印刷企業(yè)如何進(jìn)行廢氣治理VOCs治理

當(dāng)北上廣等地頒布最新的VOCs廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，大家都驚呼史上最嚴(yán)苛的環(huán)保法令出臺(tái)了，也驚嘆國(guó)內(nèi)的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)是全球最高標(biāo)準(zhǔn)，但是我們也忽略了一個(gè)事實(shí)，中國(guó)是全球VOCs排放最高的國(guó)家，這就是所謂“工業(yè)大國(guó)”帶來(lái)的負(fù)面影響。因此，要想減少霧霾，除了靠刮大風(fēng)和行政命令停產(chǎn)限產(chǎn)外，我們更應(yīng)該做的就是減少工業(yè)VOCs廢氣排放。

溶劑墨薄膜凹印工藝的有機(jī)溶劑排放量到底有多大?舉一個(gè)案例說(shuō)明：1臺(tái)薄膜凹印機(jī)，印刷速度為300米/分鐘，每天有效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為20小時(shí)，薄膜幅寬為1米，每天的產(chǎn)量為36萬(wàn)平方米，以凹印工藝的平均耗墨量為7g/m2(注意：是濕墨，不是干墨)計(jì)算，需要消耗油墨約2.52噸。凹印過(guò)程中需要用溶劑調(diào)節(jié)油墨黏度，常規(guī)的比例為1∶2，具體的溶劑耗用量與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理水平有直接關(guān)系，姑且按按管理水平偏上企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，即油墨與有機(jī)溶劑的配比1∶1.5計(jì)算，則每天消耗2.52噸油墨的同時(shí)還需要消耗3.78噸溶劑。國(guó)內(nèi)凹印油墨的固含量一般在30%左右，即油墨中70%為溶劑，按此比例計(jì)算，2.52噸油墨中的溶劑為1.76噸。兩項(xiàng)相加后的溶劑消耗總量約為5.54噸，如果不加任何處理，這5.54噸溶劑除了少量殘留在軟包裝產(chǎn)品上，以及少量以溶劑蒸汽的形態(tài)被操作工人吸入體內(nèi)，絕大部分排放到大氣中。也就是說(shuō)，1臺(tái)凹印機(jī)1天向大氣排放5.54噸有機(jī)溶劑，這聽(tīng)起來(lái)似乎有點(diǎn)嚇人。
對(duì)這個(gè)結(jié)論提出質(zhì)疑的大有人在。當(dāng)然，也會(huì)有對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算是否片面夸大的質(zhì)疑，比如：印刷機(jī)車速、門幅，每天的工作時(shí)間、凹印的單位耗墨量等。這些看來(lái)屬于細(xì)節(jié)，但歸總后產(chǎn)生的疑問(wèn)是：溶劑型凹印工藝的污染真有這么大嗎?其實(shí)，案例中的產(chǎn)能在國(guó)內(nèi)大中型軟包裝企業(yè)中并不突出，如果說(shuō)300米/分鐘的車速太高，可能是特指的進(jìn)口凹印機(jī)，對(duì)軟包裝業(yè)沒(méi)有典型意義。那我們采用國(guó)產(chǎn)凹印機(jī)，速度250米/分鐘，門幅采用軟包裝企業(yè)現(xiàn)在用得很多的1.2米，再說(shuō)每天的生產(chǎn)時(shí)間，不論采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，還是三班兩運(yùn)轉(zhuǎn)，重視勞動(dòng)力有效利用時(shí)間的企業(yè)很少還有一天僅20小時(shí)工作量的，吃飯時(shí)停人不停機(jī)，交接班不停機(jī)，有效印刷時(shí)間超22小時(shí)是很正常的。至于凹印的單位耗墨量，筆者在這里提出的是濕墨7g/m2，雖然有些企業(yè)要求的指標(biāo)只有3～4g/m2，但這是指干墨而不是濕墨，如果按30%的固含量計(jì)算一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)濕墨遠(yuǎn)超7g/m2。這樣的話，每天的印刷產(chǎn)能可達(dá)到39.6萬(wàn)平方米，耗墨量要大大超過(guò)2.52噸，凹印VOCs排放的數(shù)據(jù)可能更嚇人。

如果采用柔印工藝，其VOCs影響的程度又如何?同樣以這個(gè)案例為例，由于柔印采用封閉式刮墨刀，不像凹印那樣采用敞開式墨槽，因此生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溶劑泄漏和揮發(fā)比凹印要小許多，生產(chǎn)過(guò)程中的溶劑添加當(dāng)然也要少許多。按照生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)凹印采用1∶2的油墨與溶劑比例時(shí)，柔印只要1∶1.5，現(xiàn)場(chǎng)管理水平好一點(diǎn)的企業(yè)基本只要1∶1。另外，柔印的墨膜較薄，單位耗墨量往往只有濕墨2g/m2。柔印在達(dá)到每天36萬(wàn)平方米產(chǎn)能時(shí)，耗墨量達(dá)到720kg。同樣以柔印油墨30%固含量計(jì)算，油墨中的溶劑達(dá)504kg。加上必要的溶劑添加量720kg，總量為1.224噸。以柔印約1.22噸的VOCs排放同凹印的5.54噸相比，柔印確實(shí)無(wú)愧于“環(huán)保工藝”之美稱，但這1.2噸溶劑畢竟還是排放到空氣中，其危害性也不得不慎重評(píng)估。
薄膜柔印的排放量還有一個(gè)佐證。筆者曾從事過(guò)國(guó)外柔印機(jī)的推廣工作，在介紹其廢氣排放系統(tǒng)時(shí)接觸到一個(gè)名詞——紅外線LEL氣體監(jiān)控系統(tǒng)。為什么要監(jiān)控排放氣體?因?yàn)閾?dān)心排放氣體濃度過(guò)高引起爆炸，所以國(guó)外的柔印機(jī)制造商在排放系統(tǒng)上專門添加了便攜式量筒等自動(dòng)檢測(cè)裝置，一旦檢測(cè)到氣體濃度過(guò)高接近爆炸臨界點(diǎn)，機(jī)器就會(huì)自動(dòng)限速抑制有機(jī)溶劑排放量?？梢?jiàn)，只要使用溶劑墨，即使號(hào)稱環(huán)保的柔印的VOCs排放危害也是很嚴(yán)重的，連設(shè)備供應(yīng)商也不得不考慮當(dāng)氣體濃度接近爆炸臨界點(diǎn)時(shí)的干預(yù)措施。
2目前采取的措施與面臨的困境
目前我們采取的措施主要是通過(guò)活性炭吸附來(lái)回收氣體狀態(tài)的有機(jī)溶劑，回收氣體的出路有二：一是作為熱能利用的可燃性氣體燃燒，二是將氣體冷凝后轉(zhuǎn)化為液體，再根據(jù)回收溶劑的特點(diǎn)決定是直接利用或進(jìn)一步精餾。不論采用哪一種回收方式，都需要大量能源。軟包裝企業(yè)在決定是否投入溶劑回收裝置時(shí)，設(shè)備投資的價(jià)格往往不是考慮的重點(diǎn)，該裝置的日常運(yùn)行費(fèi)用，即能源消耗的開支，成了項(xiàng)目的首要考慮因素。
從已經(jīng)投入運(yùn)行的溶劑回收裝置案例來(lái)看，最成功的是干法復(fù)合工藝的醋酸乙酯回收。干法復(fù)合使用的單一溶劑，回收的溶劑可以直接使用，使軟包企業(yè)直接減少了醋酸乙酯的購(gòu)買量，只要減去回收裝置的運(yùn)行成本，對(duì)產(chǎn)品利潤(rùn)空間的提升還是很有幫助的。困難的是印刷工序混合溶劑的回收。不論凹印或柔印，只要采用溶劑墨，就一定會(huì)采用混合溶劑。按目前溶劑回收裝置的水平，得到的都是溶劑的各特性參數(shù)全被打亂的混合物，而不是直接可用的達(dá)到原設(shè)計(jì)指標(biāo)的混合溶劑，因此必須進(jìn)行精餾。但精餾需要技術(shù)、資金與能源，軟包裝企業(yè)無(wú)能為力，只能委托專業(yè)機(jī)構(gòu)處理之后再買回來(lái)。一進(jìn)一出，受損失的還是軟包裝企業(yè)。
溶劑回收項(xiàng)目的成本困境，在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的后果有時(shí)是慘不忍睹的。過(guò)高的成本促使某些不良業(yè)者即使配置了在線溶劑回收裝置，但也不常用，政府環(huán)保部門來(lái)檢查了就用，不來(lái)檢查就不用。在溶劑吸附單元前端設(shè)置的旁路檢修通道，往往成了直接排污口。

其實(shí)國(guó)家這幾年對(duì)VOCs排放問(wèn)題抓得越來(lái)越緊了。要真正解決問(wèn)題，必定要從治理污染源抓起。包裝印刷業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺(tái)，這對(duì)包裝印刷企業(yè)來(lái)說(shuō)并不是好消息。如果企業(yè)沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)與物質(zhì)準(zhǔn)備，如何應(yīng)對(duì)肯定是個(gè)大問(wèn)題。旁門邪道是走不得了，現(xiàn)今的溶劑回收之路成本又太高，軟包裝企業(yè)究竟何去何從?這就成了繞不過(guò)去的大問(wèn)題，不解決這個(gè)大問(wèn)題，肯定會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)軟包裝行業(yè)的發(fā)展造成嚴(yán)重障礙。
包裝印刷行業(yè)VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)治理已經(jīng)過(guò)去大半年，有的企業(yè)已初步完成整改，有的企業(yè)還在觀望摸索，還有企業(yè)打算遷廠甚至關(guān)廠。我們?cè)跀?shù)月的走訪調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，很多情況并不是我們想象的那樣，企業(yè)在實(shí)施整改時(shí)不應(yīng)“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，而是需要站在更高層面上來(lái)審視自己的企業(yè)——清晰業(yè)務(wù)發(fā)展定位，合理規(guī)劃生產(chǎn)布局，改善工藝技術(shù)，完善現(xiàn)場(chǎng)管理，控制污染源頭，加強(qiáng)末端治理。因此，我們把VOCs治理簡(jiǎn)單總結(jié)成三個(gè)部分——源頭控制、工藝改善、末端治理。
源頭控制
包裝印刷的VOCs來(lái)自哪里?當(dāng)然是原材料!只是在使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、調(diào)制等過(guò)程時(shí)逸散到空氣中，那么在VOCs治理過(guò)程中，我們首先要做的就是控制好污染源!從下方排污申報(bào)表格中的參照數(shù)值我們可知，原材料的VOCs是環(huán)境污染的主要來(lái)源，如果我們要降低生產(chǎn)過(guò)程中的VOCs排放，首先要降低原材料中的VOCs含量。
上海市VOCs排污收費(fèi)采用物料平衡法，即企業(yè)的排污量=使用物料中的VOCs量—VOCs去除量—VOCs回收量;鼓勵(lì)企業(yè)使用低VOCs含量的印刷材料，如果材料的VOCs檢測(cè)報(bào)告(具有CMA認(rèn)證資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供)數(shù)值低于上表參照值，那么在排污收費(fèi)時(shí)將參照?qǐng)?bào)告數(shù)值計(jì)算，所以原材料的VOCs含量檢測(cè)報(bào)告顯得尤為重要，也促進(jìn)了材料供應(yīng)商研發(fā)更低VOCs含量的產(chǎn)品。登錄http://shgreen.printhome.com,在線體驗(yàn)VOCs排放收費(fèi)測(cè)算工具，輸入企業(yè)物料用量和VOCs含量，系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)算VOCs排污量。
工藝改善
如果說(shuō)源頭控制是為了降低VOCs治理和排污成本，那么通過(guò)工藝改善則有可能為企業(yè)帶來(lái)意想不到的效果。在走訪過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)同樣是兩家膠印包裝企業(yè)，膠印機(jī)周圍空氣中的VOCs濃度有很大差別，究其原因才發(fā)現(xiàn)是減免酒精的緣故，請(qǐng)教管理人員后得知包裝印刷過(guò)程中減免酒精確實(shí)不容易，水路墨路需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，所以企業(yè)通過(guò)增加潤(rùn)版液循環(huán)凈化裝置和減免酒精計(jì)量輥來(lái)實(shí)現(xiàn)水路墨路的穩(wěn)定，這樣不僅穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了物料損耗，而且通過(guò)減免酒精實(shí)現(xiàn)了VOCs的減排，成本和效率獲得大幅提升，一舉多得。有些企業(yè)還使用了清洗劑回收再利用裝置，通過(guò)對(duì)清洗廢液的凈化實(shí)現(xiàn)清洗劑的回收再利用，減少了清洗劑的購(gòu)買量。
近年來(lái)膠印技術(shù)的不斷提升，不僅取決于膠印設(shè)備的完善，同時(shí)也得益于制版技術(shù)的不斷革新，從傳統(tǒng)化學(xué)顯影制版到免化學(xué)處理制版，再到無(wú)水印版以及噴墨印版，制版方式越來(lái)越環(huán)保。其中無(wú)水印版所實(shí)現(xiàn)的無(wú)水膠印更是引領(lǐng)傳統(tǒng)膠印走向最環(huán)保的未來(lái)，傳統(tǒng)膠印的VOCs污染物主要來(lái)源于潤(rùn)版液、異丙醇等化學(xué)品，而這些材料在完成印刷輔助功能的同時(shí)也對(duì)水路和墨路系統(tǒng)帶來(lái)一定程度的損害，往往也是印刷品質(zhì)不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。無(wú)水印刷工藝在印刷過(guò)程中只使用無(wú)水油墨，不但免去潤(rùn)版液等化學(xué)品的使用，同時(shí)免去印刷機(jī)水墨平衡的過(guò)程，提高印刷效率和品質(zhì)，為了避免油墨乳化，墨路系統(tǒng)的溫控是必不可少的。目前國(guó)內(nèi)已有不少高檔畫冊(cè)、精細(xì)包裝和標(biāo)簽吊牌企業(yè)在使用此工藝，既環(huán)保又兼顧品質(zhì)和成本優(yōu)勢(shì)。
軟包裝印刷和復(fù)合工藝的VOCs排放是非常高的，近些年來(lái)凹版印刷也不斷在材料方面進(jìn)行革新，逐步推出水性凹版油墨，雖然還不能完全滿足各類產(chǎn)品的印刷需求，但是在技術(shù)上已經(jīng)獲得突破。另一項(xiàng)重要污染來(lái)自復(fù)合工藝，因高速的復(fù)合需要溶劑來(lái)稀釋膠黏劑，所以溶劑的強(qiáng)揮發(fā)性造成復(fù)合的重要污染。無(wú)溶劑復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用從根本上解決了復(fù)合的污染問(wèn)題，采用無(wú)溶劑膠黏劑可以徹底免去溶劑的使用，而且通過(guò)精準(zhǔn)涂布減少膠黏劑的用量，具備環(huán)保及成本優(yōu)勢(shì)。諸如此類工藝技術(shù)還有很多，在清潔生產(chǎn)的指導(dǎo)下，越來(lái)越多的新技術(shù)將替代原有的工藝。
末端治理
末端治理可以說(shuō)是企業(yè)VOCs達(dá)標(biāo)排放的最后一道防線，他的重要性自然不言而喻，但是在走訪中我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)印刷企業(yè)在治理方面毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)，在治理技術(shù)的選擇和方案的設(shè)計(jì)上存在很多疑問(wèn)：到底那種治理技術(shù)更適合自己?到底應(yīng)該花費(fèi)多少成本?廢氣的收集和管路到底該如何設(shè)計(jì)?日后的維護(hù)成本如何控制?印企往往在看過(guò)多家廠商的治理方案及報(bào)價(jià)后陷入更大的迷惑。說(shuō)實(shí)話，包裝印刷業(yè)的VOCs治理是個(gè)新命題，無(wú)論是印刷專家還是環(huán)保專家都在積極探索和嘗試，尋找更加適合各類印刷類型和生產(chǎn)規(guī)模的治理方式。

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