印刷版材生产废水循环经济探讨
1中和水回收利用标准
由于印版生产过程中版材冲洗用水目前并未建立相应的国家或行业标准，这也给中和水回收利用带来了很大的技术难题。行业内常见的冲版用水是一次水通过离子交换器去除硬度后获得，但版基处理质量易受原水水质波动的影响。因此确定一套合理的冲版用水水质标准不但是印版生产行业开展好循环经济工作的必要条件，对于版材产品质量的提升也有着至关重要的意义。冲版用水的作用是将经过酸碱工艺槽后的版基表面酸性、碱性残液冲洗干净。主要的目的就是“去脏”，因此对用水的要求就是本身洁净并且不会造成版基的二次污染。为达到水质本身洁净的要求首先就应该控制浊度，借鉴《工业锅炉水质标准》（GB1576-2008）中对除盐水浊度的要求浊度可选择≤1NTU。对于水质pH值的要求，由于冲版用水本身就是用来冲洗版基表面酸碱残液，所以可适当放宽至6.5~8.5。对版基造成的二次污染可分为物化性污染和生物性污染两类。其中物化性污染主要是水中的硬度、盐分等物质附着在版基后经干燥而产生的微小固体（因硬度产生的结垢和盐类的结晶体）造成的脏点。生物性污染主要是水中的COD、营养性物质如氨氮、磷盐、细菌使水中滋生藻类等物质干燥后附着在版基表面造成白点的现象。因此对冲版用水还需要控制以下指标：借鉴《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）和《瓶（桶）装饮用水卫生标准》（GB19298-2003）、《饮用净水水质标准》（CJ94-2005）、《工业锅炉水质标准》（GB1576-2008）中对各类指标的要求。事实上在冲版用水指标里，对版材质量起到重要影响的指标是浊度、菌落总数和溶解性总固体。因此要想将处理后的冲洗中和水回收利用到生产中去主要目标就是降低水中上述三项指标的含量。
2中水回收利用控制技术
2.1浊度控制技术
对于浊度可以选择过滤的方法改善出水效果。常见的过滤器有:机械过滤器、筛网过滤器和叠片自动过滤器。经过絮凝沉淀、纤维球过滤后的冲洗废水本身水质浊度条件就已经很好。筛网过滤器属于表层过滤，过滤精度小在进一步控制出水浊度上已经无能为力。机械过滤器（无阀滤池、纤维球过滤器、BMF过滤器）虽然能够做到深层过滤，但投资大维护麻烦，作为提高出水水质设备成本上不具备优势。盘式过滤器可以提供最高高达5μ的过滤精度。它还具有彻底高效的反洗效果，只需10~20s就能完成每个过滤单元的反清洗。并能够全自动运行，连续出水，几乎不需要日常维护。
2.2细菌控制技术
对于细菌可采用消毒方法对细菌进行灭活，近年来常见的消毒手段有氯化（Chlorine）消毒、二氧化氯（ChlorineDioxide）消毒、紫外线（UV）消毒、臭氧（O3）消毒等几类方法。说明了各种消毒工艺的优缺点。上述前3种消毒方式均因安全性或向水中引入新的污染物质而不适用于本行业的中和水回收利用杀菌灭活。而紫外消毒具有接触时间短，杀菌效率高，不改变水的物理化学性质，不产生残留物质和不良异味的优点，操作使用极其方便，只需要定期清洗，更换紫外灯管即可。作为印版生产企业回用水处理系统的一个环节，紫外消毒后的中和水管道长度较短，而且为全封闭系统管路，中途并没有旁支引入新的污染源，只要保证好中和水处理系统出水的洁净度就可以避免藻类在印刷板材生产线冲洗水槽内大量繁殖。
2.3溶解性总固体控制技术
溶解性总固体（TDS）是溶解在水中的无机和有机物的总称，其主要成分是钙、镁、钠、钾离子和碳酸离子、碳酸氢离子、氯离子、硫酸离子等，这些离子的粒径一般在0.5~5nm以下。从现有的技术手段来看，对于溶解性总固体的去除随着膜技术的日益发展已经不存在任何问题。根据分离膜的分离原理和推动力不同，可将其分为微孔膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜等。膜的孔径一般为微米级甚至纳米级，反渗透膜甚至纳滤膜已经可以进行高价离子级别的分离。膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。纳滤膜的运行压力一般3.5~30bar。二价以上盐脱除95%~98%，一价盐脱除50%~90%。对于印版企业处理后的冲洗废水中的硫酸根、钙、镁离子及部分低价离子可以达到良好的去除效果。由于处理后的冲洗废水中溶解性总固体主要是由钙离子、钠离子、铝离子、硫酸根、氯离子、磷酸根等构成，从上图中可以看到纳滤已经可以完全满足去除水中的硬度、硫酸根、磷酸根等高价离子，对于单价离子（主要是钠、氯离子）则需要利用反渗透完成。由于印版行业冲洗废水处理出水盐分含量高、成分复杂，单纯使用反渗透进行处理膜容易被堵塞，造成产水量下降，处理效率低下，因此可以考虑多级膜处理工艺。综合上述分析，印版生产行业冲洗废水处理后作为冲版水回收利用到生产中去，在技术上完全可以得到保证。
3中和水回收利用方案
由于冲洗废水处理后的浊度主要来自于水中悬浮的胶体物，粒径一般在10~1000nm，细菌等物质的粒径一般在100~1000nm，利用膜法处理完全可以去除以上两种污染物。但也要注意到，滤膜本身是一种娇贵的过滤介质，当水中存在较大的颗粒物质时，容易产生污堵或者划伤膜，对膜本身造成不可修复的伤害。因此预处理就显得尤为重要，大部分水处理系统中膜系统运行不好都和前期预处理有直接的关系。因此不能单纯为了节约投资成本，而把所有微粒的去除任务寄托在纳滤甚至反渗透上去。纤维球过滤器配合叠片过滤器作为进入膜系统的预处理还是具有较高的安全保证的。按照印版行业废水处理的现状和出水水质，为了能够稳定连续达到生产用水的要求，可采用预处理+双膜法作为主体工艺。首先采用叠片过滤器对废水进行过滤处理，去除水中大部分悬浮物和大颗粒机械固体杂质，以达到降低污染性能的目的。然后通过紫外消毒设备对水中可能存在的微生物进行灭活，防止因细菌滋生对膜元件表面产生粘膜造成的污堵。预处理后的水进入膜处理单元，为减轻反渗透单元的运行压力，更适宜先利用纳滤膜除去一部分盐类。废水先通过纳滤处理，去除水中的微生物代谢产物、硬度、高价盐类及一部分钠、氯离子。纳滤产水进入反渗透系统，可有效保证反渗透系统进水的SDI小于1，极大的延长膜清洗周期，减少清洗废水排放量，从而达到延长其运行寿命的目的。上述工艺方案中，关键点是盘式过滤器、纳滤膜、反渗透膜的选择。为保证下级纳滤系统的正常运行可选择过滤精度为10μ。纳滤膜可选择陶氏纳滤膜NF90，印版企业冲洗废水处理系统受到酸碱废液出水、生产线树脂交换器再生出水的冲击较易发生TDS波动，采用NF90纳滤膜可将TDS脱除率稳定在85%左右，利于下级反渗透膜的运行。反渗透膜可采用陶氏生产的BW30-365FR抗污染反渗透膜元件，它适合于含盐量约10000mg/l以下的给水，可减少有机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条件下的性能和化学清洗的恢复性能。
4结论
随着膜技术的日益成熟，印刷板材生产废水的循环利用在技术和经济上已经不存在任何障碍，如果控制好前级废水处理系统的出水效果，按照上述方案采用上述处理工艺建设一座处理水量100t/h的废水处理装置，投资约250~300万元，运行成本应小于2.5元/t水。两年半左右就能收回投资。更重要的是废水处理出水的水质要远好于生产线现有树脂交换产水质量，利用它进行版材冲洗将对稳定印刷版材产品质量做出较高贡献，同时因污水排放量减少而产生的社会效益更是无法估量。
作者：王昂 王凤 吴丹 单位：乐凯华光印刷科技有限公司
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