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    印刷行业VOCs深度治理之路 任重道远

    2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》,印刷行业被列入了综治重点行业,VOCs治理成为了行业的首要任务。六年多来,行业企业砥砺前行,做了大量工作,VOCs治理取得阶段性成果,但因种种原因,治理工作仍未到位,推进印刷行业VOCs深度治理势在必行。

    印刷行业VOCs污染概况

    改革开放以后,我国印刷行业快速发展,现规模已居全球第二位。相关统计数据显示,2018年有各类印刷企业9.8万家,营业收入超1.37万亿元,增长4.34%。其中:包装印刷营业收入为10686.45亿元,增长5.05%,占比77.84%,企业约5万家;出版物印刷营业收入为1711.51亿元, 企业8900余家;其他印刷营业收入为1120.75亿元。包装印刷是印刷行业的一个主要分支,按承印材料可分为纸制品包装印刷、塑料包装印刷、金属包装印刷和其他类包装印刷;按印刷工艺可分为平版印刷、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷等。

    印刷企业的VOCs排放主要产生于油墨、胶黏剂、润版液、清洗剂、上光油、涂布液等物料。至于生产过程中的VOCs排放量,一直没有精准的统计数据,且各方依据相关资料估算的数据也有差异,约在75万~120万吨。据笔者所知,2018年我国油墨产量为70万吨,其中,溶剂型凹版油墨占比近40%,其VOCs含量占比为65%~75%,且在使用时还要添加溶剂,如塑料软包装薄膜凹版印刷要添加1~1.5倍之多,同时,塑料软包装印刷过程中的干法复合工序会使用溶剂型胶黏剂,其VOCs排放量与凹版印刷基本相当。以上述因素估算,塑料软包装VOCs排放量约在70万~80万吨,是包装印刷VOCs排放的主力军。胶印油墨在我国油墨产量中的占比达40%多,但其VOCs占比很低,胶印生产过程中,润版液、洗车水的VOCs产生量相比油墨多些,但与凹版印刷VOCs产生量差异极大,因此,有些地方把采用平版印刷工艺的出版物印刷、纸制品包装印刷列为治理重点是不恰当的,误戴的“重污染”的帽子应当被摘掉。为此,中国印刷及设备器材工业协会一直利用各种机会反复向国家相关部门说明行业分类及污染排放的实际情况,努力正本清源。2019年6月生态环境部发布的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中已明确:包装印刷中的塑料软包装印刷、印铁制罐是综合治理的重点。

    印刷行业VOCs治理成果与问题

    印刷行业VOCs综合治理起步于2013年,可以说是朦胧中起步,推进中探路,探路中治理。行业企业认识逐步提升深化,国家管控政策陆续出台渐成体系,企业治理着力于末端治理设施,大中型规上企业基本完成,小微企业还在整合中推进,源头替代正在全面展开,行业VOCs控制减排初见成效,“十三五”行业VOCs总量减排目标基本实现。

    就目前印刷行业VOCs治理情况来看,确还存在一些问题,尤其中小企业问题突出,有较大改善提升空间,推进深度治理完全必要。主要是以下几点。

    1.分类指导不够精确;管控政策、标准不够精准。

    近年来,各地相关部门对印刷行业VOCs治理工作高度重视,但由于其对行业的认知不够清晰,对“印刷”“包装印刷”产品分类、工艺分类、工序分类缺乏明晰、准确的概念,特别是VOCs排放基础数据统计体系、VOCs管控监测体系不完整,因而造成底数不清,尚未做到分类管控、精准施策、科学治理,这就导致了“一刀切”。此外,因印刷行业排放老国标过时,新国标未出台,故2015年以来,10余个省市陆续出台了印刷行业VOCs排放地方标准,且有些标准可谓全球最严,涉及排放浓度、使用原辅材料要求、工艺操作要求,乃至具体管理要求等,但一些规定因不切实际而难以实施,给企业造成了不尽合理的负担。总体看,政策供给约束性政策较多,激励性政策不足,资金支持政策更不足。

    2.源头削减力度不足;低VOCs物料研发应用缓慢。

    含VOCs原辅材料的使用是VOCs产生源,因思想认识不到位,技术水平、应用成本、政策激励不足等诸多因素,低VOCs含量原辅材料研发应用投入不足,企业源头削减替代积极性不够,进度迟缓。

    低VOCs物料研发应用缓慢,是当下VOCs治理过程中的问题之一

    3.过程控制差距较大;无组织逸散排放问题突出。

    虽然大气污染防治法和相关政策、标准针对VOCs无组织排放管控提出密闭、收集、处理等严格要求,但量大面广的印刷企业并未采取有效管控措施,尤其是中小微企业管理水平差,收集率低,逸散排放问题突出。

    4.末端治理简易低效;去除率和同步运行率低。

    我国VOCs治理起步较晚,市场准入门槛低,加之监管能力不足等因素,市场上的治理技术五花八门,治污设施建设质量良莠不齐,为抢生意、降成本,应付治理、低效治理等现象凸显。据中国印工协VOCs治理委员会、北京印刷协会调研,京津冀地区中小印刷企业中,采用低温等离子、光催化、单一活性炭等低效治理设施的企业约为八成,治污效果较差,安全风险高。由于设计不规范、系统不匹配等原因,一些大企业即使选择了高效治理技术,但仍存在投资运行费用高、无组织排放、去除率低等问题。部分企业生产设备与治污设施同步运行率低,有的企业甚至为节约费用停运治污设施。

    5.全过程管控不规范;运行管理监测不到位。

    有效的VOCs治理需要全面加强过程管控、监测,以及精细化管理,但目前企业普遍存在管理制度、操作规程不健全、不落实,自测能力不足等问题。总体来看,VOCs监测工作尚处于起步阶段,企业自行监测质量普遍不高,点位设置、采样方式不规范,监测时段代表性不强,第三方监测也不尽到位。

    印刷行业VOCs深度治理重点工作

    1.宣贯落实VOCs管控政策与技术标准

    2013年国务院发布《大气污染防治行动计划》,提出“在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治”;2017年环保部发布《“十三五”挥发性有机物防治工作方案》,提出“包装印刷行业排放总量减少30%以上,重点地区减少50%以上”。

    2019年以来出台和正拟出台的政策、标准主要有以下10项。

    ①排污许可证制度

    A.《固定污染源排污许可分类管理名录(2019年版)》,2019年7月经生态环境部部务会议审议通过实施。对污染物产生量、排放量或者对环境的影响程度较大的排污单位,实行排污许可重点管理。对污染物产生量、排放量和对环境的影响程度较小的排污单位,实行排污许可简化管理。对污染物产生量、排放量和对环境的影响程度很小的排污单位,实行排污登记管理。

    B. 《排污许可证申请与核发技术规范 印刷工业》(HJ 1066-2019),生态环境部2019年12月发布实施。标准规定了印刷行业排污单位排污许可证申请与核发的基本情况、填报要求、许可排放限值确定、合规判定的方法,以及自行监测、环境管理台账及排污许可证执行报告等环境管理要求。

    ②《重点行业挥发性有机物综合治理方案》环大气(2019)53号,生态环境部2019年7月发布实施,对印刷行业深度治理具有重要指导意义。亮点:提出了“加强政策引导,企业采用符合国家低VOCs含量的涂料、油墨、胶黏剂等,排放浓度稳定达标且排放速率、排放绩效等满足国家相关规定的,相应生产工序可不要求建设末端治理设施。使用的原辅材料VOCs含量(质量比)低于10%的工序可不要求采取无组织排放收集措施”。这对印刷行业源头替代,特别对平版印刷源头全替代具有较大激励推动作用。

    ③《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019),生态环境部2019年6月发布实施,对印刷企业无组织排放深度治理具有较强指导性。亮点:明确了VOCs物料定义,即VOCs质量占比大于10%为VOCs物料,并提出,收集的废气中非甲烷总烃初始排放速率大于等于3kg/h(重点地区大于等于2kg/h)时,应配置VOCs处理设施,处理效率不应低于80%。采用的原辅材料符合国家有关低VOCs含量产品规定的除外。

    ④《印刷工业污染防治可行技术指南》(HJ1089-2020),生态环境部2020年1月发布实施。亮点:提出源头预防技术15项;末端治理技术两类(回收、燃烧)6项组合技术,是实践较为成熟的按印刷工艺分类确定的VOCs防治技术,为印刷企业推进深度治理提供了技术路线指引。

    ⑤《油墨中挥发性有机化合物(VOCs)含量的限值》(GB38507-2020),国家标准化管理委员会2020年3月发布。亮点:规定了各类油墨中VOCs含量的限值,明确规定,水性油墨、胶印油墨、能量固化油墨为低VOCs含量油墨。

    ⑥《清洗剂挥发性有机化合物含量限值》(GB38508-2020),国家标准化管理委员会2020年3月发布。亮点:规定了各类清洗剂中VOCs含量的限值,规定水基、半水基(VOCs含量100g/L)为低VOCs含量清洗剂。

    ⑦《工作场所有害因素职业接触限值-第一部分:化学有害因素》(GBZ2.1-2019),国家卫生健康委员会2019年8月发布,2020年4月1日起实施。标准与企业职工身体健康息息相关,明确规定了工作场所空气中化学有害因素职业接触限值。笔者认为,使用有机溶剂物料的印刷企业应对该标准高度重视,特别是使用溶剂型油墨的印刷企业,如若作业现场浓度超标,关乎的不仅是环保问题还有职工健康的大问题。


    ⑧《印刷工业大气污染物排放标准》,生态环境部已公开征求意见,2020年5月通过专家评审,年内将发布。亮点:非甲烷总烃排放限值70mg/m3;非甲烷总烃特别排放限值50mg/m3;TVOC排放限值100mg/m3;TVOC特别排放限值70mg/m3(国家出台检测标准后在凹版印刷、平版印刷中的印铁制罐实施,不再监控非甲烷总烃)。地方可决定采用更严的地方标准。

    ⑨《包装印刷业有机废气治理工程技术规范》,生态环境部环办标征函(2020)23号,已征求意见,年内将发布实施。规范针对包装印刷企业VOCs末端治理工程制订了技术规范,将结束治理工程建设无规可循的现状。

    ⑩《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,生态环境部特急件、环办便函(2020)141号,已征求意见,近期将发布实施。方案对下一步印刷行业VOCs深度治理、精准治理、科学治理提出管控新政策与技术新要求。

    上述出台和拟出台的2个方案、7个标准,以及许可证制度,构成了印刷行业VOCs管控政策体系、标准体系,是印刷行业下一步推进VOCs深度治理应该遵循的。特别是《攻坚方案》,印刷企业要认真学习落实,准确把握工作方向与重点。

    特别一提的是,今年4月23日,浙江省大气污染防治办公室印发了《浙江省2020年细颗粒物和臭氧“双控双减”实施方案》,提出了“季节性污染VOCs强化减排方案” “季节性污染VOCs强化减排正面清单”,提供了使用低(无)VOCs含量原辅材料清单(因当前技术水平所限,将VOCs含量大于10%的水性涂料、水性油墨视为低(无)VOCs含量原辅材料列入清单),重点行业VOCs高效处理设施清单。方案明确提出,采用清单内的低VOCs含量原辅材料,或VOCs高效处理设施,符合正面清单者,可进入“白名单”,可不实行错峰生产。笔者认为,浙江出台的这项政策,目标导向正确,技术逻辑清晰,符合企业实际,实事求是接地气。

    2.采用高效适用的治理技术

    ①印刷行业VOCs防治方针、目标、路径。方针:稳定达标排放、高效经济适用;目标:深度治理到位,绿色持续发展;路径:全面排查,摸清底数,选对技术,精准施治。

    ②印刷行业VOCs防治可行技术。生态环境部立项,北京市环境科学院牵头,中国印工协等多家社会组织、研究机构、各类企业参与,历经两年调研编制了《印刷工业污染防治可行技术指南》,于今年1月发布实施,可作为行业深度治理的技术指引。

    VOCs防治总体思路,见图1。


    VOCs防治可行技术清单(列入指南21项技术)。

    平版印刷:列入了6项防治可行技术,5项预防技术,1项治理技术。

    凹版印刷:列入了4项防治可行技术,包括预防技术和治理技术。

    凸版印刷:列入了3项防治可行技术,包括预防技术和治理技术。

    丝网印刷:列入了1项防治可行技术,为预防技术。

    复合、涂布:列入了5项防治可行技术,包括预防技术和治理技术。

    上光:列入了2项防治可行技术,均为预防技术。

    21项防治可行技术(见表2)按照每种技术选3个案例,连续运行1年以上,第三方检测达标排放,具有可靠性。企业可结合本企业实际参考应用。


    3.印刷行业两大类企业VOCs深度治理指引

    ①平版出版物、纸制品包装企业深度治理重点,在于源头全替代。

    过去几年,采用平版印刷方式的中小印刷企业主要采用活性炭、光氧催化、等离子等治理技术,而有实力的大企业则采用活性炭吸附+热空气脱附+催化氧化的方式,着力于末端治理。两者的实际治理效果均不理想,前者因低效(无效)被许多地方要求停用,后者因“大马拉小车”而导致运行成本高,能源消耗大,会产生二次污染。

    近年来,有些企业开始实施源头替代,效果良好。如北京印刷企业采用低VOCs含量的油墨、胶黏剂、润版液、洗车水、橡皮布自动清洗,测试无水印刷,VOCs减排效果显著,排放量大幅下降。

    现引用两则北京印刷协会调研了解的案例。

    案例1:产值4亿元的企业,采用低VOCs含量(0.48%)油墨、无醇润版液、环保洗车水,加强现场密闭措施,VOCs产生量由2015年的143吨降至2018年的25吨,减少了82.52%。按产生量理论折算排放浓度,2015年为205.1mg/m3;2018年为35.85mg/m3;

    实际检测治理设施入口非甲烷总烃浓度低于北京地标,出口为0.36mg/m3。

    案例2:产值3.3亿元的企业,采用低VOCs含量(0.16%)油墨、免酒精润版液、环保洗车水,使用环保纸、预涂膜、水性光油等,VOCs产生量由2015年的75.58吨降至2018年的21.36吨,减少71.74%。

    通过调研可以得出结论:源头全面替代、过程严控到位,可实现稳定达标排放;末端治理尚无经济适用可行技术,并可能产生二次污染。

    中国印工协VOCs治理委员会和北京印刷协会积极组织开展胶印企业源头全替代示范工作,目前除洗车水外,其他物料均有低VOCs替代品,因而研发应用低VOCs含量洗车水将是下一步攻关重点。根据生态环境部政策方案与相关标准规定,胶印企业若可以实现低VOCs物料全替代,那么就可以不用采取无组织排放收集措施、配套建设末端治理设施,被停产限产,而“获得解放”,行业同仁应努力实现之。

    ②凹印软包装企业深度治理要三管齐下,在印刷源头替代、无组织排放管控方面下功夫,因地因事制宜配套建设高效适用末端处理设施。

    重点推进塑料软包装印刷企业深度治理路线图。

    a. 尽可能采用低VOCs油墨等物料,在源头削减与替代上下功夫,继续大力推广无溶剂复合、水性胶黏剂复合,批量使用低VOCs含量(30%以下)水性油墨。

    b. 按无组织排放控制标准,加强过程管控,提高废气收集率,改善废气收集系统,重点对印刷车间、印刷设备(墨槽)实施有效密闭、收集、处理措施。

    c. 配套建设高效适用的末端治理设施,如减风增浓+燃烧设施(RTO、RCO、TO、CO),适合回收的可采用吸附浓缩+冷凝回收;与水性油墨印刷配套的处理回收设备。

    d. 建章立制,加强运行管理,强化自行检测监控,重点大型企业在线监测。加强重污染天气应急减排分级管控。

    大力推进软包装企业凹印源头替代是重中之重。

    软包装企业是印刷行业VOCs排放的主力军,其采用的凹版印刷,使用的是溶剂型油墨,估算VOCs年产生量约为35万~40万吨;采用的干法复合工序,使用的是溶剂型胶黏剂,VOCs产生量原与凹版印刷基本相当,但由于近年来无溶剂复合、水性胶黏剂复合被大力推广使用,因此VOCs减排约50%以上。目前,由于凹版印刷水性油墨替代进度迟缓,因此其成为软包装行业源头替代的堵点和短板。水性油墨应用难,主要是由于技术水平、生产效率、印品质量、应用成本等方面的限制,政策激励不足,以及由此产生的认识偏差,而认识偏差反过来又阻碍了替代进程,使软包装企业对水性油墨替代处于心有疑虑,裹足不前的状态。

     

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