润版液过滤循环装置绿色胶印之星

杨伟柱 廖志浩 税俊

在胶印实际生产中，为使印版的空白部分保持良好的亲水性，防止油墨向空白部分扩散，保证印版的水墨平衡，需要使用到润版液。按照2008年8月1日起正式实施的《国家危险废物名录》，润版液污水应属于HW42废有机溶剂类废弃物，具有T毒性，属于危险废弃物，必须按照国家规定的危险废弃物的处理要求交由具有危废物处理资质的回收企业进行处理，否则会对环境造成极大危害。

目前，针对润版液污水的处理，有条件的印刷企业建立了专门的污水处理工程，将其与生活污水一同处理，而绝大部分印刷企业并未处理而是直接排放，造成了环境污染。广东省自2010年已率先强制实施首个印刷业污染物排放地方标准《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》，并且正在逐渐加大处罚力度，这就迫使印刷企业对润版液污水处理装置进行技术改造和升级。

为响应国家绿色印刷的号召，广东轻工职业技术学院与广州绿印家环保科技有限公司共同研制了润版液过滤循环装置。该装置不仅有效解决了润版液后的废液循环利用问题，实现了废液零排放、绿色印刷、健康印刷等目标，而且减少了以往需在胶印过程中频繁更换润版液所耗费的作业时间和资源，大大提高了生产效率和生产质量。下面，笔者将对润版液过滤循环装置的设计原理、主要结构等进行详细介绍，供大家参考。

设计原理

目前，胶印企业的润版液污水中主要包括以下成分：油墨、润版液添加剂（表面活性剂、乙二醇、丙三醇、醋酸钠等）、酒精、水以及纸毛、粉尘等污染物。过滤循环系统最主要的控制参数为：电导率800～1200μs/cm，pH值4.5～5.5，表面张力0.04～0.07N/m。从过滤要求的指标参数来看，物理过滤手段即能达到目的，所以本装置采用现代净水技术和工艺，将其改造后应用到胶印企业中。

现代净水技术和工艺的核心是过滤材料的选择，只要选择合适的滤材，并进行合理的装置设计，采用过滤器与印刷水箱“并”连，不间断地对水箱中的润版液进行循环过滤，就能使润版液时刻保持干净，适合印刷要求，实现零排放。过滤的要求为：润版液中的有效成分可以通过，杂质不能通过，而是应当被吸附在滤芯中；保持过滤后润版液的pH值和表面张力等指标符合印刷要求。最后，还要充分考虑该过滤循环装置安装和使用成本低廉，以及对不同规模胶印企业的适用性原则。

1.滤材的选择

通过对滤材市场的充分调研，参考了上海维格拉印刷器材有限公司开发的以微孔陶瓷为滤芯的过滤装置，以及上海川鼎国际贸易有限公司张步堂提出的利用中空纤维式MBR膜过滤循环润版液的研究成果，选取了目前几种主流的滤材，包括PP棉滤芯、压缩活性炭、微孔陶瓷、中空纤维超滤膜、中空纤维式MBR膜进行试验筛选，得出以下结论：

（1）除压缩活性炭的吸附功能对过滤后润版液参数影响较大外，其他4种滤材均能达到良好的过滤效果，过滤后润版液的pH值、电导率和表面张力均在印刷标准范围内，符合预期目标。

（2）经过一段时间的过滤试验，微孔陶瓷滤芯和普通中空纤维超滤膜的孔隙堵塞较严重，其中微孔陶瓷滤芯的回收利用比较复杂，普通中空纤维超滤膜虽然可以反冲洗，但是反冲洗不彻底、材料成本高。

（3）中空纤维式MBR膜是膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，虽然过滤效果好，但仍然存在对堵塞敏感、膜造价高、能耗高等缺点，不太适合很多中小型印刷企业的应用。

（4）采用孔径为0.5μm的PP棉滤芯，过滤效果好，孔隙堵塞情况较好，而且价格低廉。对过滤效果、使用成本、产业化投入可行性等因素综合考虑，初步选定PP棉滤芯作为过滤装置的核心滤材。

2.滤材使用寿命的测试

将孔径为0.5μm的PP棉滤芯的过滤器放在某印刷企业车间进行实地使用寿命的测试，通过车间技术人员记录使用情况，单根PP棉滤芯的使用寿命（微孔被堵塞）约为7～8天。

3.滤芯数量的确定

结合实际生产中润版液的使用量，综合考虑过滤循环装置的安装位置及体积（与原水箱的匹配），确定同时使用8根滤芯，经实际测试使用周期延长至3个月以上，按市场价每次更换成本约300元，达到预期性价比。

4.运行流程设计

过滤系统运行流程设计图如图1所示。参考了现代净水技术，过滤循环装置使用二级过滤方式，一级采用孔径为1μm的PP棉滤芯作为前置过滤器，主要去除粒径较粗的颗粒，二级采用8根孔径为0.5μm的柱状PP棉滤芯，去除粒径较小的颗粒。

5.自动控制功能设计

为实现自动控制功能，采用电子感应压力表（如图2所示）实现过滤装置的更换滤芯自动提醒功能。

主要结构

1.核心过滤器的结构

为配合柱状PP棉滤芯的形状，有效利用空间，过滤循环装置核心过滤器采用圆筒状过滤桶结构。过滤桶使用上下两级过滤方式，上面的前置过滤器设计成圆桶形过滤篮，内放置填充了孔径为1μm的PP棉滤袋，下面的二级过滤器设计成圆弧形，安置了8根孔径为0.5μm的柱状PP棉滤芯。过滤桶结构设计图如图3所示。

整个过滤桶采用全密闭结构，过滤水由上端流入，自下端流出。过滤桶下方设有机架，机架内安装有自吸磁力泵。

2.外观结构

为使过滤循环装置实现产业化生产，特对其外观进行了设计。并在外部设置了智能数显压力表，能根据过滤桶的压力监测滤芯使用情况，并亮灯提示更换滤芯。过滤循环装置外观如图4所示。

过滤效果及性能测试

取水样进行测试，各参数同样符合印刷要求，在生产中使用，效果很好。过滤前后印刷机水箱中水况的对比图如图5所示。

此工艺流程可过滤掉润版液污水中的无用成分，可过滤粒径小于1μm的颗粒，保留其印刷所需的有效成分，使经过过滤的润版液满足高质量印刷的要求，润版液不再需要定期更换。

效益分析

下面，以一台对开四色胶印机安装一台绿印家GPSTAR1000润版液过滤系统为例，对润版液过滤循环装置进行效益分析。

1.直接成本节约

润版液原液的使用成本节约4500元/年；酒精润版液使用成本节约25920元/年；换液过版纸成本节约4000元/年；污水处理费节约15000元/年；1年节约总成本不低于49420元。

2.其他效益

水箱经过滤后，润版液长期保持清洁，印刷机可在相对低的水位进行运转，可节约油墨；可以减少油墨和纸粉在橡皮布上的堆积，延长橡皮布的使用寿命；可减少胶辊上的“镜面”现象，延长胶辊的使用寿命。此外，还包括降低换水人工费，企业不停歇作业增加的经济效益等。（本项目来源：广东省科技厅省部产学研结合项目《胶印润版液全自动配方过滤系统开发研究及产业化》，项目编号：2011B090400364）