印刷版材生產(chǎn)廢水循環(huán)經(jīng)濟(jì)探討

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1中和水回收利用標(biāo)準(zhǔn)

由于印版生產(chǎn)過程中版材沖洗用水目前并未建立相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這也給中和水回收利用帶來了很大的技術(shù)難題。行業(yè)內(nèi)常見的沖版用水是一次水通過離子交換器去除硬度后獲得，但版基處理質(zhì)量易受原水水質(zhì)波動的影響。因此確定一套合理的沖版用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不但是印版生產(chǎn)行業(yè)開展好循環(huán)經(jīng)濟(jì)工作的必要條件，對于版材產(chǎn)品質(zhì)量的提升也有著至關(guān)重要的意義。沖版用水的作用是將經(jīng)過酸堿工藝槽后的版基表面酸性、堿性殘液沖洗干凈。主要的目的就是“去臟”，因此對用水的要求就是本身潔凈并且不會造成版基的二次污染。為達(dá)到水質(zhì)本身潔凈的要求首先就應(yīng)該控制濁度，借鑒《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB1576-2008）中對除鹽水濁度的要求濁度可選擇≤1NTU。對于水質(zhì)pH值的要求，由于沖版用水本身就是用來沖洗版基表面酸堿殘液，所以可適當(dāng)放寬至6.5~8.5。對版基造成的二次污染可分為物化性污染和生物性污染兩類。其中物化性污染主要是水中的硬度、鹽分等物質(zhì)附著在版基后經(jīng)干燥而產(chǎn)生的微小固體（因硬度產(chǎn)生的結(jié)垢和鹽類的結(jié)晶體）造成的臟點。生物性污染主要是水中的COD、營養(yǎng)性物質(zhì)如氨氮、磷鹽、細(xì)菌使水中滋生藻類等物質(zhì)干燥后附著在版基表面造成白點的現(xiàn)象。因此對沖版用水還需要控制以下指標(biāo)：借鑒《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）和《瓶（桶）裝飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB19298-2003）、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ94-2005）、《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB1576-2008）中對各類指標(biāo)的要求。事實上在沖版用水指標(biāo)里，對版材質(zhì)量起到重要影響的指標(biāo)是濁度、菌落總數(shù)和溶解性總固體。因此要想將處理后的沖洗中和水回收利用到生產(chǎn)中去主要目標(biāo)就是降低水中上述三項指標(biāo)的含量。

2中水回收利用控制技術(shù)

2.1濁度控制技術(shù)

對于濁度可以選擇過濾的方法改善出水效果。常見的過濾器有:機(jī)械過濾器、篩網(wǎng)過濾器和疊片自動過濾器。經(jīng)過絮凝沉淀、纖維球過濾后的沖洗廢水本身水質(zhì)濁度條件就已經(jīng)很好。篩網(wǎng)過濾器屬于表層過濾，過濾精度小在進(jìn)一步控制出水濁度上已經(jīng)無能為力。機(jī)械過濾器（無閥濾池、纖維球過濾器、BMF過濾器）雖然能夠做到深層過濾，但投資大維護(hù)麻煩，作為提高出水水質(zhì)設(shè)備成本上不具備優(yōu)勢。盤式過濾器可以提供最高高達(dá)5μ的過濾精度。它還具有徹底高效的反洗效果，只需10~20s就能完成每個過濾單元的反清洗。并能夠全自動運行，連續(xù)出水，幾乎不需要日常維護(hù)。

2.2細(xì)菌控制技術(shù)

對于細(xì)菌可采用消毒方法對細(xì)菌進(jìn)行滅活，近年來常見的消毒手段有氯化（Chlorine）消毒、二氧化氯（ChlorineDioxide）消毒、紫外線（UV）消毒、臭氧（O3）消毒等幾類方法。說明了各種消毒工藝的優(yōu)缺點。上述前3種消毒方式均因安全性或向水中引入新的污染物質(zhì)而不適用于本行業(yè)的中和水回收利用殺菌滅活。而紫外消毒具有接觸時間短，殺菌效率高，不改變水的物理化學(xué)性質(zhì)，不產(chǎn)生殘留物質(zhì)和不良異味的優(yōu)點，操作使用極其方便，只需要定期清洗，更換紫外燈管即可。作為印版生產(chǎn)企業(yè)回用水處理系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，紫外消毒后的中和水管道長度較短，而且為全封閉系統(tǒng)管路，中途并沒有旁支引入新的污染源，只要保證好中和水處理系統(tǒng)出水的潔凈度就可以避免藻類在印刷板材生產(chǎn)線沖洗水槽內(nèi)大量繁殖。

2.3溶解性總固體控制技術(shù)

溶解性總固體（TDS）是溶解在水中的無機(jī)和有機(jī)物的總稱，其主要成分是鈣、鎂、鈉、鉀離子和碳酸離子、碳酸氫離子、氯離子、硫酸離子等，這些離子的粒徑一般在0.5~5nm以下。從現(xiàn)有的技術(shù)手段來看，對于溶解性總固體的去除隨著膜技術(shù)的日益發(fā)展已經(jīng)不存在任何問題。根據(jù)分離膜的分離原理和推動力不同，可將其分為微孔膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲析膜、電滲析膜等。膜的孔徑一般為微米級甚至納米級，反滲透膜甚至納濾膜已經(jīng)可以進(jìn)行高價離子級別的分離。膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。納濾膜的運行壓力一般3.5~30bar。二價以上鹽脫除95%~98%，一價鹽脫除50%~90%。對于印版企業(yè)處理后的沖洗廢水中的硫酸根、鈣、鎂離子及部分低價離子可以達(dá)到良好的去除效果。由于處理后的沖洗廢水中溶解性總固體主要是由鈣離子、鈉離子、鋁離子、硫酸根、氯離子、磷酸根等構(gòu)成，從上圖中可以看到納濾已經(jīng)可以完全滿足去除水中的硬度、硫酸根、磷酸根等高價離子，對于單價離子（主要是鈉、氯離子）則需要利用反滲透完成。由于印版行業(yè)沖洗廢水處理出水鹽分含量高、成分復(fù)雜，單純使用反滲透進(jìn)行處理膜容易被堵塞，造成產(chǎn)水量下降，處理效率低下，因此可以考慮多級膜處理工藝。綜合上述分析，印版生產(chǎn)行業(yè)沖洗廢水處理后作為沖版水回收利用到生產(chǎn)中去，在技術(shù)上完全可以得到保證。

3中和水回收利用方案

由于沖洗廢水處理后的濁度主要來自于水中懸浮的膠體物，粒徑一般在10~1000nm，細(xì)菌等物質(zhì)的粒徑一般在100~1000nm，利用膜法處理完全可以去除以上兩種污染物。但也要注意到，濾膜本身是一種嬌貴的過濾介質(zhì)，當(dāng)水中存在較大的顆粒物質(zhì)時，容易產(chǎn)生污堵或者劃傷膜，對膜本身造成不可修復(fù)的傷害。因此預(yù)處理就顯得尤為重要，大部分水處理系統(tǒng)中膜系統(tǒng)運行不好都和前期預(yù)處理有直接的關(guān)系。因此不能單純?yōu)榱斯?jié)約投資成本，而把所有微粒的去除任務(wù)寄托在納濾甚至反滲透上去。纖維球過濾器配合疊片過濾器作為進(jìn)入膜系統(tǒng)的預(yù)處理還是具有較高的安全保證的。按照印版行業(yè)廢水處理的現(xiàn)狀和出水水質(zhì)，為了能夠穩(wěn)定連續(xù)達(dá)到生產(chǎn)用水的要求，可采用預(yù)處理+雙膜法作為主體工藝。首先采用疊片過濾器對廢水進(jìn)行過濾處理，去除水中大部分懸浮物和大顆粒機(jī)械固體雜質(zhì)，以達(dá)到降低污染性能的目的。然后通過紫外消毒設(shè)備對水中可能存在的微生物進(jìn)行滅活，防止因細(xì)菌滋生對膜元件表面產(chǎn)生粘膜造成的污堵。預(yù)處理后的水進(jìn)入膜處理單元，為減輕反滲透單元的運行壓力，更適宜先利用納濾膜除去一部分鹽類。廢水先通過納濾處理，去除水中的微生物代謝產(chǎn)物、硬度、高價鹽類及一部分鈉、氯離子。納濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，可有效保證反滲透系統(tǒng)進(jìn)水的SDI小于1，極大的延長膜清洗周期，減少清洗廢水排放量，從而達(dá)到延長其運行壽命的目的。上述工藝方案中，關(guān)鍵點是盤式過濾器、納濾膜、反滲透膜的選擇。為保證下級納濾系統(tǒng)的正常運行可選擇過濾精度為10μ。納濾膜可選擇陶氏納濾膜NF90，印版企業(yè)沖洗廢水處理系統(tǒng)受到酸堿廢液出水、生產(chǎn)線樹脂交換器再生出水的沖擊較易發(fā)生TDS波動，采用NF90納濾膜可將TDS脫除率穩(wěn)定在85%左右，利于下級反滲透膜的運行。反滲透膜可采用陶氏生產(chǎn)的BW30-365FR抗污染反滲透膜元件，它適合于含鹽量約10000mg/l以下的給水，可減少有機(jī)物及微生物在膜表面的吸附，大大提高了膜元件在高生物污堵條件下的性能和化學(xué)清洗的恢復(fù)性能。

4結(jié)論

隨著膜技術(shù)的日益成熟，印刷板材生產(chǎn)廢水的循環(huán)利用在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上已經(jīng)不存在任何障礙，如果控制好前級廢水處理系統(tǒng)的出水效果，按照上述方案采用上述處理工藝建設(shè)一座處理水量100t/h的廢水處理裝置，投資約250~300萬元，運行成本應(yīng)小于2.5元/t水。兩年半左右就能收回投資。更重要的是廢水處理出水的水質(zhì)要遠(yuǎn)好于生產(chǎn)線現(xiàn)有樹脂交換產(chǎn)水質(zhì)量，利用它進(jìn)行版材沖洗將對穩(wěn)定印刷版材產(chǎn)品質(zhì)量做出較高貢獻(xiàn)，同時因污水排放量減少而產(chǎn)生的社會效益更是無法估量。

作者：王昂 王鳳 吳丹 單位：樂凱華光印刷科技有限公司