印刷版材生產廢水迴圈經濟探討論文

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1中和水回收利用標準

印刷版材生產廢水迴圈經濟探討論文

由於印版生產過程中版材沖洗用水目前並未建立相應的國家或行業標準,這也給中和水回收利用帶來了很大的技術難題。行業內常見的衝版用水是一次水通過離子交換器去除硬度後獲得,但版基處理質量易受原水水質波動的影響。因此確定一套合理的衝版用水水質標準不但是印版生產行業開展好迴圈經濟工作的必要條件,對於版材產品質量的提升也有著至關重要的意義。衝版用水的作用是將經過酸鹼工藝槽後的版基表面酸性、鹼性殘液沖洗乾淨。主要的目的就是“去髒”,因此對用水的要求就是本身潔淨並且不會造成版基的二次汙染。為達到水質本身潔淨的要求首先就應該控制濁度,借鑑《工業鍋爐水質標準》(GB1576-2008)中對除鹽水濁度的要求濁度可選擇≤1NTU。對於水質pH值的要求,由於衝版用水本身就是用來沖洗版基表面酸鹼殘液,所以可適當放寬至6.5~8.5。對版基造成的二次汙染可分為物化性汙染和生物性汙染兩類。其中物化性汙染主要是水中的硬度、鹽分等物質附著在版基後經乾燥而產生的微小固體(因硬度產生的結垢和鹽類的結晶體)造成的髒點。生物性汙染主要是水中的COD、營養性物質如氨氮、磷鹽、細菌使水中滋生藻類等物質乾燥後附著在版基表面造成白點的現象。因此對衝版用水還需要控制以下指標:借鑑《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)和《瓶(桶)裝飲用水衛生標準》(GB19298-2003)、《飲用淨水水質標準》(CJ94-2005)、《工業鍋爐水質標準》(GB1576-2008)中對各類指標的要求。事實上在衝版用水指標裡,對版材質量起到重要影響的指標是濁度、菌落總數和溶解性總固體。因此要想將處理後的沖洗中和水回收利用到生產中去主要目標就是降低水中上述三項指標的含量。

2中水回收利用控制技術

2.1濁度控制技術

對於濁度可以選擇過濾的方法改善出水效果。常見的過濾器有:機械過濾器、篩網過濾器和疊片自動過濾器。經過絮凝沉澱、纖維球過濾後的`沖洗廢水本身水質濁度條件就已經很好。篩網過濾器屬於表層過濾,過濾精度小在進一步控制出水濁度上已經無能為力。機械過濾器(無閥濾池、纖維球過濾器、BMF過濾器)雖然能夠做到深層過濾,但投資大維護麻煩,作為提高出水水質裝置成本上不具備優勢。盤式過濾器可以提供最高高達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。並能夠全自動執行,連續出水,幾乎不需要日常維護。

2.2細菌控制技術

對於細菌可採用消毒方法對細菌進行滅活,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缺點。上述前3種消毒方式均因安全性或向水中引入新的汙染物質而不適用於本行業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性質,不產生殘留物質和不良異味的優點,操作使用極其方便,只需要定期清洗,更換紫外燈管即可。作為印版生產企業回用水處理系統的一個環節,紫外消毒後的中和水管道長度較短,而且為全封閉系統管路,中途並沒有旁支引入新的汙染源,只要保證好中和水處理系統出水的潔淨度就可以避免藻類在印刷板材生產線沖洗水槽內大量繁殖。

2.3溶解性總固體控制技術

溶解性總固體(TDS)是溶解在水中的無機和有機物的總稱,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。從現有的技術手段來看,對於溶解性總固體的去除隨著膜技術的日益發展已經不存在任何問題。根據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奈米級,反滲透膜甚至納濾膜已經可以進行高價離子級別的分離。膜元件的脫鹽率在其製造成形時就已確定,脫鹽率的高低取決於膜元件表面超薄脫鹽層的緻密度,脫鹽層越緻密脫鹽率越高,同時產水量越低。納濾膜的執行壓力一般3.5~30bar。二價以上鹽脫除95%~98%,一價鹽脫除50%~90%。對於印版企業處理後的沖洗廢水中的硫酸根、鈣、鎂離子及部分低價離子可以達到良好的去除效果。由於處理後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、磷酸根等構成,從上圖中可以看到納濾已經可以完全滿足去除水中的硬度、硫酸根、磷酸根等高價離子,對於單價離子(主要是鈉、氯離子)則需要利用反滲透完成。由於印版行業沖洗廢水處理出水鹽分含量高、成分複雜,單純使用反滲透進行處理膜容易被堵塞,造成產水量下降,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,印版生產行業沖洗廢水處理後作為衝版水回收利用到生產中去,在技術上完全可以得到保證。

3中和水回收利用方案

由於沖洗廢水處理後的濁度主要來自於水中懸浮的膠體物,粒徑一般在10~1000nm,細菌等物質的粒徑一般在100~1000nm,利用膜法處理完全可以去除以上兩種汙染物。但也要注意到,濾膜本身是一種嬌貴的過濾介質,當水中存在較大的顆粒物質時,容易產生汙堵或者劃傷膜,對膜本身造成不可修復的傷害。因此預處理就顯得尤為重要,大部分水處理系統中膜系統執行不好都和前期預處理有直接的關係。因此不能單純為了節約投資成本,而把所有微粒的去除任務寄託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入膜系統的預處理還是具有較高的安全保證的。按照印版行業廢水處理的現狀和出水水質,為了能夠穩定連續達到生產用水的要求,可採用預處理+雙膜法作為主體工藝。首先採用疊片過濾器對廢水進行過濾處理,去除水中大部分懸浮物和大顆粒機械固體雜質,以達到降低汙染效能的目的。然後通過紫外消毒裝置對水中可能存在的微生物進行滅活,防止因細菌滋生對膜元件表面產生粘膜造成的汙堵。預處理後的水進入膜處理單元,為減輕反滲透單元的執行壓力,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物、硬度、高價鹽類及一部分鈉、氯離子。納濾產水進入反滲透系統,可有效保證反滲透系統進水的SDI小於1,極大的延長膜清洗週期,減少清洗廢水排放量,從而達到延長其執行壽命的目的。上述工藝方案中,關鍵點是盤式過濾器、納濾膜、反滲透膜的選擇。為保證下級納濾系統的正常執行可選擇過濾精度為10μ。納濾膜可選擇陶氏納濾膜NF90,印版企業沖洗廢水處理系統受到酸鹼廢液出水、生產線樹脂交換器再生出水的衝擊較易發生TDS波動,採用NF90納濾膜可將TDS脫除率穩定在85%左右,利於下級反滲透膜的執行。反滲透膜可採用陶氏生產的BW30-365FR抗汙染反滲透膜元件,它適合於含鹽量約10000mg/l以下的給水,可減少有機物及微生物在膜表面的吸附,大大提高了膜元件在高生物汙堵條件下的效能和化學清洗的恢復效能。

4結論

隨著膜技術的日益成熟,印刷板材生產廢水的迴圈利用在技術和經濟上已經不存在任何障礙,如果控制好前級廢水處理系統的出水效果,按照上述方案採用上述處理工藝建設一座處理水量100t/h的廢水處理裝置,投資約250~300萬元,執行成本應小於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要遠好於生產線現有樹脂交換產水質量,利用它進行版材沖洗將對穩定印刷版材產品質量做出較高貢獻,同時因汙水排放量減少而產生的社會效益更是無法估量。