包裝印刷廢水治理技術及其應用分析

摘要：包裝印刷廢水主要包括淀粉廢水、CTP沖版廢水、印刷廢水、白乳膠廢水，成分復雜、CODCr含量高、可生化性較差，因此通過綜合分析包裝印刷廢水的特點，采用“物化處理+Fenton高級氧化+混凝沉淀+生化+

MBR膜+UF+RO膜”綜合處理工藝對某包裝印刷公司的生產廢水進行治理后70%的廢水可進行回用，剩余30%濃水經“Fenton高級氧化+混凝沉淀+生化+MBR膜”處理后達標排放。經實踐表明，該綜合處理工藝能有效去除廢水中的各污染物，不但穩定運行，而且維護方便，處理效果顯著，為包裝印刷行業廢水處理提供了一種行之有效的技術路線。

關鍵詞：包裝印刷廢水；Fenton氧化；活性污泥法；MBR膜；工程應用

引言

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，市場上對包裝印刷產品的需求量越來越大，如食品、服裝、電子產品、各種快遞盒等。以前由于印刷包裝生產工藝廢水產生量較小，沒有引起重視，而隨著國家對環境保護的要求越來越嚴，包裝印刷生產廢水的治理也受到了高度重視。包裝印刷廢水的主要產污工序為沖版、印刷、表面處理、裱坑、裱天地盒、粘合、過膠等工序段產生的清洗廢水，雖然廢水中CODCr含量高、色度深、成分復雜、可生化性差，并且有刺激性氣味，但不含重金屬和其他有毒物質[1]。

目前，處理印刷包裝廢水常用的處理方法有物理處理法、物理化學處理法、生化處理法[2]。其中，物理處理法主要包括重力沉淀法、過濾法、膜分離法、氣浮法、吸附法，物理化學處理法主要包括化學混凝法、混凝氣浮法、酸析法、Fenton氧化法、電解法，生化處理法主要包括厭氧法、水解酸化法、好氧法、MBR膜法等。由于印刷包裝廢水成分復雜、可生化性差、CODCr含量高[3]，采用單一的處理方法無法穩定達標，因此往往需要將幾種處理工藝組合應用才能保證廢水穩定達標。

1工程概況

廣東省某印刷包裝實業有限公司主要生產瓦楞紙板、彩盒（包括卡盒及坑盒）、精品盒、說明書、不干膠產品，其生產工序比較復雜，而且不同的生產工序會有不同的生產廢水和濃液產生，廢水總量為150m3/d，其中70%的廢水經處理后可回用于生產線，剩余30%的濃水經處理達標后排放。某印刷包裝實業有限公司生產廢水中的主要污染物為印刷油墨、顯影液、淀粉、白乳膠等[4]，按產生的廢水特性可分為CTP沖版廢水、印刷清洗廢水、淀粉類清洗廢水、白乳膠類清洗廢水，主要污染因子為CODCr、氨氮（NH3-N）、色度，若不經過處理直接排放會對周邊水環境產生嚴重污染。

2設計水量、廢水水質及排放和回用標準

2.1 設計水量

總設計水量為150m³/d時處理水量為7.5m³/h（每天按運行20h設計），具體水量及廢水產生工序如表1所示。

2.2廢水水質及排放和回用標準

某印刷包裝實業有限公司生產廢水經處理后的排放水質需達到廣東省《水污染物排限值》（DB 44/26-2001）第二時段一級標準，回用水水質須達到《城市污水再生利用工業用水標準》（GB/T 19923-2005）中的洗滌用水，詳細指標如表2所示。

3廢水處理工藝介紹

3.1工藝流程

某印刷包裝實業有限公司的CTP沖版清洗廢水主要成分為顯影液，采用混凝沉淀預處理后即可和其他預處理廢水一起進入生化系統處理；印刷清洗廢水主要為印刷工序和清洗印刷設備時所產生的廢水，主要成分為油墨，由于油墨具有不溶于水且密度小于水的特性，需讓廢水先進入氣浮系統去除水中的油墨[5]，后續再進入生化系統進行處理；淀粉類清洗廢水主要為裱坑機廢水和坑機冷凝水，其成分主要為淀粉，可生化性好，經重力沉淀處理后可直接和其他預處理廢水一起進入生化系統，為生化系統提供碳源；白乳膠類清洗廢水的主要成分為樹脂、丙烯酸、醋酸乙烯等，CODCr含量高、可生化性差，采用“混凝沉淀池+Fenton氧化法工藝”進行預處理后才能與其他預處理廢水一起進入生化系統處理[6][7]。某印刷包裝實業有限公司綜合廢水處理工藝流程如圖1所示。

3.2工藝說明

3.2.1預處理部分

CTP沖版清洗廢水經生產車間收集系統收集后由輸送管道進入格柵池，經格柵過濾掉廢水中的大顆粒固體等雜質后，出水進入沖版廢水調節池，然后泵送至硫酸亞鐵反應池反應后經混凝、絮凝沉淀處理，上清液進入綜合廢水調節池。硫酸亞鐵混凝沉淀的處理步驟為先將pH調節為3.0～4.0，然后投入硫酸亞鐵進行反應，再將pH調節至8.0～9.0范圍內，加入混凝劑和絮凝劑，經沉淀后去除廢水中的顯影液等污染物。

印刷清洗廢水經收集管網進入刮渣池，在刮渣池采用刮渣機去除廢水中大量的油墨后進入調節池，然后泵送至一體化氣浮機，經一體化氣浮機去除廢水中的大部分印刷油墨和SS后，上清液進入到中間池。

白乳膠類清洗廢水由生產車間收集系統收集后經輸送管道進入到沉渣池，利用重力原理去除廢水中的大顆粒物及其他雜質后出水進入調節池，然后泵送至反應池進行物化混凝沉淀反應，上清液進入中間池同氣浮出水一起再進入Fenton高級氧化系統，經Fenton高級氧化去除廢水中少量CODCr的同時，將廢水中難降解的大分子有機物破環斷鍵成小分子物質，提高廢水的可生化性，沉淀出水進入綜合調節池。

3.2.2生化處理部分

由于淀粉類清洗廢水中含有大量的淀粉，因此淀粉類清洗廢水作為易降解的有機物可為生化系統中的微生物提供營養源，以及提高廢水的可生化性。在生化處理部分，前端各系統物化預處理后的CTP沖版清洗廢水、印刷清洗廢水、白乳膠類清洗廢水出水與淀粉類清洗廢水的上清液一起進入綜合廢水調節池，然后泵送至pH回調池，將pH調節至6.5～7.5后進入到厭氧反應池，經微生物去除廢水中的部分有機物污染物，同時改善和提高原廢水的可生化性和溶解性，再經兼氧池將廢水中的有機氮轉變為無機氮，為下一步的硝化反應提供充足的條件，便于后續好氧處理工藝的進行，再經好氧微生物去除廢水中的大部分有機物和NH3-N后經MBR膜過濾，產水進入MBR膜產水池。

3.2.3回用水處理部分

MBR膜產水經多介質和軟化器過濾后通過保安過濾器進入到超濾膜系統，廢水中剩余的SS被進一步去除，超濾膜濃水回流至前段的MBR膜產水池進行內循環，產水進入超濾膜產水箱，然后通過濾芯5um的保安過濾器進入到RO膜系統中，廢水中的鹽分在RO膜系統的作用下得以截留濃縮，被濃縮的RO濃水進入到濃水收集池中，其RO產水進入到回用水箱被回用于生產車間。

3.2.4 RO濃水處理部分

RO濃水單獨收集后，先經泵送至Fenton高級氧化池，并在強氧化劑的作用下，將大分子的有機物破環斷鏈成小分子物質并去除少量有機物，提高RO濃水的可生化性后，再進入pH調節池中將pH調節為8.0～9.6（在該條件時混凝沉淀效果最好）；混凝后進入沉淀池中進行泥水分離，上清液進入到pH回調池中將pH調節為6.5～7.5（厭氧水解酸化主要是利用厭氧微生物將廢水中難生物降解的有機物轉變成易生物降解的有機物，而最適合厭氧微生物生長的pH是6.5～7.5）后再進入到水解酸化池中，經水解酸化去除RO濃水中部分有機物及提高RO濃水的可生化性，為后續的好氧處理提供充足條件；接著進入好氧池中進行好氧微生物反應，好氧微生物和兼氧微生物將RO濃水中的有機物進行合成代謝及繁殖，同時將RO濃水中的有機物分解成無機物去除水中的污染物；最后經MBR膜固液分離后MBR膜產水達標排放。

4工藝細節

4.1加藥系統的控制要求

在Fenton氧化、混凝、絮凝反應中加藥泵采用計量機械隔膜泵，可精準控制藥劑的投加，減少藥劑的浪費。此外，酸、堿的投加由pH儀表控制計量機械隔膜泵的啟停，Fenton試劑的投加由ORP儀表控制計量加藥泵的啟停，不僅節省藥劑成本，而且通過ORP值來控制Fenton試劑的投加，還能使反應條件始終控制在最優條件下。

4.2變頻器的使用

羅茨鼓風機采用變頻控制，并在好氧池中安裝有溶解氧儀，可根據好氧池中溶解氧含量的變化來自動控制羅茨鼓風機的運行功率，同時所有高壓泵和MBR膜產水泵均由變頻器控制，可根據處理水量的大小來調節泵的開度，減少耗電量。

4.3污泥脫水機的控制要求

污泥脫水機采用山東景津生產的隔膜式、自動拉板及帶有自動傳送帶的板框壓濾，同時采用高壓泵對污泥進行二次擠壓，使污泥含水率低至60%左右，不但減少了人工勞動強度，而且還減少了污泥委外轉移的費用，有利于成本控制。

4.4 PLC及自控要求

整個控制系統由計算機控制，并且采用西門子PLC系統，控制系統穩定可靠、科學精準，有利于提高包裝印刷廢水處理系統的自動化程度，所有廢水池的液位、處理水量等均由自動化儀表控制，并且通過計算機顯示屏可以隨時查看及儲存整個廢水站的運行數據。

4.5排放口在線監測的使用

某印刷包裝實業有限公司的廢水站排放口安裝有CODCr、NH3-N、TP、pH在線監控設備，可隨時查看排放廢水的水質情況，確保廢水始終達標排放。另外，廢水站的四周還安裝有監控攝像頭，可在中控室計算機顯示屏上隨時查看各反應池的運行狀態，減少人工巡查，自動化程度較高。

4.6 中水回用系統的要求

某印刷包裝實業有限公司廢水站的中水回用系統采用“UF膜+RO膜”的雙膜法處理工藝，不僅脫鹽率高、出水水質穩定，還有利于提高廢水的回收率及減少污染物排放。

5處理效果

某印刷包裝實業有限公司的廢水處理系統調試正常運行半年后，各廢水處理出水指標穩定達標，其中出水CODCr、NH3-N、SS等指標均符合排放要求，CODCr始終保持在30mg/L左右，NH3-N在0.5mg/L左右，順利通過了環保部門的驗收。

結語

由于包裝印刷廢水種類較多且水質成分復雜、可生化性差，若只采用單一的廢水處理工藝難以保證出水穩定達標，因此往往需要多種處理工藝的組合運用。此外，通過實踐證明，將淀粉類廢水混合到CTP沖版清洗廢水、印刷清洗廢水、白乳膠類清洗廢水出水預處理后的出水中一起進入生化系統，不但可以提高生化系統的可生化性，而且還能省去碳源的投加降低廢水處理成本。

參考文獻

[1]丁毅，楊鵬.包裝印刷廢水處理工藝研究[J].包裝與食品機械，2010，28（1）：25-26，71.

[2]于芳，葉玉峰，葉青妹，等.包裝印刷企業生產廢水處理工藝[J].廣州化工，2012，40（24）：139-141.

[3] KHANNOUS L，ELLEUCH A， FENDRI I， et al. Treatment of Printing Wastewater By a Combined Process of Coagulation and Biosorption for a Possible Reuse in Agriculture[J].Desalination and Water Treatment，2016，57（13）：5723-5729.

[4]倪亭亭，王云鐘，吳永明，等.印刷包裝生產廢水深度處理工程實例[J].水處理技術，2021，47（2）：130-132，136.

[5]肖宇芳，葉世火.“氣浮+MBBR+臭氧”工藝處理印刷包裝廢水[J].城市道橋與防洪，2019（7）：178-179，22-23.

[6]馮素敏，王浩，宋振揚，等.芬頓氧化-混凝深度處理二級出水試驗研究[J].河北科技大學學報，2017，38（1）：94-100.

[7]曾旭，曾德芳.芬頓氧化深度處理印染廢水的實驗研究[J].廣州化工.2018，46（1）：92-94，149.

作者簡介

王紅永（1989—），男，漢族，甘肅天水人，工程師，學士，研究方向為水污染治理、工業廢氣治理。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-06-28