印鈔行業(yè)是國(guó)家不可缺少的行業(yè),然而印鈔廠在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水,主要含有堿、油墨、表面活性劑等,成分復(fù)雜,堿性大,化學(xué)耗氧量很高,顏色很深,直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境;并且該廢水中含有大量的有用成分,如表面活性劑(太古油)、NaOH等,若能加以回收再利用,將會(huì)產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)處理印鈔廢水的方法是化學(xué)絮凝,生物處理或它們的組合。由于印鈔廢水含堿量和油墨含量較高,處理時(shí)不僅要消耗大量的酸,而且步驟繁瑣,占地面積大,處理效果差。超濾技術(shù)具有設(shè)備緊湊、操作簡(jiǎn)單、節(jié)省空間、能耗少和可回收有價(jià)值物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),已被用來(lái)處理印鈔廢水,如上海原子能研究所的板式超濾膜、中國(guó)生態(tài)環(huán)境研究所的卷式超濾膜等。這些均為有機(jī)膜體系,在強(qiáng)堿性的體系中應(yīng)用隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸老化,其運(yùn)行壽命短,限制了有機(jī)膜在這一體系中的廣泛應(yīng)用;無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜具有耐酸堿,耐有機(jī)溶劑腐蝕,耐高溫,運(yùn)行壽命長(zhǎng)及易再生的優(yōu)點(diǎn),故在印鈔廢水處理中將有較好的應(yīng)用前景。 通過(guò)對(duì)過(guò)程的研究,選擇了合適孔徑的膜、優(yōu)化了操作參數(shù),并對(duì)膜再生的方法、膜清洗實(shí)驗(yàn)重復(fù)性進(jìn)行了考察。最終確定用無(wú)機(jī)陶瓷膜處理印鈔廢水,合適的膜孔徑為50納米,在操作壓力0.3MPa,膜面流速4.0m/s,操作溫度為45~550C時(shí)可取得較高的滲透通量;最簡(jiǎn)單有效的膜再生方法為滲透液清洗法,并且本實(shí)驗(yàn)有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。 由于膜分離具有無(wú)相變、能耗低、效率高、適用范圍廣、操作穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),膜法處理印鈔廢水的研究越來(lái)越多。考慮到此廢水體系為強(qiáng)堿性(其中含NaOH1%左右),而無(wú)機(jī)陶瓷膜具有耐酸堿、耐高溫、運(yùn)行壽命長(zhǎng)及易再生的優(yōu)點(diǎn),故選擇無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)印鈔廢水進(jìn)行處理。 印鈔廢水經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)陶瓷處理后,滲透液部分經(jīng)調(diào)整后循環(huán)使用,濃縮液部分含有大量的樹(shù)脂、顏料、填充料等物質(zhì),其固含量約為15%,每天產(chǎn)生的濃縮液量為12噸左右,通過(guò)噴霧干燥形成粉末,用來(lái)制造粉筆,變廢為寶,滿足經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的需要。 膜處理印鈔廢水現(xiàn)狀 用截留分子量為1~3萬(wàn)左右、纖維內(nèi)徑1.0~2.0mm、壁厚0.25~0.32mm的單皮層聚砜共混中空纖維超濾膜處理印鈔廢水。在超濾實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)進(jìn)口壓力為0.17MPa,膜面流速在2.7m/s左右,循環(huán)液溫度400C左右時(shí),滲透通量可保持在50~60L/m2.h之間,采用一般清洗和化學(xué)清洗,可使膜的通量隨時(shí)間變化而基本不變;印鈔廢水經(jīng)超濾處理后,油墨基本達(dá)到完全去處,堿和表面活性劑透過(guò)膜,成為略帶黃色的澄清透明液,稍加調(diào)整即可回用;設(shè)備對(duì)印鈔廢水的回收率在75%以上;超濾膜使用壽命達(dá)到一年以上。 超濾系統(tǒng)為兩極串聯(lián),經(jīng)過(guò)預(yù)處理的印鈔廢水首先進(jìn)入第一級(jí)超濾器進(jìn)行循環(huán)超濾,經(jīng)過(guò)濃縮處理的濃液再進(jìn)入第二級(jí)繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)超濾,最后排出濃液的濃度由濃液控制閥控制再原液的20%左右。第二級(jí)超濾器排出的濃縮液直接進(jìn)入后處理工段繼續(xù)處理。 有機(jī)膜由于耐熱性及理化穩(wěn)定性較差、孔徑分布范圍較寬、易堵塞、再生困難且難以適應(yīng)多次高溫滅菌和凈化等缺點(diǎn),所以在一些領(lǐng)域其應(yīng)用受到了限制。自八十年代起采用陶瓷、金屬、金屬氧化物及玻璃等無(wú)機(jī)材料制成的無(wú)機(jī)膜,其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及高機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn),使得有關(guān)無(wú)機(jī)膜的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用日趨活躍。 上海印鈔廠傳統(tǒng)處理印鈔廢水的方法是首先加酸中和絮凝后,濃渣出廠焚燒處理,而清液仍需進(jìn)行氣浮及生化處理后排放。此工藝消耗大量的酸,步驟復(fù)雜,占地面積大,處理效果差。 陶瓷膜處理印鈔廢水的特點(diǎn) 特點(diǎn):
① 化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐酸堿和有機(jī)溶劑;
② 抗微生物能力強(qiáng),可在生化、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域中應(yīng)用;
③ 機(jī)械強(qiáng)度高,可承受幾十個(gè)大氣壓,并可高壓反沖進(jìn)行再生;
④ 耐高溫,一般可在773K左右使用,最高可達(dá)1073K~1273K;
⑤ 孔徑分布窄,處理效率高。 無(wú)機(jī)膜根據(jù)孔徑大小大致可分為微濾膜(0.1~10um)、超濾膜(1~100nm)、納濾膜(0.1~10nm)等。目前已商品化的無(wú)機(jī)膜形狀主要有平板式、管式和多通道蜂窩體三種,其中平板式主要用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和小規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn);管式膜由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維修方便、易清洗、便于控制濃差極化和膜污染等優(yōu)點(diǎn),特別是在大面積膜的制備和使用上,管式膜比板式膜更方便可靠,因此是無(wú)機(jī)膜工業(yè)化應(yīng)用的主要形式;為了提高管式膜的裝填面積,通常將其做成多通道蜂窩狀,有助于降低產(chǎn)品成本和能耗。 現(xiàn)在用無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜進(jìn)行處理,滲透液經(jīng)調(diào)整后直接送至印刷車(chē)間回用,濃縮液經(jīng)過(guò)噴霧干燥變?yōu)榉勰?,可用于制造粉筆。這樣,基本實(shí)現(xiàn)零排放。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是能耗少,操作簡(jiǎn)單,占地少,可回收有用物質(zhì)。