潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)裝置綠色膠印之星

楊偉柱 廖志浩 稅俊

在膠印實(shí)際生產(chǎn)中，為使印版的空白部分保持良好的親水性，防止油墨向空白部分?jǐn)U散，保證印版的水墨平衡，需要使用到潤(rùn)版液。按照2008年8月1日起正式實(shí)施的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，潤(rùn)版液污水應(yīng)屬于HW42廢有機(jī)溶劑類廢棄物，具有T毒性，屬于危險(xiǎn)廢棄物，必須按照國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢棄物的處理要求交由具有危廢物處理資質(zhì)的回收企業(yè)進(jìn)行處理，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大危害。

目前，針對(duì)潤(rùn)版液污水的處理，有條件的印刷企業(yè)建立了專門的污水處理工程，將其與生活污水一同處理，而絕大部分印刷企業(yè)并未處理而是直接排放，造成了環(huán)境污染。廣東省自2010年已率先強(qiáng)制實(shí)施首個(gè)印刷業(yè)污染物排放地方標(biāo)準(zhǔn)《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》，并且正在逐漸加大處罰力度，這就迫使印刷企業(yè)對(duì)潤(rùn)版液污水處理裝置進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)。

為響應(yīng)國(guó)家綠色印刷的號(hào)召，廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與廣州綠印家環(huán)保科技有限公司共同研制了潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)裝置。該裝置不僅有效解決了潤(rùn)版液后的廢液循環(huán)利用問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了廢液零排放、綠色印刷、健康印刷等目標(biāo)，而且減少了以往需在膠印過(guò)程中頻繁更換潤(rùn)版液所耗費(fèi)的作業(yè)時(shí)間和資源，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。下面，筆者將對(duì)潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)裝置的設(shè)計(jì)原理、主要結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)介紹，供大家參考。

設(shè)計(jì)原理

目前，膠印企業(yè)的潤(rùn)版液污水中主要包括以下成分：油墨、潤(rùn)版液添加劑（表面活性劑、乙二醇、丙三醇、醋酸鈉等）、酒精、水以及紙毛、粉塵等污染物。過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)最主要的控制參數(shù)為：電導(dǎo)率800～1200μs/cm，pH值4.5～5.5，表面張力0.04～0.07N/m。從過(guò)濾要求的指標(biāo)參數(shù)來(lái)看，物理過(guò)濾手段即能達(dá)到目的，所以本裝置采用現(xiàn)代凈水技術(shù)和工藝，將其改造后應(yīng)用到膠印企業(yè)中。

現(xiàn)代凈水技術(shù)和工藝的核心是過(guò)濾材料的選擇，只要選擇合適的濾材，并進(jìn)行合理的裝置設(shè)計(jì)，采用過(guò)濾器與印刷水箱“并”連，不間斷地對(duì)水箱中的潤(rùn)版液進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾，就能使?jié)櫚嬉簳r(shí)刻保持干凈，適合印刷要求，實(shí)現(xiàn)零排放。過(guò)濾的要求為：潤(rùn)版液中的有效成分可以通過(guò)，雜質(zhì)不能通過(guò)，而是應(yīng)當(dāng)被吸附在濾芯中；保持過(guò)濾后潤(rùn)版液的pH值和表面張力等指標(biāo)符合印刷要求。最后，還要充分考慮該過(guò)濾循環(huán)裝置安裝和使用成本低廉，以及對(duì)不同規(guī)模膠印企業(yè)的適用性原則。

1.濾材的選擇

通過(guò)對(duì)濾材市場(chǎng)的充分調(diào)研，參考了上海維格拉印刷器材有限公司開發(fā)的以微孔陶瓷為濾芯的過(guò)濾裝置，以及上海川鼎國(guó)際貿(mào)易有限公司張步堂提出的利用中空纖維式MBR膜過(guò)濾循環(huán)潤(rùn)版液的研究成果，選取了目前幾種主流的濾材，包括PP棉濾芯、壓縮活性炭、微孔陶瓷、中空纖維超濾膜、中空纖維式MBR膜進(jìn)行試驗(yàn)篩選，得出以下結(jié)論：

（1）除壓縮活性炭的吸附功能對(duì)過(guò)濾后潤(rùn)版液參數(shù)影響較大外，其他4種濾材均能達(dá)到良好的過(guò)濾效果，過(guò)濾后潤(rùn)版液的pH值、電導(dǎo)率和表面張力均在印刷標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，符合預(yù)期目標(biāo)。

（2）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的過(guò)濾試驗(yàn)，微孔陶瓷濾芯和普通中空纖維超濾膜的孔隙堵塞較嚴(yán)重，其中微孔陶瓷濾芯的回收利用比較復(fù)雜，普通中空纖維超濾膜雖然可以反沖洗，但是反沖洗不徹底、材料成本高。

（3）中空纖維式MBR膜是膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，雖然過(guò)濾效果好，但仍然存在對(duì)堵塞敏感、膜造價(jià)高、能耗高等缺點(diǎn)，不太適合很多中小型印刷企業(yè)的應(yīng)用。

（4）采用孔徑為0.5μm的PP棉濾芯，過(guò)濾效果好，孔隙堵塞情況較好，而且價(jià)格低廉。對(duì)過(guò)濾效果、使用成本、產(chǎn)業(yè)化投入可行性等因素綜合考慮，初步選定PP棉濾芯作為過(guò)濾裝置的核心濾材。

2.濾材使用壽命的測(cè)試

將孔徑為0.5μm的PP棉濾芯的過(guò)濾器放在某印刷企業(yè)車間進(jìn)行實(shí)地使用壽命的測(cè)試，通過(guò)車間技術(shù)人員記錄使用情況，單根PP棉濾芯的使用壽命（微孔被堵塞）約為7～8天。

3.濾芯數(shù)量的確定

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中潤(rùn)版液的使用量，綜合考慮過(guò)濾循環(huán)裝置的安裝位置及體積（與原水箱的匹配），確定同時(shí)使用8根濾芯，經(jīng)實(shí)際測(cè)試使用周期延長(zhǎng)至3個(gè)月以上，按市場(chǎng)價(jià)每次更換成本約300元，達(dá)到預(yù)期性價(jià)比。

4.運(yùn)行流程設(shè)計(jì)

過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計(jì)圖如圖1所示。參考了現(xiàn)代凈水技術(shù)，過(guò)濾循環(huán)裝置使用二級(jí)過(guò)濾方式，一級(jí)采用孔徑為1μm的PP棉濾芯作為前置過(guò)濾器，主要去除粒徑較粗的顆粒，二級(jí)采用8根孔徑為0.5μm的柱狀PP棉濾芯，去除粒徑較小的顆粒。

5.自動(dòng)控制功能設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，采用電子感應(yīng)壓力表（如圖2所示）實(shí)現(xiàn)過(guò)濾裝置的更換濾芯自動(dòng)提醒功能。

主要結(jié)構(gòu)

1.核心過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)

為配合柱狀PP棉濾芯的形狀，有效利用空間，過(guò)濾循環(huán)裝置核心過(guò)濾器采用圓筒狀過(guò)濾桶結(jié)構(gòu)。過(guò)濾桶使用上下兩級(jí)過(guò)濾方式，上面的前置過(guò)濾器設(shè)計(jì)成圓桶形過(guò)濾籃，內(nèi)放置填充了孔徑為1μm的PP棉濾袋，下面的二級(jí)過(guò)濾器設(shè)計(jì)成圓弧形，安置了8根孔徑為0.5μm的柱狀PP棉濾芯。過(guò)濾桶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

整個(gè)過(guò)濾桶采用全密閉結(jié)構(gòu)，過(guò)濾水由上端流入，自下端流出。過(guò)濾桶下方設(shè)有機(jī)架，機(jī)架內(nèi)安裝有自吸磁力泵。

2.外觀結(jié)構(gòu)

為使過(guò)濾循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，特對(duì)其外觀進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并在外部設(shè)置了智能數(shù)顯壓力表，能根據(jù)過(guò)濾桶的壓力監(jiān)測(cè)濾芯使用情況，并亮燈提示更換濾芯。過(guò)濾循環(huán)裝置外觀如圖4所示。

過(guò)濾效果及性能測(cè)試

取水樣進(jìn)行測(cè)試，各參數(shù)同樣符合印刷要求，在生產(chǎn)中使用，效果很好。過(guò)濾前后印刷機(jī)水箱中水況的對(duì)比圖如圖5所示。

此工藝流程可過(guò)濾掉潤(rùn)版液污水中的無(wú)用成分，可過(guò)濾粒徑小于1μm的顆粒，保留其印刷所需的有效成分，使經(jīng)過(guò)過(guò)濾的潤(rùn)版液滿足高質(zhì)量印刷的要求，潤(rùn)版液不再需要定期更換。

效益分析

下面，以一臺(tái)對(duì)開四色膠印機(jī)安裝一臺(tái)綠印家GPSTAR1000潤(rùn)版液過(guò)濾系統(tǒng)為例，對(duì)潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)裝置進(jìn)行效益分析。

1.直接成本節(jié)約

潤(rùn)版液原液的使用成本節(jié)約4500元/年；酒精潤(rùn)版液使用成本節(jié)約25920元/年；換液過(guò)版紙成本節(jié)約4000元/年；污水處理費(fèi)節(jié)約15000元/年；1年節(jié)約總成本不低于49420元。

2.其他效益

水箱經(jīng)過(guò)濾后，潤(rùn)版液長(zhǎng)期保持清潔，印刷機(jī)可在相對(duì)低的水位進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，可節(jié)約油墨；可以減少油墨和紙粉在橡皮布上的堆積，延長(zhǎng)橡皮布的使用壽命；可減少膠輥上的“鏡面”現(xiàn)象，延長(zhǎng)膠輥的使用壽命。此外，還包括降低換水人工費(fèi)，企業(yè)不停歇作業(yè)增加的經(jīng)濟(jì)效益等。（本項(xiàng)目來(lái)源：廣東省科技廳省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目《膠印潤(rùn)版液全自動(dòng)配方過(guò)濾系統(tǒng)開發(fā)研究及產(chǎn)業(yè)化》，項(xiàng)目編號(hào)：2011B090400364）