清潔生產在印刷行業VOCs處理中的應用

袁　泉

（長城（天津）質量保證中心天津300074）

清潔生產在印刷行業VOCs處理中的應用

袁泉

（長城（天津）質量保證中心天津300074）

針對印刷行業的VOCs污染問題，探討清潔生產在印刷業VOCs污染治理中的應用，并以具體企業為案例進行分析，得出清潔生產是解決印刷行業VOCs污染問題的重要途徑，可以實現企業的節能減排。

印刷行業；VOCs；清潔生產

隨著人們生活質量提高，以紙、塑料和金屬為主要原料的包裝印刷行業得到了飛速發展。但與此同時，包裝印刷過程中排放的揮發性有機物（VOCs）也帶來重大的環境問題。

1　印刷行業VOCs現狀

2010年《“十二五”重點區域大氣污染聯防聯控規劃》中，將VOCs與二氧化硫、氮氧化物和煙粉塵確定為4種主要大氣污染物[1]。印刷行業排放的污染物主要就是VOCs，印刷業的VOCs污染來源主要包括印刷運作、平版印刷的水斗液、烘干及噴粉過程等。目前在印刷過程中大量使用的溶劑型油墨，加上調墨用的稀釋劑，約有70%-80%會在印品干燥過程中揮發。

為降低VOCs的排放，印刷包裝行業及各地制定了一系列標準。2010年，廣東省專門針對包裝印刷業制定了VOCs排放標準，并于2010年10月開始實施。2013年，《大氣污染物防治行動計劃》中明確指出要推進揮發性有機物污染的治理。在石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷等行業實施VOCs綜合整治。2013年，天津市出臺的《清新空氣行動方案》中明確提出到2017年，天津市要對79家石油化工、醫藥、印刷業等VOCs排放重點行業完成全面綜合治理或關停。2014年，天津市出臺了全國首個地方性VOCs綜合排放標準，對11類重點行業給出了VOCS排放濃度限值和排放速率要求，并將開展VOCs監測和管控。2014年，天津市在進行美麗天津一號工程200家重點企業清潔生產強制審核工作的時候，將VOCs作為審核重點，對企業進行VOCs專項清潔生產審核。

2　清潔生產在印刷企業VOCs治理中的應用

清潔生產強調的是一種污染預防的思想，基本理念是利用清潔的原輔材料和能源，采取清潔的生產過程，生產出清潔的產品[2]。因此，對印刷企業來說，要從產品的設計、原材料的選取、能源的利用、生產工藝的改進等方面來考慮盡可能的減少揮發性有機物的排放[3]。

印刷行業從原稿到成品，一般分為印前、印中和印后三個階段，印刷過程是將多種顏色油墨分別連續按印刷但愿進行套印的過程。油墨主要有連接料、顏料和輔料經過研磨過濾而制成。溶劑型油墨稀釋溶劑主要是甲苯、異丙醇、二甲苯、丁醇等，也會添加一些酯類溶劑，如乙酸乙酯、乙酸丁酯等[4]。

印刷生產過程中的揮發性有機物主要來源于油墨、溶劑中有機成分的揮發。因此，對印刷企業而言，最先考慮的應該是從源頭進行控制。目前已有用水來作為溶劑的水性油墨，這種油墨是世界上公認的環保油墨，也是目前所有印刷油墨中唯一經過美國食品藥品管理局認可的油墨。因此，印刷企業應考慮在不影響產品品質的情況下逐步采用水性油墨來代替溶劑型油墨，從源頭減少VOCs的揮發。對某些不可替代的溶劑，可考慮對其進行回收利用，減少有機物的揮發，同時提高企業效益。

在干復工藝中會使用膠黏劑，目前大多采用溶劑型膠黏劑。溶劑型膠黏劑易燃、易爆、易揮發，污染相對較大。而水性膠黏劑排放的是水蒸氣，沒有異味，不污染環境。因此，印刷企業可考慮逐步用水性膠黏劑來替代溶劑型膠黏劑。

除了對原輔材料進行改進外，印刷企業還應該加強生產過程的控制，提高企業管理水平和員工操作水平，定期檢修設備，及時淘汰高耗能低效率的設備，盡可能的減少VOCs的產生和排放。

雖然清潔生產強調的是污染物預防，但并不排除末端治理。對于生產過程中不可避免排放的VOCs，可通過對VOCs進行收集處理的方式來減少排放到大氣中的有機物，對此已有比較成熟的技術。目前針對VOCs的處理技術主要有催化燃燒法、吸附法、吸收法和生物膜法等，凈化效率高，處理徹底，可根據企業的實際情況來進行選擇[5]。

本文以某印刷企業為例來具體說明清潔生產在印刷業VOCs治理中的應用。

3　某印刷企業VOCs治理實例

3.1企業概況

某企業主要從事軟性包裝材料的生產及相關服務，主要產品包括方便面外包膜、內包膜、碗蓋、瓶標等，生產規模約50萬R/S（千米），從業人數635人。

企業的產品定位是為食品、乳品、藥品、日化、農化等五大行業提供軟包裝制品，擁有多套國際頂尖的設備，共有20余條生產線，主要包括十色印刷機、八色印刷機、無溶劑復合機等150臺先進設備。

3.2原輔材料

企業消耗的原輔材料主要是原膜、粒料、油墨、溶劑和粘合劑。其中與VOCs相關的主要原輔材料情況如表1。

表1　與VOCs相關的原輔材料表

3.3生產工藝

企業的產品類型較多，各種類型的產品工藝不同，但有交叉重復之處，典型的生產工藝包括印刷、檢品、干復、養生、淋膜、分條、包裝入庫等幾個過程，具體的工藝流程圖如圖1。

圖1　典型印刷工藝流程圖

通過對生產工藝進行審核分析，可以發現如下問題：（1）印刷工藝：顏色調配過程敞口進行，會有溶劑的揮發；印刷過程墨槽及膠輥均外漏，會導致溶劑無組織揮發。（2）干復工藝和養生工藝：由于設備密封不嚴，容易產生跑冒滴漏，導致溶劑的揮發。（3）淋膜工藝：淋膜工藝產生的廢油煙氣體未經處理直接通過屋頂排放。

3.4VOCs平衡

以2012年生產數據做VOCs平衡，結果如圖2。

圖2　企業2012年VOCs平衡圖（t/a）

通過VOCs物料平衡圖可以看出，企業主要的有機廢氣來源為稀釋劑，用量占到含VOCs物質原輔料的80%以上。排放廢氣中收集處理比例較低，因此，源頭考慮企業應從減少稀釋劑用量方面挖掘潛力；從廢棄物方面考慮，企業應加強廢氣監控，增大廢氣處理比例和處理量。另外，干復工藝所用有機溶劑比較單一，考慮能否回收利用。

通過VOCs物料平衡示意圖可以看出，企業2012年全年VOCs使用量約6425.3t，除了產品殘留、催化燃燒分解外，向外排入大氣中的VOCs總計約3165.4t。

3.5清潔生產方案

通過對企業的現狀進行分析，并針對VOCs開展VOCs平衡分析，發現了企業減少VOCs排放的潛力，提出相應的清潔生產方案。具體方案如表2。

表2　清潔生產方案匯總

通過計算可以看出，通過清潔生產方案的實施，企業每年約可減排VOCs 2820t/a，VOCs排放量減少89.09%，清潔生產方案取得了良好的減排效果。

4　結語

通過對清潔生產在印刷行業VOCs處理中的應用的探討，以及對具體企業進行實例分析，可以看出清潔生產是印刷行業解決

VOCs污染的重要途徑。通過實行清潔生產，從源頭上控制污染，可以實現節能減排，同時提高企業的效益，即達到清潔生產的目的：節能、降耗、減污、增效[6]。

[1]王敏燕.探尋VOCs新標準的腳步[J].印刷工業,2015,08:39-41.

[2]汪利平,于秀玲.清潔生產和末端治理的發展[J].中國人口·資源與環境,2010,S1:428-431.

[3]朱建梅.淺談家具制造企業VOCs的產生及治理[J].常州工程職業技術學院高職研究,2012,04:41-43.

[4]任福亮.印刷工藝對包裝設計的影響[J].中國包裝工業,2014,12: 20+22.

[5]曲茉莉.大氣中VOCs的污染現狀及治理技術研究進展[J].環境科學與管理,2012,06:102-104.

[6]耿麗娟,王得蓉,于宏兵,等.PET塑料包裝行業清潔生產審核實踐.環境工程[J].2014,04:144-147.