、免酒精潤版液、環保洗車水,使用環保紙、預涂膜、水性光油等,VOCs產生量由2015年的75.58噸降至2018年的21.36噸,減少71.74%。


        通過調研可以得出結論:源頭全面替代、過程嚴控到位,可實現穩定達標排放;末端治理尚無經濟適用可行技術,并可能產生二次污染。


        中國印工協VOCs治理委員會和北京印刷協會積極組織開展膠印企業源頭全替代示范工作,目前除洗車水外,其他物料均有低VOCs替代品,因而研發應用低VOCs含量洗車水將是下一步攻關重點。根據生態環境部政策方案與相關標準規定,膠印企業若可以實現低VOCs物料全替代,那么就可以不用采取無組織排放收集措施、配套建設末端治理設施,被停產限產,而“獲得解放”,行業同仁應努力實現之。


        ②凹印軟包裝企業深度治理要三管齊下,在印刷源頭替代、無組織排放管控方面下功夫,因地因事制宜配套建設高效適用末端處理設施。


        重點推進塑料軟包裝印刷企業深度治理路線圖。


        a. 盡可能采用低VOCs油墨等物料,在源頭削減與替代上下功夫,繼續大力推廣無溶劑復合、水性膠黏劑復合,批量使用低VOCs含量(30%以下)水性油墨。


        b. 按無組織排放控制標準,加強過程管控,提高廢氣收集率,改善廢氣收集系統,重點對印刷車間、印刷設備(墨槽)實施有效密閉、收集、處理措施。


        c. 配套建設高效適用的末端治理設施,如減風增濃+燃燒設施(RTO、RCO、TO、CO),適合回收的可采用吸附濃縮+冷凝回收;與水性油墨印刷配套的處理回收設備。


        d. 建章立制,加強運行管理,強化自行檢測監控,重點大型企業在線監測。加強重污染天氣應急減排分級管控。


        大力推進軟包裝企業凹印源頭替代是重中之重。


        軟包裝企業是印刷行業VOCs排放的主力軍,其采用的凹版印刷,使用的是溶劑型油墨,估算VOCs年產生量約為35萬~40萬噸;采用的干法復合工序,使用的是溶劑型膠黏劑,VOCs產生量原與凹版印刷基本相當,但由于近年來無溶劑復合、水性膠黏劑復合被大力推廣使用,因此VOCs減排約50%以上。目前,由于凹版印刷水性油墨替代進度遲緩,因此其成為軟包裝行業源頭替代的堵點和短板。水性油墨應用難,主要是由于技術水平、生產效率、印品質量、應用成本等方面的限制,政策激勵不足,以及由此產生的認識偏差,而認識偏差反過來又阻礙了替代進程,使軟包裝企業對水性油墨替代處于心有疑慮,裹足不前的狀態。


        近年來,中國印工協VOCs治理委員會組織油墨、制版、印刷設備、環保治理、軟包裝企業聯合攻關,在重點區域選擇示范企業“埋頭苦干”,研發應用,努力打造水性油墨應用技術系統集成標桿企業。目前,水性油墨已可在常規結構的軟包裝產品上批量應用。筆者認為:水性油墨的研發應用確有相當難度,需要一個較長的時間過程,但溶劑型凹版油墨替代既關乎綠色環保更關乎職工健康,事關重大,有責任感的業內同仁應當堅定不移,堅持不懈干起來,干下去。筆者建議:目前,可先從白墨開始批量應用,白墨產品技術成熟、成本低、用量大(約40%~50%),替代后無組織排放減排量約40%,可達作業現場職業衛生標準,綜合使用成本比溶劑型油墨低,經濟、社會效果明顯。下一步再擴大示范,大力推動,加快替代步伐,打通最大“堵點”,補齊最矮“短板”。


        (作者單位為中國印刷及設備器材工業協會VOCs治理工作委員會)


        文章摘自:北極星VOCs在線微信公眾號

        圖片來源于網絡

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