綠色印刷綜合整治方案研究

孔 恒

(廣西真龍彩印包裝有限公司，廣西 賀州 542700)

隨著環(huán)境問題越來越顯現(xiàn)，綠色生產(chǎn)方式越來越受到人們的重視。印刷治理需要從源頭治理、過程控制、末端治理上協(xié)同工作，才能實現(xiàn)印刷治理一體化。一體化技術(shù)包含原輔料標準化控制、印刷生產(chǎn)過程控制、印刷尾氣處理、印刷末端廢液回收，采取符合企業(yè)自身生產(chǎn)及發(fā)展條件的措施，實現(xiàn)印刷綜合治理。

印刷包裝業(yè)污染主要體現(xiàn)在揮發(fā)性有機物的排放、印刷模切造成的粉塵、印刷不揮發(fā)性油墨混合液、重金屬、噪音、油墨組分及生產(chǎn)固體廢舊物和生活污染，歸納為印刷流程，污染產(chǎn)生源為原輔料及印刷過程產(chǎn)生，本文主要從原輔料及印刷過程論述印刷污染的治理。

1 污染物治理理論

印刷污染產(chǎn)生量：

(1)

式中：E0，m為統(tǒng)計期內(nèi)單個源項i污染物產(chǎn)生量。

(2)

式中：E污染物為統(tǒng)計期內(nèi)污染物排放量；E0,m為統(tǒng)計期內(nèi)源項m污染物產(chǎn)生量；D0,m為統(tǒng)計期內(nèi)源項m污染物去除量。由上兩式可知控制污染物產(chǎn)生量及增加污染物去除量可以減少污染物排放。

2 原輔料標準化控制

在印刷包裝企業(yè)中，油墨、紙張、潤版液、溶劑等是印刷工藝的重要原輔材料，是印刷是否順利的重要因素，也是印刷過程產(chǎn)生污染物的重要來源。印刷原輔料控制主要有以下幾個方面。

2.1 印刷油墨控制

油墨是目前印刷工業(yè)最大的污染源，印刷油墨由顏料、連結(jié)劑、溶劑、輔助劑組成，其中有機溶劑和重金屬元素對人體損害嚴重。有些油墨印刷產(chǎn)生的有機揮發(fā)物通過光化學反應形成霧氣，嚴重污染大氣環(huán)境，影響人們健康。

使用環(huán)保油墨可以一定程度上減少污染物排放，環(huán)保油墨主要有水性墨、大豆基、UV墨、水性UV墨和一些醇溶性墨。環(huán)保型油墨從以下方面降低了有機物排放，水性油墨使用水替換有機溶劑，從而減少揮發(fā)性有機物排放；大豆基原料為大豆油，不含揮發(fā)性有機物；UV墨、水性UV墨成分無揮發(fā)性有機物；一些醇溶性油墨采用對環(huán)境污染小的溶劑例如乙醇作為溶劑，減少了揮發(fā)性有機物的排放，同時環(huán)保油墨重金屬含量在低限量范圍內(nèi)。環(huán)保型油墨應用主要受干燥方式及制版、上墨技術(shù)限制，易出現(xiàn)干燥不均勻、色差等質(zhì)量缺陷，印刷包裝企業(yè)從開發(fā)專色印刷技術(shù)、色彩管理系統(tǒng)等來實現(xiàn)環(huán)保型油墨色彩的穩(wěn)定，從開發(fā)新型制版技術(shù)、油墨烘干復合技術(shù)、印版清潔技術(shù)等新工藝及印刷技術(shù)，提升印刷品物理性能，使得環(huán)保型油墨得到實際應用。國內(nèi)深圳深日油墨有限公司、汕頭東風印刷股份有限公司、珠海市樂通化工股份有限公司等研發(fā)的環(huán)保型油墨在印刷性能上符合高精度印刷性能要求，推廣使用低毒、低溶劑殘留、低環(huán)境污染的水性油墨和UV油墨用于印刷生產(chǎn)，滿足綠色印刷需要。

2.2 原紙控制

研發(fā)環(huán)保型紙張用于印刷生產(chǎn)，市場上有很多環(huán)保型紙張可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙張，例如大地紙，其他環(huán)境認證的原紙，有些合成紙具有良好的環(huán)保性和耐久性，印刷性能與涂布紙相當，這種紙不僅省墨、無毒，而且防水。我公司研發(fā)大地紙生產(chǎn)真龍(真男兒)、真龍(巴馬天成)系列產(chǎn)品，使用環(huán)境認證白卡紙、轉(zhuǎn)移紙等進行印刷生產(chǎn)，從原紙使用上控制污染源。通過開發(fā)環(huán)保紙印刷技術(shù)及工藝，提升環(huán)保紙著色性能及符合印刷的物理性能，制造出符合標準的印刷產(chǎn)品。

2.3 潤版液控制

使用傳統(tǒng)潤版液存在化學物質(zhì)污染和VOCs排放問題，研發(fā)“自來水膠印系統(tǒng)”等新技術(shù)或使用環(huán)保型潤版液替代傳統(tǒng)潤版液，通過使用膠印水過濾系統(tǒng)，在印刷過程中節(jié)約潤版液及水，延長潤版液更換周期，從而減少給環(huán)境帶來的污染。20世紀80年代本DAICM工業(yè)株式會社開發(fā)潤版液循環(huán)過濾技術(shù)，通過外置獨立的一套循環(huán)過濾裝置，對水箱中的潤版液進行循環(huán)過濾，使?jié)櫚嬉罕３智鍧崳_到低排放、低環(huán)境污染等效果。

其他原輔材料包括電化鋁、油墨稀釋溶劑等，行業(yè)建立印刷原輔材料衛(wèi)生標準，企業(yè)對原輔材料嚴格進行進廠檢測，超出衛(wèi)生指標的材料限制使用，從源頭上控制污染物產(chǎn)生。

3 印刷生產(chǎn)過程控制

印刷生產(chǎn)過程中污染物主要有廢紙、廢氣、廢液、廢渣。生產(chǎn)過程中企業(yè)設(shè)立專門的廢紙存放位置，產(chǎn)品模切使用半清廢或全清廢進行后加工。與人工清廢相比，半清廢可以減少15%的生產(chǎn)時間，全清廢可以減少25%的生產(chǎn)時間，清廢技術(shù)的應用，車間環(huán)境及人員健康得到極大改善。廢紙的綜合管理及控制廢紙屑的產(chǎn)生，確保環(huán)境達標及員工健康。企業(yè)與原材料商推出增強產(chǎn)品實用性和可回收利用的新型包裝印刷品。

廢氣控制為：加強廢氣收集與處理，對油墨、膠黏劑等有機原輔材料調(diào)配和使用等環(huán)節(jié)，采取車間環(huán)境密閉負壓改造、安裝高效集氣裝置等措施，加強廢氣收集。對轉(zhuǎn)運、儲存等環(huán)節(jié)，實行密閉措施，減少無組織排放。采取循環(huán)風烘干技術(shù)用于產(chǎn)品烘干，減少廢氣排放。收集的廢氣采取吸附回收、吸附燃燒等高效治理設(shè)施進行綜合化工處理設(shè)計，確保穩(wěn)定達標排放。開發(fā)UV無溶劑凹版印刷技術(shù)，膠印推廣LED冷光源固化技術(shù)，通過高新技術(shù)結(jié)合生產(chǎn)工藝，減少廢氣產(chǎn)生。有害物質(zhì)敞露存放的散發(fā)量計算公式[1]：

Gs=(5.38+4.1V)PH·F·M0.5

(3)

式中：Gs——有害物質(zhì)的散發(fā)量，g/h

V——車間或室內(nèi)風速，m/s

PH——有害物質(zhì)在室溫時的飽和蒸氣壓，mmHg

F——有害物質(zhì)的敞露面積，m2

M——有害物質(zhì)的分子量

5.38、4.1——常數(shù)

生產(chǎn)時設(shè)置合理的工藝參數(shù)，利用環(huán)保性能佳的油墨、潤版液、酒精、洗車水及裝訂車間膠，控制有害物質(zhì)散發(fā)量。

廢液控制方法為規(guī)范液體物料儲存，研發(fā)溶劑回收工藝，利用溶劑回收裝置對使用后的溶劑進行回收再利用。廢渣實行集中存放，統(tǒng)一由相關(guān)部門或環(huán)保單位處理。

印刷企業(yè)推廣環(huán)保柔印技術(shù)[2]，開發(fā)凹印轉(zhuǎn)柔印技術(shù)，柔印在印刷材料、設(shè)備及工藝上體現(xiàn)出了優(yōu)秀的環(huán)保性能，具有低投人、高產(chǎn)出，環(huán)境性能好等優(yōu)點，柔印技術(shù)配套環(huán)保型油墨、封閉式雙刮墨刀傳墨系統(tǒng)、激光制版等柔印工藝，實現(xiàn)印刷業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。膠印生產(chǎn)開發(fā)無水膠印技術(shù)，無水膠印[3]技術(shù)不需要使用潤版液、水、酒精或酒精類溶液，減少了污染源的排放。依據(jù)企業(yè)自身條件，綜合分析清潔生產(chǎn)[4]實施方案，通過使用清潔能源、物料，購買先進設(shè)備，采取綜合管理等辦法，提高物料利用率，減少印刷過程污染物排放。日本在環(huán)保印刷上走在前列，通過利用光能發(fā)電、變更廢液、廢料處理方法，回收系列生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢料并對一些物料進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程廢料低排放。

4 印刷尾氣處理

廢氣主要來自印刷車間的油墨、潤版液、酒精、洗車水及裝訂車間膠類揮發(fā)，印刷企業(yè)根據(jù)自身排放的廢氣性質(zhì)選擇合適的廢氣治理工藝及設(shè)施。實測法尾氣計算公式如下[5]：

(4)

D去除,i=(C進口，i-C出口，i)×Qi×ti

(5)

式中：C削減——污染物統(tǒng)計期內(nèi)尾氣削減量，kg

D去除,i——污染處理設(shè)施i的尾氣去除量，kg

C進口，i——污染處理設(shè)施i進口的尾氣排放濃度，kg/m3

C出口，i——污染處理設(shè)施i出口的尾氣排放濃度，kg/m3

Qi——污染處理設(shè)施i的尾氣量，m3/h

ti——核算期生產(chǎn)時間，h

包裝印刷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣如具有風量小、濃度較高、成分單一的特點，可以采用活性炭纖維吸附加上水蒸氣脫附再生回收技術(shù)及活性炭顆粒吸附配合氮氣保護再生回收技術(shù)，通過提純回收溶劑實現(xiàn)再利用。包裝印刷廢氣如大部分為大風量、低濃度的有機廢氣，具有成分復雜，回收價值低的特點，可以選擇旋流板塔加過濾器加沸石濃縮轉(zhuǎn)輪設(shè)備加蓄熱式焚化爐加熱能回收多渠道處理有機廢氣，實現(xiàn)達標排放，目前蓄熱式焚燒技術(shù)用的較成熟的是RTO廢氣處理蓄熱式焚燒技術(shù)。凹印機實施LEL減風和區(qū)域封閉改造，實現(xiàn)凹印機揮發(fā)性有機物有效治理，膠印車間膠印機、絲印機、單凹機等對排風系統(tǒng)進行改造，并按照氣體回收設(shè)備，實現(xiàn)車間、倉庫、調(diào)墨房等場地廢棄綜合治理。廢氣治理過程中利用抽風機收集廢氣，統(tǒng)一經(jīng)過處理后排放。

5 印刷末端廢液回收

在我國印刷行業(yè)中，包裝印刷業(yè)成為近年最具成長性的行業(yè)之一，并連續(xù)以10%～12%的速度增長，但隨之而來的廢水污染問題已成為印刷業(yè)健康發(fā)展的瓶頸之一。印刷廢水主要分為生產(chǎn)廢水、生活污水，生產(chǎn)廢水主要來自印前制版車間廢沖版水及印刷車間更換的廢潤版液、油墨槽清洗等，生活廢水主要來自食堂清洗廢水、清洗儀器設(shè)備廢水。水污染物基準水量排放濃度計算公式[6]：

(6)

式中：ρ基——水污染物基準水量排放濃度，mg/L

Q總——排水總量，m3

Yi——第i種產(chǎn)品的產(chǎn)量，噸產(chǎn)品

Qi基——第i種產(chǎn)品的單位產(chǎn)品基準排水量，m3/t

ρ實——實測水污染物濃度，mg/L

若Q總與∑Yi·Qi基比值小于1，以水污染物實測濃度作為判定排放是否達標的依據(jù)。

普通生活廢水的COD接近800 mg/L，而印刷廢水的COD超過2000 mg/L，廢水處理難度大。印刷廢水包括生產(chǎn)廢水前處理、生產(chǎn)及生活廢水綜合處理兩部分，生產(chǎn)廢水前處理是對廢水進行預處理的措施，是保證整個印刷廢水處理工藝穩(wěn)定達標的前提條件。印刷生產(chǎn)及生活廢水綜合處理是水處理的核心部分，包括厭氧池、電解池、好氧池、生物反應器、紫外消毒器、過濾器，初沉池，接觸氧化池，污泥池等，企業(yè)依據(jù)自身排放物及排放濃度、生產(chǎn)場所占地面積等，合理設(shè)計污水處理系統(tǒng)，進行廢水COD等關(guān)鍵指標數(shù)字化監(jiān)控，使ρ為標準范圍值。

印刷企業(yè)結(jié)合自身實際情況，配置溶劑回收設(shè)備，對溶劑進行回收再利用。

水性油墨如具有高COD、高色度及高懸浮物等特色，可選用絮凝脫色方法，通過廢水處理后廢水能夠到達清洗循環(huán)用水要求。

圖1 綠色印刷一體化圖

膠印產(chǎn)生的油墨污水具有色度高、COD高等特點，難以用生物化學法處理的特點，可選用光催化氧化法處理膠印油墨廢水，首先對膠印油墨廢水進行混凝預處理，降低油墨廢水濁度，然后采用光催化氧化法降解膠印油墨廢水，尋求光催化氧化法[7]處理膠印油墨廢水的最優(yōu)條件。

6 綠色包裝印刷

綠色印刷是采用環(huán)保材料和工藝，印刷過程中產(chǎn)生污染少、節(jié)約資源和能源，印刷品廢棄后易于回收再利用再循環(huán)、可自然降解、對生態(tài)環(huán)境影響小的一種新型印刷方式。實施綠色印刷是我國印刷業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。綠色化、數(shù)字化、智能化是印刷業(yè)未來發(fā)展方向。實施綠色印刷促進了節(jié)能減排印刷業(yè)不是污染大戶，通過實施綠色印刷，采用環(huán)保材料、工藝及裝備，能夠持續(xù)降低印刷過程能耗和“三廢”排放。

綠色印刷技術(shù)主要包括印前制版控制技術(shù)、印刷過程控制技術(shù)、包裝過程控制技術(shù)，在印前制版方面，有免化學處理與免沖洗版等新技術(shù)，印刷過程控制技術(shù)采用從源頭控制、工藝設(shè)備革新，使用紙袋油墨、集中供墨系統(tǒng)等，采取循環(huán)墨罐等方式，降低廢棄物產(chǎn)生，包裝過程控制采用數(shù)字化、智能化包裝，使用環(huán)保材料作為包裝用材，大大節(jié)約了包裝材料的使用，同時VOCs方面也得到了控制。

7 結(jié) 語

我國印刷業(yè)同質(zhì)化競爭的問題日益突出，環(huán)保問題已成為約束產(chǎn)業(yè)動力轉(zhuǎn)換的重要因素。因此，綠色環(huán)保發(fā)展已成為行業(yè)共識。實施綠色環(huán)保印刷無疑是印刷業(yè)主動適應行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，謀求更大發(fā)展的戰(zhàn)略，實施綠色印刷是我國印刷業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。包裝印刷界要從戰(zhàn)略的高度去認識，用全局的視野去把握發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要性和緊迫性，進一步增強自覺性和責任感。