印刷厂废水、废气与粉尘的来源、特点、危害、治理难点及针对性解决方案,可按照“胶印、凹印、柔印、丝网印刷”四大主流工艺横向比较。胶印以润版液和洗车水为主,COD 高而色度深,但重金属含量低;凹印溶剂型油墨占比高,废水COD 动辄 2×10⁴ mg/L,且含乙酸乙酯、异丙醇等挥发性有机物,废气浓度波动大、嗅阈值低;柔印正向水性油墨过渡,废水可生化性优于凹印,但仍含大量水溶性树脂;丝网印刷油墨固含量最高,清洗瞬时排放 COD 可达 3×10⁴ mg/L,并可能带出颜料中的铅、铬、镉,粉尘粒径细且带静电。无论哪种工艺,废水普遍呈高COD、高色度、低B/C 比,废气具有“大风量、中低浓度、多组分、间歇排放”特征,粉尘则以喷粉、纸毛、墨雾为主,粒径 0.1–10 µm,易爆炸且带异味
危害方面,废水直排会造成水体“黑臭”、透光率骤降,重金属通过食物链富集;废气中的苯系物、酮类、酯类兼具刺激性与“三致”效应,短时接触即可引发头晕、恶心,长期暴露导致造血系统损伤;粉尘携带的溶剂残留可在车间二次挥发,形成“内源无组织排放”,同时存在粉尘爆炸风险(MEC 低至 30 g/m³)。治理难点集中在三点:一是排放强度与订单节奏强耦合,峰值瞬时浓度可达均值 5–8 倍,传统连续式处理设施抗冲击负荷能力弱;二是污染物“水气固”三相耦合,例如凹印机烘干段 80 ℃ 废气遇冷后凝液回流,造成管道“油泥”堵塞,同时冷凝液 COD 高达 1×10⁴ mg/L,需并入废水系统,形成交叉污染;三是资源化价值低,除凹印乙酸乙酯浓度>4 g/m³ 时具备冷凝回收经济性外,其余多组分废气回收纯度<80%,难以回用于生产。
针对上述难点,行业已形成“源头替代-过程减量-末端治理-智慧管控”四级梯度策略。源头端推广 UV/EB 固化油墨、水性柔印油墨、大豆胶印油墨,可把 VOCs 产生系数由 0.8 kg/t 产品降至 0.15 kg/t;过程端采用 CTP 免冲洗版材、自动橡皮布清洗、封闭刮刀+LEL 热风循环干燥,使洗车水消耗下降 60%,干燥能耗下降 30%,同时把排气湿度由 18% 降到 8%,为后续浓缩创造条件;末端治理则按照“分类收集、分质处理”原则,把高浓度(>3 g/m³)、小风量(<2000 m³/h)的清洗机尾气单独走冷凝-吸附-精馏路线,回收溶剂纯度>95%,可直接回配油墨;把低浓度(<1 g/m³)、大风量(>3×10⁴ m³/h)的印刷烘干废气走“沸石转轮+RTO”,浓缩比 15:1,RTO 自热运行无需补天然气,综合净化效率>98%;废水则依照“高浓母液预处理-综合废水生化-深度净化-回用”四段式,母液采用“酸析-混凝-气浮”先回收树脂,COD 由 5×10⁴ mg/L 降至 1.2×10⁴ mg/L,再与低浓废水混合后进入“水解酸化-接触氧化-MBR”,MBR 出水 COD<120 mg/L,色度<20 倍,最后经“臭氧催化+生物活性炭”把关,COD<50 mg/L,可满足回用于洗车、冲厕、绿化等杂用,回用率可达 55%,实现“以废养废”。
以下选取三个经典案例,从背景、工艺、设备优势、运行效果与经济效益做全景式解读。
案例一:华东某高档书刊胶印企业废水提标改造
背景:日产 150 t 综合废水,COD 均值 4500 mg/L,色度 1500 倍,含少量润版液重金属,原“混凝沉淀+生物滤池”出水 COD 在 120–180 mg/L 间波动,无法稳定达到 GB 8978-1996 表 3 一级(COD≤100 mg/L),且污泥产量大、运行费高。
工艺路线:高效溶气气浮(DAF)-水解酸化-组合填料接触氧化-臭氧催化氧化-纤维滤池。
设备亮点:DAF 区投加自主复配的“聚合硫酸铝+阳离子 PAM”双段加药,油墨颗粒去除率由 70% 提升到 92%,浮渣含水率 93%,可直接泵入板框,减少 1 座浓缩池;生化段采用 Ø150 mm 立体弹性填料,比表面积 380 m²/m³,生物量维持在 4.5 g/L,抗冲击负荷能力提升 1.8 倍;臭氧催化塔内装填 Mn-Ce/Al₂O₃ 催化剂,臭氧利用率由 55% 提高到 88%,色度去除率由 60% 提升到 95%,且催化剂寿命 5 年以上,无二次污染。
运行效果:出水 COD 稳定在 55–70 mg/L,色度<20 倍,Pb、Cr 等重金属未检出,年减排 COD 约 190 t。
经济效益:污泥量由 280 t DS/a 降到 190 t DS/a,节省处置费 28 万元/年;臭氧段利用夜间低谷电价,吨水电耗仅 0.35 kWh,较原“活性炭+ClO₂”深度段节省运行费 42 万元/年;出水 40% 回用于洗车、冲厕,年节约自来水 2.2×10⁴ t,水费 15 万元,综合投资回收期 2.8 年。
案例二:华南某食品包装凹印厂“水气协同”治理项目
背景:日产 80 t 高溶剂废水(COD 3000–8000 mg/L,乙酸乙酯 1200 mg/L),同时排放 3×10⁴ m³/h 大风量 VOCs 废气(800–2000 mg/m³,65% 乙酸乙酯,20% 丙酮),曾因异味投诉被限产。
工艺路线:废水采用“酸析-气浮-厌氧-好氧-臭氧催化”后 60% 回用;废气采用“沸石转轮浓缩(15:1)-蓄热式燃烧(RTO)”净化,燃烧余热用于转轮脱附及废水厌氧塔伴热。
设备亮点:转轮选用高硅铝比 HZ-500 型,疏水性强,相对湿度 80% 下吸附效率仍>92%,较传统轮体寿命延长 30%;RTO 三室结构,内置 120 m³ 蜂窝陶瓷蓄热体,热回收效率 95%,自持燃烧浓度 1.2 g/m³,实际运行无需补天然气,每年额外产出 1.0 MPa 蒸汽 1.2×10⁴ t,供凹印机复合工段使用;厌氧塔采用 UASB+短程内循环,容积负荷 12 kgCOD/(m³·d),沼气产率 0.45 m³/kgCOD,年回收沼气 36×10⁴ m³,折合天然气 26×10⁴ m³。
运行效果:废水出水 COD<80 mg/L,乙酸乙酯未检出,回用段电导率<800 μS/cm,完全满足车间地面冲洗要求;废气非甲烷总烃排放浓度<15 mg/m³,净化效率 98.7%,年削减 VOCs 120 t,厂界嗅阈值由 45 降至 12,再未收到投诉。
经济效益:蒸汽与沼气折合能源收益 210 万元/年,减去新增电费、药剂费 110 万元,净收益 100 万元,项目含税投资 620 万元,回收期 6.2 年;因持续稳定达标,企业获得绿色工厂称号,下游高端客户验厂通过率提升,年新增订单 1500 万元,间接经济效益远超治理设施本身。
案例三:华北某书刊印刷厂有机废气“活性炭吸附+催化燃烧”项目
背景:地处城市建成区,风量 5×10⁴ m³/h,VOCs 浓度 500–1200 mg/m³,主要成分甲苯+二甲苯占比 70%,含少量粉尘,需满足地标 DB11/501-2017 Ⅱ时段≤20 mg/m³。
工艺路线:布袋除尘-三床活性炭吸附-热空气脱附-催化燃烧(CO)-烟囱在线监测。
设备亮点:活性炭床层采用“并联三吸附罐+一脱附罐”模式,吸附/脱附切换通过 PLC 时序控制,保证 24 h 连续运行,避免传统双床切换造成的 5–8 min 排放峰值;吸附罐内装填 Ø4 mm 柱状防水型椰壳炭,丁烷工作容量 14 g/100 mL,设计吸附周期 12 h,实际可达 14 h,减少再生频次;催化燃烧炉选用蜂窝陶瓷负载 Pt-Pd 贵金属催化剂,起燃温度 220 ℃,较传统颗粒催化剂降低 60 ℃,使用寿命 24000 h;系统内置板式换热器,脱附废气与燃烧后高温烟气换热,可把 30 ℃的脱附气预热至 120 ℃,减少电加热器功耗 38%。
运行效果:排放口非甲烷总烃稳定在 15–18 mg/m³,净化效率>96%,甲苯、二甲苯均未检出;年削减 VOCs 约 90 t,颗粒物<5 mg/m³,满足最严地标。
经济效益:催化剂低温起燃+热回收使吨废气处理电耗由 0.22 kWh 降至 0.14 kWh,年节电 18×10⁴ kWh,省电费 14 万元;活性炭再生循环使用,年减少危废 28 t,节省处置费 20 万元;项目获地方环保补贴 150 万元,实际投资 300 万元,静态回收期 3.0 年。车间内 VOCs 浓度由 2.5 mg/m³ 降到 0.3 mg/m³,员工职业病危害因素检测合格率 100%,企业因此通过 ISO 45001 认证,安全管理水平再上新台阶。
综上,印刷行业“三废”治理已走出“单末端、单介质”传统路径,转向“工艺耦合、能量互供、资源内循环”的系统方案。对高浓废气优先冷凝-吸附回收,把溶剂变成原料;对低浓废气采用浓缩-燃烧,把余热变成能源;对高浓废水先物化回收树脂,再与低浓废水合并生化,把沼气、中水变成二次资源。三大案例表明,只要抓住“分类收集、分质处理、能量耦合、智慧管控”四个关键环节,就能在排放稳定达标的同时,实现运行费用下降 20–40%,投资回收期控制在 3–6 年,为企业赢得绿色竞争力。
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