楊偉柱 廖志浩 稅俊

在膠印實際生產(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擴散，保證印版的水墨平衡，需要使用到潤版液。按照2008年8月1日起正式實施的《國家危險廢物名錄》，潤版液污水應(yīng)屬于HW42廢有機溶劑類廢棄物，具有T毒性，屬于危險廢棄物，必須按照國家規(guī)定的危險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)進行處理，否則會對環(huán)境造成極大危害。

目前，針對潤版液污水的處理，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年已率先強制實施首個印刷業(yè)污染物排放地方標準《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》，并且正在逐漸加大處罰力度，這就迫使印刷企業(yè)對潤版液污水處理裝置進行技術(shù)改造和升級。

為響應(yīng)國家綠色印刷的號召，廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與廣州綠印家環(huán)?？萍加邢薰竟餐兄屏藵櫚嬉哼^濾循環(huán)裝置。該裝置不僅有效解決了潤版液后的廢液循環(huán)利用問題，實現(xiàn)了廢液零排放、綠色印刷、健康印刷等目標，而且減少了以往需在膠印過程中頻繁更換潤版液所耗費的作業(yè)時間和資源，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。下面，筆者將對潤版液過濾循環(huán)裝置的設(shè)計原理、主要結(jié)構(gòu)等進行詳細介紹，供大家參考。

設(shè)計原理

目前，膠印企業(yè)的潤版液污水中主要包括以下成分：油墨、潤版液添加劑（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。從過濾要求的指標參數(shù)來看，物理過濾手段即能達到目的，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)和工藝的核心是過濾材料的選擇，只要選擇合適的濾材，并進行合理的裝置設(shè)計，采用過濾器與印刷水箱“并”連，不間斷地對水箱中的潤版液進行循環(huán)過濾，就能使?jié)櫚嬉簳r刻保持干凈，適合印刷要求，實現(xiàn)零排放。過濾的要求為：潤版液中的有效成分可以通過，雜質(zhì)不能通過，而是應(yīng)當被吸附在濾芯中；保持過濾后潤版液的pH值和表面張力等指標符合印刷要求。最后，還要充分考慮該過濾循環(huán)裝置安裝和使用成本低廉，以及對不同規(guī)模膠印企業(yè)的適用性原則。

1.濾材的選擇

通過對濾材市場的充分調(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濾裝置，以及上海川鼎國際貿(mào)易有限公司張步堂提出的利用中空纖維式MBR膜過濾循環(huán)潤版液的研究成果，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膜進行試驗篩選，得出以下結(jié)論：

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

（2）經(jīng)過一段時間的過濾試驗，微孔陶瓷濾芯和普通中空纖維超濾膜的孔隙堵塞較嚴重，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)，雖然過濾效果好，但仍然存在對堵塞敏感、膜造價高、能耗高等缺點，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，過濾效果好，孔隙堵塞情況較好，而且價格低廉。對過濾效果、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棉濾芯作為過濾裝置的核心濾材。

2.濾材使用壽命的測試

將孔徑為0.5μm的PP棉濾芯的過濾器放在某印刷企業(yè)車間進行實地使用壽命的測試，通過車間技術(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)合實際生產(chǎn)中潤版液的使用量，綜合考慮過濾循環(huán)裝置的安裝位置及體積（與原水箱的匹配），確定同時使用8根濾芯，經(jīng)實際測試使用周期延長至3個月以上，按市場價每次更換成本約300元，達到預(yù)期性價比。

4.運行流程設(shè)計

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

5.自動控制功能設(shè)計

為實現(xiàn)自動控制功能，采用電子感應(yīng)壓力表（如圖2所示）實現(xiàn)過濾裝置的更換濾芯自動提醒功能。

主要結(jié)構(gòu)

1.核心過濾器的結(jié)構(gòu)

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

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

2.外觀結(jié)構(gòu)

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

過濾效果及性能測試

取水樣進行測試，各參數(shù)同樣符合印刷要求，在生產(chǎn)中使用，效果很好。過濾前后印刷機水箱中水況的對比圖如圖5所示。

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

效益分析

下面，以一臺對開四色膠印機安裝一臺綠印家GPSTAR1000潤版液過濾系統(tǒng)為例，對潤版液過濾循環(huán)裝置進行效益分析。

1.直接成本節(jié)約

潤版液原液的使用成本節(jié)約4500元/年；酒精潤版液使用成本節(jié)約25920元/年；換液過版紙成本節(jié)約4000元/年；污水處理費節(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)過濾后，潤版液長期保持清潔，印刷機可在相對低的水位進行運轉(zhuǎn)，可節(jié)約油墨；可以減少油墨和紙粉在橡皮布上的堆積，延長橡皮布的使用壽命；可減少膠輥上的“鏡面”現(xiàn)象，延長膠輥的使用壽命。此外，還包括降低換水人工費，企業(yè)不停歇作業(yè)增加的經(jīng)濟效益等。（本項目來源：廣東省科技廳省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目《膠印潤版液全自動配方過濾系統(tǒng)開發(fā)研究及產(chǎn)業(yè)化》，項目編號：2011B090400364）