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印刷厂废水、废气、粉尘的来源、危害、处理难点、解决方案及经典案例

印刷行业作为包装、出版、广告等领域的核心配套产业,其生产全流程会产生大量废水、废气与粉尘污染物。这些污染物并非来源于多个跨领域行业,核心来源是印刷企业自身的生产环节,同时其上下游配套的纸制品加工、油墨生产、印后加工等相关环节也会产生少量协同污染物。明确这类污染物的特点、危害,攻克处理难点并落地有效方案,不仅是印刷企业实现环保达标、可持续发展的关键,更是推动整个印刷行业绿色转型的核心任务。

一、 印刷厂废水、废气、粉尘的来源、特点和危害

(一)核心来源

废水来源:核心来自印刷生产的制版、印刷、清洗三大环节。制版环节中显影、蚀刻、脱膜等工序会产生含酸碱、重金属、感光树脂的废水;印刷环节中油墨渗漏、润版液更换会产生含大量有机颜料、溶剂的废水;设备及印版的清洗工序,会排出含有残留油墨、清洗剂、表面活性剂的高浓度废水。此外,车间地面冲洗水、生活污水等也会构成废水的辅助来源。

废气来源:主要产生于油墨调配、印刷烘干、印后加工过程。油墨调配时,稀释剂、助剂中的挥发性有机化合物会大量挥发;印刷机烘干系统运行时,油墨中的甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等 VOCs 会伴随高温快速释放;覆膜、上光等印后工序,会产生覆膜胶、上光油挥发的有机废气,部分企业还会因油墨变质、污水处理池未密闭产生恶臭气体。

粉尘来源:集中在纸张裁切、折页、装订及油墨研磨环节。纸张裁切与折页过程中,会产生大量纸质粉尘;装订环节的打孔、铣背工序会进一步加剧粉尘飞扬;油墨研磨时,炭黑、颜料等固体粉末会形成粉尘污染物,若车间通风不畅,极易在空气中积聚。

(二)核心特点

废水特点:成分复杂且波动性强,含有大量难降解的有机污染物、重金属离子、表面活性剂及颜料颗粒,COD 浓度高、可生化性差,同时部分废水呈强酸性或强碱性,盐度较高,增加了处理难度。

废气特点:排放点多且分散,印刷机、烘干设备、油墨调配区等均为废气源;VOCs 组分复杂,浓度波动大,低浓度、大风量是多数印刷企业废气排放的典型特征,部分废气还伴随恶臭,对处理工艺的适应性要求较高。

粉尘特点:粉尘粒径小、质量轻,纸质粉尘吸水性强,易结块附着在设备表面,而油墨粉尘则具有一定的粘性,且部分含有有害物质,粉尘易二次飞扬,收集和净化难度较大。

(三)主要危害

废水危害:未经处理的废水排入水体,会导致水体富营养化、溶解氧下降,破坏水生生态系统,其中的重金属和有毒有机物会通过食物链富集,最终危害人体健康;渗入土壤则会破坏土壤结构,影响农作物生长,造成土壤污染。

废气危害:VOCs 是形成臭氧和 PM2.5 的重要前体物,会加剧大气污染和雾霾天气;长期吸入甲苯、二甲苯等有害物质,会损伤人体呼吸系统、神经系统和造血系统,诱发慢性疾病,恶臭气体还会影响周边居民生活,引发环境纠纷。

粉尘危害:粉尘积聚在车间内,会损害操作人员的呼吸道,引发尘肺病等职业病;附着在印刷设备的电路、机械部件上,会加速设备磨损、导致电路短路,影响设备使用寿命;若粉尘达到一定浓度,遇明火还可能引发爆炸,存在严重安全隐患。

二、 印刷厂废水、废气、粉尘处理难点及针对性解决方案

(一)核心处理难点

废水处理难点:核心难点在于难降解有机物的去除和水质波动的应对。高浓度的油墨有机物、表面活性剂等生物毒性强,导致废水可生化性差,常规生化工艺难以达到理想处理效果;不同订单、不同印刷工艺会使废水的 COD 浓度、pH 值等指标频繁波动,易造成处理系统运行不稳定。

废气处理难点:难点集中在分散源的收集和低浓度 VOCs 的净化。印刷车间设备布局分散,废气无组织排放严重,高效收集需兼顾生产操作便利性,难度较大;低浓度、大风量的废气若采用单一净化工艺,要么处理效率低,要么运行成本过高,难以平衡达标与经济性。

粉尘处理难点:难点在于粉尘的二次飞扬和粘性粉尘的处理。纸质粉尘和油墨粉尘易吸附在设备和管道内壁,若收集系统风速控制不当,极易产生二次飞扬;粘性油墨粉尘还会堵塞除尘设备的滤材,导致设备运行阻力增大,频繁更换滤材会增加企业成本。

(二)针对性解决方案

废水处理方案:采用 “预处理 + 生化处理 + 深度处理” 的组合工艺。预处理阶段通过混凝沉淀去除废水中的颜料颗粒、悬浮物,再通过芬顿氧化等高级氧化技术,降解难降解有机物,提高废水可生化性,同时调节 pH 值和盐度,稳定水质;生化处理阶段采用厌氧 + 好氧工艺,利用微生物进一步分解有机污染物;深度处理阶段通过活性炭吸附或膜分离技术,去除残留的微量有机物和重金属,确保出水达标排放或实现中水回用。

废气处理方案:遵循 “源头控制 + 过程收集 + 末端治理” 的思路。源头通过使用水性油墨、无溶剂覆膜胶等环保材料,减少 VOCs 的产生;过程中采用密闭罩 + 负压收集系统,对印刷机、烘干设备等废气源进行集中收集,减少无组织排放;末端采用 “吸附浓缩 + 催化燃烧” 工艺,先通过活性炭吸附低浓度废气,再将脱附后的高浓度废气送入催化燃烧装置,彻底分解为二氧化碳和水,兼顾处理效率和运行成本。

粉尘处理方案:实施 “源头抑尘 + 高效收集 + 末端净化” 的协同方案。源头在裁切、装订等设备处安装喷淋抑尘装置,减少粉尘飞扬;过程中采用管道负压收集系统,结合设备局部密封罩,将粉尘集中导入除尘设备;末端选用布袋除尘器,针对粘性粉尘,可对滤袋进行防粘涂层处理,并设置定期清灰系统,避免滤袋堵塞,净化后的空气可直接排放或循环利用。

三、 印刷厂三废处理经典案例

案例一:大型包装印刷企业三废协同处理项目

项目背景

该企业是国内领先的包装印刷企业,年印刷产能超 10 亿平方米,主要生产食品包装、医药包装等高端印刷品。企业原有处理设施较为陈旧,废水 COD 浓度长期在 2000mg/L 以上,难以达标;废气无组织排放严重,VOCs 浓度超标,周边居民投诉频繁;粉尘收集效率低,车间粉尘浓度高,设备故障率居高不下,环保压力和生产成本压力巨大。

处理工艺与核心设备优点

企业采用三废协同处理工艺,实现污染物的高效处理和资源回收。

废水处理:采用 “混凝沉淀 + 芬顿氧化 + 厌氧反应器 + MBR 膜生物反应器 + 活性炭吸附” 工艺。核心设备包括高效混凝反应池、芬顿氧化塔、厌氧颗粒污泥反应器、MBR 膜组件。高效混凝反应池可快速去除 90% 以上的颜料悬浮物;芬顿氧化塔通过强化氧化反应,将难降解有机物转化为易生化物质,大幅提升废水可生化性;厌氧颗粒污泥反应器容积负荷高,处理效率是传统厌氧池的 3 倍;MBR 膜组件实现污泥与水的高效分离,出水水质稳定;活性炭吸附塔则进一步去除微量污染物,确保出水达标。

废气处理:采用 “全车间密闭 + 负压集中收集 + 沸石转轮吸附浓缩 + 催化燃烧” 工艺。核心设备为沸石转轮吸附装置、催化燃烧炉。沸石转轮可吸附低浓度 VOCs 并进行浓缩,浓缩倍数达 20 倍以上,大幅降低后续燃烧处理的能耗;催化燃烧炉采用贵金属催化剂,起燃温度低至 250℃,VOCs 去除效率超 95%,且无二次污染,燃烧产生的热量还可回收用于印刷烘干,实现能源循环利用。

粉尘处理:采用 “局部密封罩 + 管道负压收集 + 防粘布袋除尘器 + 循环风系统” 工艺。核心设备为防粘涂层布袋除尘器。该除尘器滤袋经过特殊防粘处理,可有效避免粘性油墨粉尘附着,清灰系统采用脉冲喷吹技术,清灰彻底,粉尘收集效率超 99%,净化后的空气通过循环风系统送回车间,减少能源损耗。

处理效果与企业效益

处理效果:废水 COD 浓度从 2000mg/L 以上降至 50mg/L 以下,氨氮、重金属等指标均优于国家标准,出水实现 70% 的中水回用,用于车间地面冲洗和设备冷却;废气 VOCs 排放浓度降至 30mg/m³ 以下,恶臭消除,无组织排放问题彻底解决;车间粉尘浓度降至 0.5mg/m³ 以下,远低于职业卫生标准。

企业效益:中水回用每年节约自来水成本超 200 万元;废气燃烧回收热量,每年降低天然气消耗成本 150 万元;粉尘收集效率提升,设备故障率下降 30%,每年减少设备维修成本 80 万元。同时,企业成功通过绿色印刷认证,获得高端客户认可,订单量增长 20%,环保投入转化为企业核心竞争力。

案例二:中小型书刊印刷厂低成本三废处理项目

项目背景

该企业是一家专注于教材、期刊印刷的中小型企业,年产能 1 亿册,受资金限制,原有三废处理设施简陋,废水直接简易沉淀后排放,COD 去除率不足 30%;废气仅通过排风扇排放,VOCs 和恶臭问题突出;粉尘依靠人工清扫,车间环境差,员工流失率高,面临环保部门整改要求。

处理工艺与核心设备优点

企业采用低成本、模块化的处理工艺,兼顾达标排放和经济性。

废水处理:采用 “混凝沉淀 + 水解酸化 + 接触氧化 + 消毒” 工艺。核心设备为一体化废水处理设备。该设备集成度高,占地面积小,无需复杂安装,水解酸化池可有效分解大分子有机物,接触氧化池通过生物膜快速降解有机污染物,整套工艺运行成本低,操作简单,适合中小型企业。

废气处理:采用 “局部密闭收集 + 活性炭吸附 + 光催化氧化” 工艺。核心设备为小型活性炭吸附箱和光催化氧化装置。局部密闭收集仅针对印刷机和烘干设备,降低收集系统成本;活性炭吸附箱吸附 VOCs,光催化氧化装置利用紫外线分解活性炭脱附的有机物,实现活性炭再生,大幅降低活性炭更换成本,处理效率可达 90% 以上。

粉尘处理:采用 “设备侧吸罩 + 小型旋风除尘器 + 布袋除尘器” 工艺。核心设备为组合式小型除尘机组。侧吸罩针对性收集裁切、装订设备产生的粉尘,旋风除尘器先去除大颗粒粉尘,再通过布袋除尘器净化细小粉尘,设备体积小,成本低,粉尘去除效率超 98%,且维护简单。

处理效果与企业效益

处理效果:废水 COD 去除率提升至 90% 以上,出水各项指标均符合排放标准;废气 VOCs 浓度降至 40mg/m³ 以下,恶臭气味基本消除;车间粉尘浓度控制在 0.8mg/m³ 以下,车间环境显著改善。

企业效益:整套处理系统投资仅为大型设备的 30%,运行成本每月不足 2 万元。环保达标后,企业避免了高额罚款和停产整改损失;车间环境改善后,员工流失率下降 40%,生产效率提升 15%;同时,企业获得当地绿色印刷示范企业称号,在教材招标中具备了竞争优势,每年新增订单收入超 100 万元。

四、 总结

印刷行业的三废问题,源于生产全流程的多个环节,其成分复杂、处理难度大的特点,决定了单一工艺难以实现高效治理。通过源头减排、过程控制、末端治理的协同方案,结合企业规模选择适配的处理工艺和设备,既能实现污染物的达标排放,又能为企业创造可观的经济和社会效益。未来,随着环保政策的不断收紧和环保技术的持续创新,绿色印刷将成为行业发展的必然趋势,三废协同治理与资源化利用也将成为印刷企业转型升级的核心方向。