包装印刷行业VocS治理技术探讨

包装印刷行业 VocS治理技术探讨

傅翠利 1 肖智 2

1. 连云港高新技术产业开发区新浦工业园管理办公室 江苏 连云港 222000

2.江苏洋井环保服务有限公司 江苏连云港 222000

摘要：本文第一部分介绍了VocS；第二部分；第二部分阐述了包装印刷行业生产工艺及其VocS排放源；第三部分针对包装印刷行业生产工艺探讨了VocS的治理技术要点。旨在为包装印刷行业VocS的综合治理的有效性及治理水平的提升提供一些参考。

关键词：包装印刷行业；VocS；排放源；治理措施；质量技术

引言

包装印刷行业生产活动中会释放大量VocS，且近些年VocS的排放量出现了逐年增长的趋势。VocS不仅造成环境污染，导致灰、光化学烟雾的发生，影响植物的生长，而且对人体健康及其他生物有害。对人的危害体现为有损人的呼吸系统、皮肤、严谨、血液、神经系统、肝肾脏，具有致癌、致畸、致突变的风险。2021年我国发布了VocS治理专项行动方案。该背景对包装印刷行业企业生产工艺及VocS治理技术提出了全新的要求。在国家对VocS提出严格的治理行动方案的背景下，研究包装印刷行业VocS治理技术对企业落实国家VocS治理政策和减少VocS污染有着重要的意义。

一、VocS概述

（一）VocS污染现状

近些年，VocS污染在全球范围内的排放总量出现了增长趋势。我国的VocS污染排放总量也在逐年增高。其中工业VocS排放比重高达55.5%。VocS的排放所涉行业众多，广泛涉及石油化工、纺织印染行业、溶剂使用等众多领域。纺织印染行业VocS排放量占我国工业VocS排放总量的2.8%，排放总量较大。对于包装产品而言，VocS的排放还具有持续性的特点。从区域上来看，我国VocS排放的重点区域位于工业经济发达、人口集中的京津冀、长三角、珠三角等区域。此外，各省工业发达城市的VocS排放总量也是长期居高不下。十三五期间，我国重点行业的VocS治理完成了VocS排放量降低10%的目标。2021年作为十四五规划的开局之年，我国将京津冀及周边地区、长三角地区、珠三角地区、汾渭平原作为VocS治理的重点区域。国家针对重点行业企业VocS治理通过法律规范、治理奖励等政策引导，为企业VocS治理提供参考依据。《“十三五”节能减排综合工作方案》中将石油、化工、工业涂装、包装印刷行业等被列为重点行业的VocS治理工程。十四五期间，包装印刷行业仍旧是我国VocS质量的重点行业。

（二）VocS的危害

VocS的排放会导致复合型污染的发生，诱发灰霾、光化学烟雾，造成空气污染，影响植物生长等等，对地球生态环境和生物危害较大。人长期受VocS排放量超标的影响，严重危害人体健康，会诱发多种疾病，甚至致癌、致畸、致突变。

（三）VocS治理的重要性

VocS对生态环境和人体健康有着较大的危害。工业是社会经济发展的重要驱动力量。新时期我国建设现代化强国的目标要求工业发展和革新。工业的发展势必会导致VocS排放量的增加。进入新时期，我国对生态环境保护也提出了更高的要求。工业发展和生态环境保护的双重需求推动着我国必须加强VocS的治理，控制VocS污染及其危害。VocS的治理对于人类健康生存和地球生态环境可持续发展有着及其重要的意义。

二、包装印刷行业生产工艺及其VocS排放源

（一）包装印刷行业生产工艺

包装印刷行业的生产工艺流程大体上分为包装纸、布及其他料的前处理、染色、印刷、后整理、成品包装等几个阶段。由于加工纸张或布料的差异，加工工艺也存在不同程度的差异。不可置否的是包装印刷工艺中需要应用到很多的原料。如油墨、涂料等。在各个生产工序中，VocS的排放均有存在。其中以成品定型阶段的VocS排放量最为严重，污染物排放源为高温定型机。成品定型过程中，高温定型机的高温加速了有机溶剂的挥发，导致VocS排放量较高。

（二）包装印刷行业中的VocS排放源

1.印前加工中的VocS排放源

印刷前需要采用化学药品做清洁准备工作。一些化学清洗溶剂在清洗准备工作中可能会有VocS挥发到空气中，造成VocS，排放。此外，彩色打样中应用到的化学药品、印版冲洗中应用到的化学药品及其他化学物品等均可能成为VocS排放源。一般认为印版显影剂不易挥发，事实上它含有VocS，也是潜在的VocS排放源。

2.印刷过程中的VocS排放源

包装印刷过程中会使用到油墨、润版液、洗车水等等。这些原料中均含有VocS。在印刷过程中，受温度的影响，会加剧VocS排放源中有机溶剂的挥发。例如印刷油墨，它主要有颜料、连结剂、溶剂、辅助剂等组成。常用的印刷油墨有胶印油墨、水性油墨两种。油墨和润版液的VocS排放量相对较低。印刷油墨中常常会用到乙醇、丁醇、丙醇、异丙醇、丁酮、甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲苯等有机溶剂。印刷过程中油墨在液体状态下转移到承印物上，再经过印刷烘干系统烘干。烘干的过程中随着温度升高，挥发后的VocS气体通过管道排放到大气中。在排放管道口未安装VocS治理设施的情况下，就会对大气造成较为严重的污染，很容易导致VocS超标的问题。洗车水中则含有35%～55%的有机溶剂。包括10%～15%的有机酸，30%～40%的乙醇，及少量的乳化剂等洗车水中的VocS排放量是包装印刷行业脚印企业最主要的VocS排放源。

3.印后过程中的VocS排放源

印后过程中的VocS排放源主要来源于胶黏剂。胶粘剂中包括聚氨酯、乙酸乙酯、异氰酸酯等有机溶剂。一般水性胶黏剂VocS的排放量相对较少。

（三）VocS排放量的计算

VocS排放量的计算时精准实施VocS治理的第一步。通过准确的计算各个阶段的VocS排放量，选择性的安装VocS治理设施，或采取有效措施防治，可以提升VocS治理的有效率。

1.核算期投用油墨VocS的量

核算期投用油墨VocS的量（千克）=核算期各类油墨的使用量（千克）×各类油墨的VocS含量（%）。无法获得VocS含量数据的情况下，可按照以下数据取值：（1）单张纸印刷油墨5%（其中塑料里印油墨白色65%，白色以外的色魔70%，塑料表印油墨60%，纸质凹版印刷油墨60%，柔版印刷油墨60%，丝网印刷油墨45%，金属印刷油墨45%，商业轮转印刷油墨30%）；（2）胶黏剂30%；（3）涂布液40%；（4）润版液20%；（5）洗车水17%。

2.稀释剂的使用量

一般情况包装印刷行业采用的稀释剂为100%VocS含量的溶剂。采用非100%VocS含量稀释的情况，参考油墨核定的方法进行核定。

3.VocS的去除量

3.1监测法计算

VocS去除=[核算期该处理装置进口平均浓度（毫克/立方米）－核算期该处理装置出口平均浓度（毫克/立方米）]×核算期该处理装置排放量（立方米/小时）×核算期该处理装置运行时间（小时）×10^﹣6。

3.2去除率法计算

核算期某工段VocS去除量（千克）=[核算期该工段油墨中VocS的量（千克）+核算期该工段胶黏剂中VocS的量（千克）+核算期该工段其他有机溶剂使用量（千克）]×30%。

3.3VocS回收量的计算方法确定。

这种方法计算VocS去除量时，只需要件企业回收的各种废有机溶剂相加。

三、包装印刷行业VocS综合治理技术

（一）工艺措施及管控要求

包装印刷行业企业对VocS治理工艺措施及要求参考DB11/1201-2015中的相关规定。VocS处理装置的常用治理措施有冷凝回收、直接燃烧法、催化燃烧法、蓄热式燃烧法、蓄热式催化燃烧、固定床活性炭吸附、流化床吸附、轮转浓缩+焚烧、生物处理、低温等离子体等。企业必须按照VocS处理装置及治理工程设计的要求，定期更换活性炭、催化剂等，来保证VocS处理装置对VocS去除率的有效率。

（二）VocS综合治理技术技术的应用

包装印刷企业VocS控制技术主要应用到回收技术和销毁技术。回收技术包括吸附回收技术（固定床与流化床的吸附）、冷凝回收技术、吸收回收技术、膜回收技术等。销毁技术包括燃烧技术、光催化技术、生物降解技术、等离子体技术等。在实际VocS治理中，企业通常根据实际需求会在包装印刷工艺各环节中灵活组合多种治理技术，以提高VocS排放源控制和治理的有效性。

1.组合技术的应用

在VocS治理工程中，膜分离法、光催化降解法、等离子体技术新型技术与VocS传统治理技术的组合有效的提高了VocS治理水平。常见的传统治理组合方式包括飞石转轮+热力焚烧、沸石浓缩转轮+蓄热式燃烧、洗涤+高级氧化、滤筒除尘器+蓄热式燃烧技术等。

考虑到不同企业VocS治理需求的差异，在VocS治理技术选择上应根据企业实际的废弃浓度、流量、去除效率等选择适用的治理技术。具体选择参考下图1不同VocS治理技术的使用范围。

图1 VocS治理技术使用范围参考图

2.绿色印刷技术的应用

2.1绿色印刷技术要求

除采取有效的VocS治理措施，设计VocS治理工程，选择性的在包装印刷生产工艺环节增加VocS处理装置，对VocS污染进行控制外，还可以应用绿色印刷技术减少包装印刷前、印刷过程和印刷后各个环节有机溶剂的挥发情况。例如采用绿色环保的印刷原料或辅助材料。绿色环保印刷原辅料的选择参考如下：（1）纸张应参考GB/T24999、GB/T18539中的要求；（2）油墨应符合HJ/T370中的要求；（3）上光油应采用水基或光固化类的；（4）喷粉应采用植物类的；（5）润湿液应一律采用不含甲醇类的；（6）涂覆膜胶黏剂应采用水基覆膜胶；（7）油墨、上光油、橡皮布、胶黏剂等原料辅料中不得添加邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸丁基芐基酯、邻苯二甲酸二丁酯。此外，印刷产品的有害物限量应符合下表1中的相关要求。建议印刷企业在包装印刷生产中采用符合下表2所要求的原料和辅料。

表1 印刷产品的有害物限量要求参考表

表2 符合绿色环保要求的印刷原料辅料参考表

2.2绿色印刷技术的环保措施

印刷企业可以通过采用平复符合环保要求的印前、印中及印后工艺技术及管理措施。如印前采用喷粉收集装置、中央供墨系统，印中采用自动洗胶布装置、无水印刷方式，印后在排气管道安装废气收集处理装置，对废气处理后再排放。同时，加强烫箔工艺、印后表面处理工艺、模切控制工序、上光有覆膜工艺的控制程序等，采取多环节多措施治理VocS。

四、结语

本文探讨了在包装印刷工艺系统中引入回收利用技术、销毁技术进行组合，将传统技术与新型技术有机的组合设计高效的VocS治理工程，同时应用绿色印刷技术的多环节、多手段控制VocS的方法。VocS新治理技术与传统技术的组合应用有效的提高的包装印刷行业VocS的治理水平。我国十四五规划中将VocS的节能减排控制与治理作为政府重要工作任务之一。因此，企业应该加强对VocS治理技术的组合应用，贯彻落实国家对VocS治理方针，争取最大化的控制VocS的排放量，降低VocS的排放率。

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