油墨印刷行业在生产的全部过程中会产生大量有机废气,主要来自于三个环节:印刷过程中的油墨挥发、干燥工序中的溶剂蒸发以及清理洗涤设施时使用的有机溶剂挥发。这些废气不仅对环境能够造成污染,还会对工作人员的健康产生严重影响。
印刷车间废气排放有着非常明显的间歇性特点,浓度波动较大,通常在生产高峰期浓度较高,而在设备闲置或低负荷运行时浓度较低。此外,由于印刷工艺的多样性,废气成分也较为复杂,不同印刷方式(如凹版印刷、柔版印刷、胶印等)产生的废气特性存在非常明显差异。
油墨印刷废气中的主要污染物包括挥发性有机物(VOCs)、颗粒物以及少量恶臭物质。具体成分依据使用油墨类型不同而有所区别:溶剂型油墨主要产生苯系物(如甲苯、二甲苯)、酯类(如乙酸乙酯)、酮类(如丙酮、丁酮)以及醇类(如异丙醇)等有机溶剂挥发物;水性油墨虽然VOCs含量较低,但仍会释放少量醇类和醚类物质;UV油墨在固化过程中也会产生少量臭氧和有机挥发物。
这些有机物大多具有刺激性气味,部分属于有毒有害于人体健康的物质,长期接触可能会引起呼吸系统疾病、神经系统损伤甚至致癌风险。其中苯系物对环境危害尤为严重,是光化学烟雾和PM2.5形成的重要前体物。
针对油墨印刷废气的特性,行业内形成了多种处理工艺,最重要的包含预处理、主体处理和末端处理三个阶段。
预处理阶段一般会用过滤或洗涤方式去除废气中的颗粒物和高沸点物质。对于高浓度废气,可考虑使用冷凝回收技术降低后续处理负荷。主体处理技术根据废气浓度和风量不同有多种选择:吸附法(如活性炭吸附)适用于低浓度大风量废气;燃烧法(如RTO蓄热燃烧)适合处理中高浓度废气;生物法对特定水溶性VOCs有较好效果;光催化氧化和低温等离子体技术则适用于低浓度复杂成分废气处理。
在实际应用中,往往采用组合工艺以达到最佳处理效果。例如活性炭吸附+催化燃烧工艺结合了吸附法的高效性和燃烧法的彻底性,既能保证处理效率又可实现节能运行。对于含有氯、硫等元素的特殊废气,还需考虑增设酸碱洗涤等针对性处理单元。
在油墨印刷废气处理领域,有几类设备表现尤为突出。蓄热式热力氧化装置(RTO)具有处理效率高(可达95%以上)、热能回收利用率高(最高可达95%)的优点,适合连续生产的中大型印刷企业。活性炭吸附脱附催化燃烧设备投资所需成本相比来说较低,简单易操作,很适合中小型印刷厂间歇性生产工况。
生物滤池设备正常运行成本低,无二次污染,但对废气成分有选择性,适合处理水溶性较好的有机物。UV光解设备占地面积小,启动快速,常作为预处理或与其他技术联用。此外,高效过滤器和静电除尘器也是印刷废气预处理的重要设备,能有效去除颗粒物保护后续处理单元。
设备选型需考虑废气特性、生产工况、投资预算和运行成本等因素。一般而言,大型印刷企业宜选用RTO系统,中小型企业可考虑活性炭吸附或组合工艺,而特别的条件的场合在大多数情况下要定制化解决方案。
华东地区某知名包装印刷企业主要生产食品包装和药品包装材料,拥有多条高速凹版印刷生产线。该企业面临的主要环保问题是印刷过程中使用溶剂型油墨产生的大量有机废气,主要成分为乙酸乙酯、丙酮和少量甲苯,废气浓度在800-2000mg/m³之间波动,总风量约80000m³/h。
企业原有简单的活性炭吸附装置已不足以满足日益严格的排放标准,且活性炭更换频繁导致运行成本居高不下。经过多方考察和技术论证,最终采用了沸石转轮浓缩+RTO组合工艺。系统首先通过沸石转轮将大风量低浓度废气浓缩为小风量高浓度废气,然后进入RTO进行高温氧化分解。
项目实施后,经第三方检测,非甲烷总烃排放浓度稳定在20mg/m³以下,远低于国家排放标准。热能回收系统每年可节约天然气费用约60万元,虽然初期投资较高,但考虑运行成本和环保效益,预计3-4年可收回投资。该案例成功实现了环保达标与经济效益的双赢,为大型包装印刷企业废气治理提供了典范。
华南地区一家专业书刊印刷厂主要使用水性油墨和少量清洗溶剂,废气成分以异丙醇和乙二醇为主,浓度较低(约150-300mg/m³),但气味问题突出,经常遭到周边居民投诉。该厂空间存在限制,预算相对紧张,需要经济高效的解决方案。
针对这样的一种情况,环保公司设计了一套预处理+生物滤池+活性炭吸附的组合系统。废气首先经过洗涤塔去除颗粒物并增加湿度,然后进入生物滤池,利用微生物降解大部分VOCs,最后经过活性炭吸附塔确保达标排放。整套系统特别针对醇类物质选择了专用菌种,提高了生物降解效率。
处理后的监测多个方面数据显示,VOCs去除率达到90%以上,厂界无异味投诉。总系统投资仅为传统燃烧法的三分之一,运行成本极低(主要耗能为风机电力),很适合这类中小型印刷企业的真实的情况。该案例证明,针对特定废气成分选择适宜的生物技术,可以在低成本下实现良好的处理效果。
随着环保要求的逐步的提升和技术的持续进步,油墨印刷废气处理领域呈现出几个明显趋势。一是源头控制越来越受重视,水性油墨、UV油墨等环保材料的使用比例逐年上升,从根本上减少了废气产生量。二是处理技术向高效节能方向发展,如新型蓄热材料、高效催化剂等的应用极大的提升了传统设备的性能。
智能化监控系统逐渐普及,通过在线监测和自动控制实现处理设施的最佳运作时的状态。此外,资源化理念深入人心,溶剂回收、余热利用等技术慢慢的受到青睐。未来,随着双碳目标的推进,印刷废气处理技术将更看重碳排放控制,推动行业向更加绿色低碳的方向发展。
从上述案例能够准确的看出,成功的油墨印刷废气处理项目需要考虑技术可行性、经济合理性和管理便捷性。大规模的公司适合采用RTO等高效处理技术,虽然投资较大但长时间运行成本低;中小企业则可选择活性炭吸附或生物处理等经济型方案。
无论采用何种技术,准确的废气特性分析都是成功的关键。建议企业在选择治理方案前进行详细的废气监测和工况调查,避免一刀切的设计。同时,加强运行维护和人员培训同样重要,许多处理设施效果不佳并非技术问题,而是管理不到位所致。
随着环保监管的日益严格,印刷企业应尽早规划废气治理工作,选择比较适合自身特点的处理技术,实现经济效益与环境效益的协调发展,为行业的绿色转型做出贡献。
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