Экология и полиграфическое производство

В последние годы загрязнение окружающей среды стало одной из наиболее актуальных глобальных проблем. В свою очередь, полиграфия — одна из наиболее развитых отраслей промышленности, которая характеризуется высокой степенью концентрации в населенных пунктах, что делает ее влияние на окружающую среду более заметной. Причем в России этот вопрос стоит особенно остро.

Для полиграфистов может показаться странным, но существует расхожее мнение, что полиграфическая промышленность выбрасывает в окружающую среду относительно небольшое количество вредных веществ.

Однако с учетом того, что загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу, и сточные воды, попадающие в почву и грунтовые воды, весьма опасны для людей, животного и растительного мира (аэрозоли оксидов свинца, олова, сурьмы, пары хромового ангидрида, пары толуола, бензина и др.), а также того обстоятельства, что большинство полиграфических предприятий расположено в черте города, в зонах жилых массивов и в них фактически отсутствуют санитарно­защитные зоны, защита окружающей среды на этих предприятиях является необходимой и важной проблемой.

За рубежом в 1960­х годах начало формироваться направление экологичной печати (Green Printing). Существует ряд типографий, в том числе и в России, позиционирующих себя на рынке как экологически безопасные. Создана и развивается культура экологичного не только производства, но и потребления, функционируют специализированные правительственные и общественные организации. С сожалением приходится признать, что в России в настоящее время отсутствует культура потребления продукции таких производителей. Экологичная печать, конечно, имеет своих идейных приверженцев, но существует в отрыве от массового производства и потребления.

Совершенно другой уровень теоретической и практической проработки проблема безопасной экологичной полиграфии получила за рубежом. Большое количество публикаций посвящено узким нишевым проблемам, например использованию красок на основе растительных масел и органических красителей на основе растительных материалов. Во многих странах действуют программы информационной поддержки предпринимателей по вопросам охраны окружающей среды, выпускаются сборники рекомендаций по экологизации полиграфического производства.

Наиболее перспективный путь решения проблемы защиты окружающей среды — это дальнейшее совершенствование технологических процессов в направлении исключения или сокращения количества поступающих в атмосферу и сточные воды вредных веществ, и максимальное использование переработанных отходов.

Законодательство

Правовые основы контроля за воздействием полиграфической промышленности на окружающую среду во всех развитых странах заключены в базовых документах экологического законодательства.

Правовой основой охраны природы в России являются Конституция РФ, Уголовный и Водный кодексы РФ, международные договоры, законы об охране природы и основных компонентов окружающей природной среды, постановления законодательных учреждений различных уровней.

Высшую юридическую силу, прямое действие и применение на всей территории России имеет Конституция РФ. Ею закреплено право человека на благоприятную окружающую среду. Естественно, чтобы действенно пользоваться этим правом, необходимо использовать право на достоверную информацию о состоянии окружающей среды (ст. 42).

Если рассматривать американское законодательство, то в США это «Закон о чистом воздухе» (Clean Air Act) с подзаконными актами, оформленными в виде поправок к основному документу (Clean Air Act Amendments), и «Закон о чистой воде» (Clean Water Act). Прочие нормативы закреплены в ряде самостоятельных нормативных документов. Например, «Национальные стандарты качества атмосферного воздуха для основных загрязнителей» (National Ambient Air Quality Standards for Criteria Pollutants). Основная часть нормативных документов связана с «Законом о чистом воздухе» и «Реестром токсичных выбросов» (Toxic Release Inventory, TRI).

О последнем стоит сказать особо: «Реестр токсичных выбросов» — это уникальная по информационному содержанию база данных с открытым доступом из Интернета, сопровождаемая множеством нормативных и методических документов. В частности, с реестром связан перечень канцерогенных и кумулируемых веществ, а также некоторые законы, например закон о предотвращении загрязнений.

Что касается ситуации в России, то нормативная база в отечественной системе закреплена в санитарных нормах и правилах, а также — в государственных стандартах. Среди них стоит отметить методические основы оценки воздействия объектов промышленности на окружающую среду (изложены в общесоюзном нормативном документе ОНД­86). Отраслевая нормативная база представлена документами советского периода, такими как «Отраслевая методика расчета количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от технологического оборудования полиграфических предприятий» (в редакции от 1990 г.) и «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятия полиграфической промышленности» ОНТП 6­85 (от 1985 г.).

К сожалению, рассматриваемые в этих документах технологические процессы в настоящее время сильно устарели и практически полностью перестали применяться на предприятиях. Так, большая часть этих документов посвящена высокой печати и выбросам аэрозолей свинца от ее процессов, что в наши дни представляет разве что ретроспективный интерес.

Одним из основных общих требований, предъявляемых к предприятиям полиграфической промышленности, является проведение производственного экологического контроля, закрепленное в ст. 67 федерального закона «Об охране окружающей среды». Пункт 2 этой статьи гласит: «Субъекты хозяйственной и иной деятельности обязаны представлять сведения о лицах, ответственных за проведение производственного экологического контроля, об организации экологических служб на объектах хозяйственной и иной деятельности, а также результаты производственного экологического контроля в соответствующий орган исполнительной власти, осуществляющий государственный экологический контроль». В соответствии с этим положением на любом предприятии должно быть лицо, ответственное за проведение производственного экологического контроля. В отсутствие в штате соответствующего специалиста обязанности по ведению производственного экологического контроля возлагаются на единоличный исполнительный орган организации (как правило, это генеральный директор).

Если сравнивать это требование российского законодательства с аналогичным требованием по предоставлению информации в «Реестр токсичных отходов» в США, то ключевым различием этих требований является то, что в России производственный экологический контроль обязаны осуществлять все субъекты хозяйственной деятельности. При всей теоретической строгости данной нормы, практическое ее применение является крайне затруднительным, поскольку малые предприятия не располагают достаточными ресурсами для проведения полноценного производственного контроля.

Согласно требованиям нормативно­правовых актов, связанных с «Реестром токсичных выбросов», в США экологическую отчетность обязаны предоставлять только те организации, штат которых превышает 10 человек, а на производстве используются вещества, указанные в утвержденных перечнях опасных загрязняющих веществ. При том, что эта норма, в отличие от российской, может показаться чрезмерно мягкой, ее применение реализовано на очень высоком уровне. На момент написания настоящей статьи за несоблюдение данной нормы предусмотрен штраф в размере 27 500 долл. за каждое нарушение.

Охрана атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха в РФ ограничено санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.6.575­96. ПДК в наружном воздухе населенных пунктов установлены исходя из условий, исключающих отрицательное воздействие вредных веществ на людей при длительном и постоянном их нахождении в этих местах.

Если в атмосферном воздухе присутствует несколько веществ с суммацией действия, то сумма их концентраций не должна превышать единицу.

В полиграфической промышленности примером сочетания вредных веществ однонаправленного действия являются: стирол, нитрил акриловой кислоты, сернистый и серный ангидриды, хлористый и фтористый водород, аэрозоль серной кислоты, ацетон, бензол, толуол, бензин, уксусная кислота; выделение оксидов (окислов) азота совместно с оксидом (окисью) углерода.

Для обеспечения безопасности населения полиграфические предприятия должны иметь санитарно­защитную зону. Для действующих предприятий в крупных городах, расположенных в жилых районах и фактически не имеющих санитарных разрывов (зон), за норматив чистоты наружного воздуха следует принимать ПДК для населенных мест.

Загрязнение наружного воздуха на территории предприятия следует определять расчетным путем (при проектировании предприятий) или исследованием воздушной среды (для действующих предприятий) в зонах воздухозаборов и на открытых площадках в зоне дыхания (1,5 м от поверхности земли).

ПДК вредных веществ в воздухе на территории предприятия, в зонах воздухозаборов для механической приточной вентиляции и естественной вентиляции (у открывающихся окон) установлены нормами в размере 30% от ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны помещений.

Выброс загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками допускается с разрешения уполномоченных на то органов (местные СЭС, местные службы Госкомгидромета, Министерства природных ресурсов и др.).

В целях охраны атмосферного воздуха устанавливаются ПДВ (предельно допустимые выбросы) для каждого источника загрязнения атмосферы. Нормативы ПДВ загрязняющих веществ устанавливаются в таком количестве, при котором вредные вещества от конкретного источника и всех других в данном районе с учетом перспективы его развития не вызовут превышения ПДК (предельно допустимая концентрация) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Поэтому ПДВ одинаковых вредных веществ для различных регионов и даже предприятий могут быть неодинаковыми; они устанавливаются с учетом рельефа местности, метеорологических условий, существующей загрязненности района (фоновых концентраций) и характера выбросов.

Выбросы в атмосферу полиграфическими предприятиями

Причинами загрязнения приземного слоя атмосферы являются выделения и выбросы вредных веществ. Источниками выделения вредных веществ называют технологическое оборудование (агрегаты, машины, станки и т.д.), в процессе работы которого выделяются вредные вещества. Источники выброса — устройства для вывода вредных веществ в атмосферу (трубы, шахты и др.)

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 — 76 выбросы классифицированы по составу и структуре построения их условного обозначения по четырем признакам:

а) по агрегатному состоянию:

• газообразные,
• жидкие,
• твердые;

б) по химическому составу: сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота в пересчете на NO2, сероводород, аммиак, сумма углеводородов, углеводороды предельные, углеводороды непредельные, углеводороды ароматические, кислоты, щелочи, свинец и его соединения в пересчете на Pb, металлы и их соединения, 0,5×10­6  пыль, пр.;

в) по размеру частиц: менее 0,5×10­6 м (меньше 0,5 мкм), 0,5×10­6 — 3×10­6 включительно, 3×10­6­10×10­6
включительно, 10×10­6­50×10­6 включительно, больше 50×10­6 м;

г) по массе выбрасываемого вещества: меньше 1 кг/ч, 1­10 кг/ч включительно, 10­100 кг/ч включительно,
100­1000 кг/ч включительно, 1000­100 000 кг/ч включительно, больше 100 000 кг/ч.

Установление предельно допустимых выбросов (ПДВ) и временно согласованных выбросов (ВСВ)

Предельно допустимый выброс (ПДВ) является научно­техническим нормативом, устанавливаемым в общем случае для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы данным вредным веществом и для предприятия в целом при условии, что выбросы этого же вещества от источников предприятия и от всей совокупности источников других предприятий города или населенного пункта с учетом рассеивания вредных веществ в атмосферу и перспектив развития промышленных предприятий не создадут приземных концентраций, превышающих нормативы.

Значение ПДВ для каждого источника выбросов предприятия и каждого вредного вещества должно устанавливаться на основании результатов расчетов загрязнения атмосферы, выполненных в соответствии с требованиями нормативных законов.

Если в воздушном бассейне района расположения предприятия концентрация вредных веществ превышает предельно допустимую концентрацию для населенных мест, а по объективным причинам ПДВ не могут быть достигнуты в короткие сроки, то допускается поэтапное сокращение выбросов в атмосферу вредных веществ от действующих предприятий до значения ПДВ.

Допускаемые на каждом этапе размеры выбросов называются временно согласованными выбросами (ВСВ). При установлении ВСВ принимается во внимание максимально возможное в данный период уменьшение выбросов в атмосферу каждого вещества из источников предприятия путем реализации наиболее эффективных мероприятий.

Значения ПДВ и ВСВ (г/с), установленные на основании максимальных разовых ПДК, являются основными нормами выбросов, за соблюдением которых должен быть организован контроль.

Многие из используемых растворителей токсичны. Процесс извлечения растворителей из воздуха и возвращение их в исходном виде в производство получил название рекуперации летучих растворителей. Он позволяет производить очистку выбросов и утилизацию уловленных из выбросов растворителей.

Процесс рекуперации может быть периодическим или непрерывным. При периодическом процессе воздух с примесью паров растворителя проходит через неподвижный слой адсорбента, после насыщения которого из него извлекается утилизируемый растворитель; при непрерывном процессе движущийся слой поглотителя проходит периоды (зоны) адсорбции и десорбции последовательно.

Адсорбенты подразделяются на минеральные (например, силикагели) и углеводородные (активный уголь). В РУ (рекуператорных установках) паров толуола обычно используется активированный уголь.

Рекуперация растворителей осуществляется с помощью адсорбентов в специальных аппаратах — адсорберах. Обычно для этих целей используют активированный уголь, изготавливаемый из каменноугольной пыли и связующих веществ (компоненты смолы) грануляцией и последующей парогазовой активизацией в специальных промышленных печах.

Процессы рекуперации с адсорберами периодического действия подразделяются на три технологических цикла: четырехфазный, трехфазный и двухфазный. Четырехфазный цикл состоит из четырех последовательно выполняемых фаз (процессов) в следующем порядке:

1) адсорбция — извлечение паров растворителей из паровоздушной смеси (ПВС), подаваемой на РУ, поглощением паров активным углем;

2) десорбция — отгонка из угля острым водяным паром поглощенных растворителей;

3) сушка — удаление из угля влаги, образовавшейся вследствие конденсаций водяного пара при отгонке (осуществляется нагретым в калориферной установке воздухом, подаваемым вентилятором);

4) охлаждение — снижение температуры угля после сушки наружным воздухом.

В процессах десорбции, сушки и охлаждения происходит регенерация угля, в результате которой восстанавливается его поглотительная способность (активность) для последующего проведения процесса адсорбции.

В двух­ и трехфазном циклах осуществляются те же процессы, что и в четырехфазном, но некоторые выполняются не раздельно, а одновременно. Так, в двухфазном цикле самостоятельно выполняются две фазы — адсорбция и десорбция. Сушка и охлаждение угля производятся одновременно с процессом адсорбции (то есть второй фазой является регенерация). Для этого часть времени смесь паров растворителей с воздухом (ПВС) подается в адсорберы с подогревом, а остальное время — без подогрева или же ПВС подается в течение всего процесса адсорбции при одинаковой температуре.

В трехфазном цикле процесс охлаждения выполняется одновременно с адсорбцией очищенным от растворителя воздухом.

Основное оборудование РУ:

• вентиляторы (применяются для транспортировки ПВС, подачи воздуха на сушку и охлаждения активного угля);
• адсорберы (основной аппарат установки, в которой осуществляют адсорбцию, то есть процесс концентрирования вещества из объема фаз на границе их раздела);
• огнепреградители (обеспечивают гашение пламени, обладая при этом небольшим сопротивлением проходящему через него потоку ПВС);
• сепараторы (применяются для выделения растворителей после десорбции их из активного угля в РУ цехов глубокой печати; в них осуществляется отделение остаточных паров толуола или другого органического растворителя и воздуха от жидкой фазы, а также разделение жидкой фазы механической смеси рекуперата и воды, выходящей из конденсаторов, на два слоя — толуол и воду);
• мерники, резервуары (мерники используются для учета и распределения количества рекуперированного растворителя; в подземные резервуары рекуперат направляется по трубопроводам для хранения);
• теплообменники, арматура (холодильник для ПВС — используется для охлаждения ПВС перед подачей в адсорберы; воздухонагреватель — для нагрева сушильного воздуха для угля, конденсаторы и холодильники рекуперата — для конденсации продуктов десорбции).

Термокаталитическая очистка выбросов от толуола состоит в окислении углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ в присутствии катализатора при более низких температурах (300­600 °С), чем при высокотемпературном сжигании органических примесей в разбавленном объеме воздуха без катализатора. Катализатор сам не вступает в реакцию окисления, а лишь ускоряет ее ход.

Термокаталитический способ очистки рекомендуется в тех случаях, когда выбросы невелики по объему и сооружение РУ нерационально либо нет места для ее размещения, а также при больших объемах с невысокими концентрациями толуола в вентиляционных выбросах.

Вентиляционные выбросы на полиграфических предприятиях, как правило, невелики по объему, разнообразны по вредности и зачастую рассредоточены по территории предприятия. Вследствие этого очистка вентиляционных выбросов представляет технические и организационные трудности.

По принципу действия фильтры (пылегазоуловители) делятся на сухие и мокрые. Кроме того, есть масляные фильтры, являющиеся промежуточными между сухими и мокрыми.

Сухая очистка. Из всех существующих очистных устройств для сухой тонкой очистки от пыли самыми лучшими являются фильтры с фильтрующим материалом ФП, обеспечивающие эффективность очистки 99,99%, а также матерчатые (рукавные) фильтры. Для грубой сухой и средней очистки воздуха из инерционных пылеуловителей наиболее пригодными и обеспечивающими высокую эффективность являются циклоны.

Пористые и ячейковые фильтры. Пористые фильтры изготавливаются из рыхлого, но прочно затянутого стеклянного волокна, обработанного в процессе выработки связующим веществом. Эффективность таких фильтров достигает 80%. После загрязнения не регенерируются, а заменяются новыми.

Ячейковые фильтры представляют собой металлические разъемные коробки с ограждением фильтрующего слоя с обеих сторон металлической сеткой.

Мокрая очистка. Мокрые пылеуловители обеспечивают высокую степень очистки, проще сухих по конструкции, относительно невелики по габаритным размерам и безопасны в пожарном отношении, что весьма существенно для полиграфических предприятий.

Мокрые пылеуловители — самые надежные в отношении пожарной безопасности при очистке свинецсодержащих выбросов с сопутствующими продуктами неполного сгорания масел и других органических веществ, выделяющихся при переплавках типографских печатных форм.

Пылеуловители указанного типа потребляют значительное количество воды, ее удельный расход в зависимости от конструкции и режима работы очистных аппаратов, применяемых на полиграфических предприятиях, составляет до 0,8­1,0 л на кубометр очищаемого воздуха.

Сточные воды

Основными нормативными документами по охране водных бассейнов являются: «Основы водного законодательства РФ», «Водный кодекс РФ» и другие государственные акты, а также «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», «Санитарно­защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» СанПиН 2.2.1/2.1.1.567­96, глава СНиП Н­32­74 «Канализация. Наружные сети и сооружения» СНиП 2.04.03­85, СНиП 2.04.01­85 «Внутренний водопровод и канализация зданий», ПОТ Р М­025­2002 «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации водопроводно­канализационного хозяйства» и другие нормативы.

Нормы отведения сточных вод, согласно СНиП 2.04.01­85
 «Внутренний водопровод и канализация зданий», принимают равными нормам водопотребления, приведенным (по всем потребителям) в разделе «Водоснабжение и канализация» Справочника охраны труда.

На полиграфических предприятиях обычно проектируют две раздельные сети внутренней канализации:

• для отведения незагрязненных или условно чистых сточных вод (от систем охлаждения технологического оборудования, от холодильных и компрессорных станций и установок кондиционирования воздуха) и ливневых (дождевых);
• для отведения производственных и бытовых сточных вод.

В ряде случаев для отведения производственных сточных вод предусматривается несколько внутренних раздельных сетей в зависимости от состава, агрессивности и температуры сточных вод.

Сточные воды полиграфических предприятий по составу загрязнения подразделяются на кислотные, щелочные, кислотно­щелочные, сложные, с содержанием одного металла (например, меди, хрома или никеля), нескольких металлов или их солей, а также сопутствующих и основных загрязнений нефтепродуктами и другими веществами; с содержанием разнообразных вредных высокотоксичных веществ, но с незначительными концентрациями. Поэтому сброс их в городскую канализационную сеть или в водоемы без предварительной очистки не допускается.

Основными загрязняющими веществами сточных вод полиграфических предприятий являются:

• металлы: железо, цинк, медь, никель, хром, кобальт, свинец и сурьма. Свинец и сурьма содержатся в стоках от мокрых пылеуловителей при очистке вентиляционных выбросов, а также в бытовых стоках из наборных, гартоплавильных и стереотипных цехов, стоках, образующихся при мытье полов, обезвреживании и стирке рабочей одежды, мытье рук и других операциях. Остальные металлы попадают в сточные воды при растворении их соединений в кислотах (в цинкографиях, травильных и гальванических отделениях, в формных цехах глубокой и офсетной печати);
• нефтепродукты: керосин, бензин, скипидар, уайт­спирит; смазочные масла; поверхностно­активные вещества (ПАВ). Загрязнение стоков нефтепродуктами происходит на участках смывки печатных форм, смывки валиков, обезжиривания пластин, а также в цехах глубокой печати. В последних, кроме указанных загрязнений, могут содержаться толуол и ксилол, применяемые в красках глубокой печати и поступающие в стоки при очистке банок из­под красок и мытье красочных резервуаров печатных машин;
• едкий натрий или калий, азотная, серная, соляная, фосфорная и ортофосфорная кислоты, уксусная кислота (в травильных и гальванических отделениях, в лабораториях);
• диазосоединения (хинон­диазид) и др. (при изготовлении офсетных печатных форм);
• песок, порошок пемзы и другие взвешенные вещества (в стоках с участка зернения офсетных пластин, из отделений шлифования и полирования, травильного; сброс этих сточных вод должен осуществляться через отстойники).

Способы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод от загрязнений используют механические, механохимические и другие способы. В связи с тем, что сточные воды несут загрязняющие вещества различного характера, очищать их целесообразно раздельно.

Механическая очистка применяется для очистки сточных вод от твердых частиц, нефтепродуктов и жировых веществ. Для этих целей используют песколовки, отстойники, нефтеловушки, жироуловители, кварцевые фильтры и т.д.

Вопросы очистки сточных вод в полиграфии в настоящее время решаются комплексно: проводятся инвентаризация отработанных растворов формного производства и исследование санитарно­токсикологических свойств их составляющих, разрабатываются технология и оборудование для локальной очистки с избирательным разделением и выделением компонентов раствора (с целью максимальной возможности утилизации уловленных веществ и стандартизации очистного оборудования).

Реагентная очистка сточных вод — химическая очистка, включающая нейтрализацию и отстаивание. Реагентным методом производят очистку перед спуском в городскую канализацию сточных вод из травильных и гальванических отделений, из цинкографии, из формных цехов офсетной и глубокой печати.

Сточные воды травильных отделений невелики по объему, в них обычно содержатся соединения нескольких металлов, а также кислоты, щелочи и нефтепродукты, поэтому для них наиболее целесообразна реагентная очистка.

Нейтрализацию рационально производить смешиванием кислотных и щелочных стоков для полного освобождения от солей тяжелых металлов. Если смешивание кислотных и щелочных стоков не обеспечивает полной нейтрализации, применяют реагенты, регулирующие рН (при этом их потребуется меньшее количество — лишь для нейтрализации остаточной кислотности или щелочности).

Контроль полноты нейтрализации следует производить перед сбросом сточных вод в городскую сеть канализации или в водоем.

Очистку сточных вод с содержанием катионов цинка Zn2+ (обычно в стоках из цинкографий содержится азотнокислый цинк, а также азотная кислота и другие вещества) можно производить переводом их в труднорастворимый гидрооксид (гидроокись) цинка.

Стоки офсетных предприятий (из формных отделений) по составу сложные — кислотно­щелочные с содержанием солей тяжелых металлов и небольшого количества хрома.

При очистке сточных вод от хрома, содержащегося в стоках формных цехов офсетной, высокой и глубокой печати, их сначала подвергают обезвреживанию путем восстановления шестивалентного хрома в трехвалентный при рН=2­3, а затем нейтрализуют отдельно или вместе со стоками, содержащими соли меди, никеля, железа.

На большинстве полиграфических предприятий общее количество химически загрязненных сточных вод обычно не превышает 50 м3/сут., в том числе хромсодержащих — 2­4 м3/сут.

Учитывая характер и количество сточных вод, обезвреживать и нейтрализовать их целесообразно на установках периодического действия по следующей схеме: кислотно­щелочные сточные воды направляются в двухсекционный усреднитель­накопитель­реактор, который также может быть использован и как отстойник, хромсодержащие — в двухсекционный фактор, где они обезвреживаются (высокотоксичный шестивалентный хром переходит в менее вредный трехвалентный), обрабатываются щелочью для выделения Cr(ОН)3 и отстаиваются. Из отстойников осветленные стоки хромсодержащих и кислотно­щелочных вод сбрасываются в канализацию через общую емкость. Осадок из отстойников направляется в общий уплотнитель, откуда поступает на установку обезвоживания остатка.

В процессе одноступенчатого травления медных печатных форм в водном растворе хлорного железа происходит насыщение хлорного железа медью и при концентрации 25 г/л раствор считается отработанным. Перед сбросом в канализационную сеть отработанный раствор следует очищать от меди до предельно допустимых концентраций и нейтрализовать, иначе раствор будет вызывать коррозию.

Извлекают медь осаждением ее из концентрированного раствора. Для этой цели в раствор хлорного железа вводят железо (в виде мелких обрезков, помещенных в винипластовую корзину) и для ускорения процесса осаждения меди раствор подогревают до 40­50 °С. Без подогрева процесс осаждения длится в течение часа.

Нефтепродукты в воде содержатся в основном в виде эмульгированных нерастворенных, всплывающих (и частично тонущих) примесей. Основной метод очистки сточных вод от нефтепродуктов на полиграфических предприятиях состоит в механическом их отстаивании в нефтеловушках, толуололовушках, жироуловителях. В случае если это экономически целесообразно, используются и другие методы, например фильтрование через кварцевые фильтры.

При небольших объемах стоков, содержащих нефтепродукты, азотнокислый цинк или другие соли тяжелых металлов, нейтрализаторы целесообразно делать с каскадным устройством, состоящим из двух частей: в одной происходит отделение нефтепродуктов, а в другой — нейтрализация стоков.

Если расходы сточных вод превышают 50 м3/ч, следует применять нейтрализационные камеры реакции непрерывного действия, а при меньших расходах — периодического действия.

Для очистки стоков, загрязненных тяжелыми твердыми частицами (песок и т.п.), на канализационных выпусках из здания устанавливают песколовки.

Концентрация свинца в сточной воде от мокрых пылеуловителей вентиляционных выбросов из гартоварок, наборных и стереотипных цехов в зависимости от используемых мокрых аппаратов газоочистки колеблется в диапазоне от 0,1 до 40 мг/л.

Очистка сточных вод от мокрых пылеуловителей обязательна перед спуском в канализацию для снижения содержания свинца в воде до 0,03 мг/л. В воде оборотных систем концентрация свинца не должна превышать значений, лимитирующих незабиваемость применяемых очистных устройств. В сбрасываемой (сточной) воде концентрация свинца лимитируется санитарными нормами в зависимости от условий спуска стоков.

Стоки мокрых пылеуловителей очищают от свинца либо методом механического отстаивания (длительный процесс), либо химическим методом — осаждением, то есть переводом катионов свинца в труднорастворимые осадки, например в карбонат свинца.

Производственные сточные воды могут загрязняться свинцом только в гальваноотделениях в процессе обработки литых печатных форм с гальваническим никелевым или хромовым покрытием (свинец стравливается с деталей в ваннах обезжиривания и декапирования и попадает в стоки из промывных ванн).

Огневое уничтожение и утилизация жидких отходов (сточных вод), вязких и пастообразных осадков, шламов, а также твердых промышленных отходов ограничено санитарно­гигиеническими требованиями к промышленным установкам в связи с повышением требований по охране окружающей среды от вредных выбросов. Огневой, или термический, метод позволяет в некоторых случаях эффективно обезвреживать промышленные отходы, не поддающиеся полному обезвреживанию при использовании других методов (механического, сорбционного, биологического, химического). Основное оборудование для огневого уничтожения отходов — печи различного типа (камерные, шахтные, циклонные, барабанные с псевдосжиженным слоем).

Кристаллизационные установки предназначены для выделения солей металлов из отработанных травильных растворов (регенерации растворов). Процесс кристаллизации состоит из получения пересыщенных растворов солей, выделения кристаллов солей с последующим удалением их из растворов фильтрованием или центрифугированием и возвращением в производство регенерированных растворов (очищенных от солей).

Применяются следующие типы кристаллизаторов:

• выпарные с подогревом;
• вакуумные;
• с естественным охлаждением (испарением воды) периодического действия;
• с искусственным охлаждением периодического действия;
• непрерывного действия большой производительности.

К основным перспективным методам очистки сточных вод полиграфических предприятий относятся методы ионного обмена и адсорбционные методы. Ионообменный метод позволяет осуществлять не только надежную очистку хромсодержащих кислотно­щелочных стоков, утилизацию соединений металлов, но и оборотное водоснабжение в гальванических и других цехах. После обезвреживания хромсодержащих стоков адсорбционным методом (вместо реагентного) в промывных водах отсутствуют соединения токсичного шестивалентного хрома и обнаруживаются только следы соединений трехвалентного хрома.

Основное направление очистки сточных вод в ближайшей перспективе — создание бессточных систем водоснабжения предприятий.

Широко применяемый реагентный метод наиболее прост, позволяет обезвреживать сточные воды с начальной концентрацией загрязняющих веществ от 2 до 300 г/л. Однако он требует целого комплекса очистного оборудования и значительных размеров производственных площадей для его размещения. Кроме того, при существующих реагентных методах очистки образуются осадки; если осадки не могут быть утилизированы, то прибегают к их ликвидации путем захоронения в земле. Захоронение токсичных отходов или ликвидация их другими способами бесперспективны, так как неэкономичны и в конечном счете могут наносить вред окружающей среде. Поэтому и сами реагентные методы нельзя считать перспективными, хотя применение их для защиты окружающей среды пока еще необходимо.

Рециклинг в полиграфии

Переработка актуальна для тех отходов, которых не удается избежать даже при максимальной оптимизации производства. Хотя в любой ситуации более предпочтительно предотвращение образования отходов, переработка остается одним из самых важных инструментов для предотвращения попадания отходов в окружающую среду.

Офсетные типографии производят множество различных отходов, потенциально пригодных к переработке. Основная масса отходов — бумажные: обрез, бракованная продукция, бумажный срыв, остатки ролей. Подобные отходы могут применяться для производства прочной высококачественной бумаги со вторичными волокнами.

Также возможна переработка отходов гофрокартона, офисной бумаги, алюминиевых печатных форм, тары от красок и химикатов. Довольно сложно найти спрос на бумажные гильзы от рулонов и стальные банки из­под краски. Бумажные гильзы изготавливаются из коротких вторичных волокон и содержат большое количество клеев, а кроме того, они обычно загрязнены печатной краской.

Еще одним перспективным направлением переработки считается восстановление серебра из отходов от фотопроцессов, используемых в полиграфии. Несмотря на любые колебания, рынок серебра остается привлекательным.

Срок действия проявителя можно продлить при помощи экономичных проявляющих систем и химикатов с длительным сроком годности. Благодаря этому количество подлежащего утилизации использованного проявителя, который относится к особо контролируемым отходам (особые отходы), заметно сокращается. Срок годности фиксажа значительно продлевается при помощи систем его циркуляции с электролитическим удалением серебра. В результате можно сократить количество особых отходов. Полученное серебро используется как материал.

Утилизация с извлечением серебра возможна также и для пленки и фотобумаги со степенью почернения более 30%. При степени почернения ниже 30%, как и в случае монтажной пленки, возможна утилизация, не требующая особого контроля (бытовые отходы). С применением систем «Компьютер — печатная форма» и «Компьютер — печатная машина» частично или полностью отпадает применение фотохимикатов и фотоматериалов. Так, годовой баланс (25 заказов в день, 250 рабочих дней, односменный режим) для машины формата АЗ с прямым нанесением изображения на форму, в которой изображение наносится на термическую печатную форму при помощи инфракрасных лазерных диодов, показал, что при этом отсутствует расход примерно 3500 л фотохимикатов и 55 000 л отходов промывочного раствора. Если бы они применялись, то относились бы к категории особых отходов, утилизация которых приводит к более высоким затратам. Также не задействуется около 4000 м2 репродукционных пленочных материалов на основе галогенидов серебра и нет расходов на увлажняющий раствор, включая его утилизацию, поскольку машина печатает офсетным способом без увлажнения. Использованная полиэфирная форма может быть утилизирована как бытовые отходы.

Экологичные офсетные краски

Офсетные краски, увлажняющие растворы, вода, запечатываемые материалы и настройки печатной машины в совокупности влияют на качество получаемого изображения. Тонкая настройка баланса между этими элементами позволяет печатнику создавать высококачественный продукт. Изначально офсетные краски изготавливались на основе нефтепродуктов, но производители, постоянно совершенствуя технологию, выпускают все больше и больше красок, в которых вместо минеральных масел используются растительные, например соевое или рапсовое. Масляная основа, также называемая транспортной основой или связующим веществом, служит для переноса и связывания пигментов красок с запечатываемым материалом. До середины 1970­х годов пигменты изготавливались исключительно на основе неорганических веществ, как правило солей металлов. Эти металлы зачастую были представлены в количествах, превышающих все допустимые уровни, делая отходы красок, да и саму полиграфическую продукцию опасными.

Это привело к тому, что власти некоторых штатов США снизили разрешенную концентрацию солей металлов в офсетных красках. Производители ответили разработкой органических заменителей, многие из которых допускались к использованию в значительных объемах, в отличие от металлических компонентов.

Однако некоторые новые пигменты являются производными бензола и иногда содержат металлы. Последние исследования показали присутствие в офсетных красках тяжелых металлов (кадмия, мышьяка, ртути, сурьмы, свинца и селена). В зависимости от металла и количества отходов красок зачастую происходит превышение объемов предельно допустимых выбросов, что переводит отработанные краски в категорию опасных отходов. Другие компоненты красок включают растворители, лаки и сиккативы различных типов. Эти добавки используются для изменения вязкости красок, исключения флокуляции пигментов и более быстрого закрепления.

Агентство по охране окружающей среды относит некоторые компоненты красок к опасным, другие считаются опасными только в случае, если происходит превышение допустимых уровней.

В США поправки к «Закону о чистом воздухе» от 1990 года ввели в действие нормативные документы по мониторингу и контролю за разнообразными загрязняющими атмосферу веществами, образующимися при специфических промышленных процессах, включая офсетную печать. Ежегодно в Америке офсетные типографии затрачивают более 110 млн долл., чтобы соответствовать этим требованиям. Эти поправки вынудили производителей красок для офсетной печати, увлажняющих растворов и растворителей обратить внимание на содержание в их продукции летучих органических компонентов. Основанные на нефтепродуктах термостатические печатные краски содержат гораздо больше летучих органических компонентов, чем краски на основе растительных масел, в то время как в красках, отверждаемых электронным лучом или ультрафиолетовым излучением, они практически отсутствуют. Предметом спора последних нескольких лет был вопрос о том, насколько опасны выбросы от офсетных красок с точки зрения закона, но ближайшие поправки к законам должны устранить эти разногласия. Тем не менее для тех типографий, которые обязательный государственный контроль счел источниками опасных отходов, переход на другие краски может стать спасительным, так как последующее снижение общих выбросов может оказаться достаточным для присвоения им низшей категории опасности.

Смена цветов на печатных секциях, смывка печатной машины и обращение с бракованными или потерявшими потребительские качества красками (например, высохшими или с образовавшейся на поверхности пленкой) — все эти операции приводят к образованию отходов офсетных красок. В ходе анализа были выделены следующие технологические приемы, позволяющие уменьшить объем образующихся отходов печатной краски:

• герметизация контейнеров с краской, маркировка остаточного количества в частично использованных емкостях. На поверхности краски помещают лист пластика или воскованной бумаги, обрабатывают специальными химикатами для предотвращения окисления верхнего слоя и образования пленки;
• удаление максимального количества краски из емкости перед ее утилизацией;
• если типография достаточно крупная, есть смысл определить различные печатные машины под использование конкретных цветов и типов красок, снизив таким образом необходимое количество смывок секций в ходе эксплуатации. Помимо снижения образования отходов, это обеспечит дополнительные экономические выгоды, так как каждая смывка сопровождается значительными затратами рабочего времени и дорогостоящих химикатов;
• использование стандартной последовательности красок на печатных секциях (CMYK) также позволяет снизить количество необходимых смывок;
• еще один способ избежать лишних смывок — планирование сменного графика от работ с более светлыми тонами к более темным;
• возможно использование более темных красок на несмытой секции с более светлыми (как правило, желтой);
• многие производители принимают неиспользованные краски на переработку. Отметим, что в России данный вариант практически неприменим, так как большинство красок производится за рубежом, а российские производители (основной из которых — Торжокский завод полиграфических красок), как правило, не практикуют рециклинг;
• повышение точности в планировании производственных операций позволяет значительно снизить образование отходов;
• рекомендуем сортировать отходы красок по цветам — в таком случае повышается эффективность повторной их переработки, поскольку обычно разные пигменты имеют различную химическую природу;
• правильное планирование складского хозяйства в отношении красок включает первоочередное использование контейнеров с наиболее ранней датой изготовления;
• важно тщательное предварительное планирование печатных работ, консультация клиентов о влиянии на окружающую среду при использовании того или иного цветового решения, материала или метода печати. Необходима грамотная калькуляция стоимости заказов, включающая не только затраты на технологические операции, но и на утилизацию опасных отходов. Технологические изменения могут быть как элементарными, например установка перемешивающего устройства на емкость с краской для предотвращения образования пленки, так и довольно сложными, например применение внутритипографской системы переработки красок. При смене технологий обычно требуется приобретение соответствующего оборудования и устройств, обучение персонала. Возможные технологические изменения для уменьшения отходов печатных красок:
• установка мешалок и датчиков уровня на емкости с краской для предотвращения ее преждевременного окисления,
• повторная переработка отходов краски на самом предприятии либо через специализированные компании,
• использование компьютеризированных станций смешивания, спектрофотометров для смешивания красок по шкале Pantone. Станции смешивания позволяют получить любой необходимый цвет из имеющихся на складе базовых красок. Использование этой технологии уменьшает необходимость приобретения каждого конкретного цвета и позволяет эффективно использовать склад. Цифровые спектрофотометры делают процесс точным и помогают избежать образования отходов, возникших в результате ошибочной субъективной оценки пропорций,
• также рекомендуется приобретение красок и сиккативов раздельно и смешивание их непосредственно перед использованием,
• использование спрея­антиоксиданта для предотвращения образования пленки на поверхности краски при хранении. Эти спреи поставляются большинством производителей красок и действуют как физические барьеры, защищающие поверхность от действия кислорода воздуха. В процессе печати антиоксидант смешивается с краской на растирочных валиках красочного аппарата и практически теряет свой эффект, не препятствуя хорошему закреплению краски на материале,
• использование электронных весов при измерении количества краски позволяет снизить отходы на 7%.

Многие типографии коренным образом сокращают размещаемые объемы отходов за счет их переработки непосредственно на предприятии или с помощью специализированных компаний. Как правило, переработка заключается в добавлении более темных пигментов в светлые краски.

Некоторые компании выпускают специализированное оборудование для фильтрации и дистилляции красок. Исследования показали, что эффективное использование систем фильтрации, дистилляции и повторного смешивания красок возможно при объеме образования данных отходов на уровне до полутонны в неделю и преимущественном использовании темных цветов. Восстановленные краски, в сравнении с новыми, показывают хорошие результаты в тестах на растирание, образование осадка, вязкость, адгезию, содержание воды и восприятие воды. Некоторые специализированные компании восстанавливают краски непосредственно в типографии, используя мобильное оборудование. Компании по переработке красок предъявляют требования к сортировке отходов по цветам, что позволяет им производить продукт удовлетворительного качества. Еще раз отметим, что это решение окажется эффективным только в случае, если типография будет использовать достаточное количество красок.

Смена типа используемых красок может снизить образование опасных отходов. Многие типографии с успехом перешли с красок на основе нефтепродуктов на краски на основе соевого масла, отверждаемые электронным пучком, ультрафиолетовым излучением. Использование альтернативных типов красок позволяет снизить как общий объем отходов, так и их удельную токсичность.

Краски на основе растительного масла, обычно льняного или соевого, были достаточно широко распространены, но с изобретением высокоскоростных печатных машин были вытеснены более быстро закрепляющимися красками на основе нефтепродуктов. Время закрепления соевых красок оказалось одним из основных препятствий в их применении.

Тем не менее некоторые типографии приспособились к их использованию за счет применения специальных сиккативов и противоотмарывающего порошка. Соевые краски на 2­5% дороже традиционных красок на основе нефтепродуктов. Хотя соевые краски и содержат натуральные масла, в них все же присутствует определенный процент минеральных масел. В информационных материалах производителей красок обычно представлено минимальное процентное содержание соевого масла в различных категориях красок для получения сертификата «Американской соевой ассоциации» (American Soybean Association, ASA).

В этом сегменте компании­разработчики стараются предлагать новые разработки. Так, на drupa была показана универсальная высокопигментированная офсетная краска Quickson Supreme (от голландской Van Son Holland Ink) на основе растительных масел, которая практически не содержит летучих органических веществ и предназначена для машин с переворотом. Относительно низкая липкость сочетается со стабильностью баланса краска/вода, в том числе при бесспиртовом увлажнении. Quickson Supreme можно оставлять на ночь в красочном ящике печатной машины. ИК­сушка ускоряет закрепление краски. Оттиски пригодны для УФ­ и ВД­лакирования, ламинирования, тиснения фольгой и других послепечатных операций. Cоответствует стандарту ISO 12647­2.

У Sun Chemical пополнение: универсальные краски SunLit Crystal, рассчитанные на максимальный визуальный эффект. Достигается подобное высокой концентрацией возобновляемого сырья. Сами краски созданы на основе растительных масел, обладают ускоренным высыханием и очень хорошей стойкостью к механическим воздействиям. SunLit Crystal полностью соответствуют нормативам печати (ISO 12647:2), подходят для стандартных печатных машин и перфекторов любых форматов, подачи через централизованную систему.

В Huber Group уверены, что будущее — за возобновляемым природным сырьем. Оно должно заменить горючие минеральные ископаемые. В ассортименте компании появились новые офсетные краски со слабым запахом и без содержания минеральных масел. Количество их растительных аналогов в продукте достигает 80%. Заявленные характеристики идентичны стандартным составам. Серии Reflecta, Resista и Qu!ckfast предназначены для рулонной триадной печати; Corona MGA и Natura GA — для офсетной печати упаковки. Сфера применения красок Evolution — рулонная офсетная печать с сушкой; Eco News — рулонная печать без сушки; Printlac — листовая и рулонная, специальные краски для офсетного производства. В числе последних обновлений: Qu!ckfast N50QF (F­версия), которая медленно сохнет в кипсейке. Она еще не является полноценной ночной краской, но позволяет избежать быстрого образования пленки.

Согласно исследованиям, проводимым по методикам «Американского агентства по охране окружающей среды», соевые краски дают значительно меньший объем выбросов летучих органических компонентов, чем традиционные краски. Также стоит отметить, что растительное масло является возобновляемым ресурсом. Некоторые типографии, особенно газетные, достигли замечательных результатов при использовании соевых красок почти всех цветов, за исключением черного. Некоторые источники сообщают, что соевые краски лучше поддаются удалению при вторичной переработке бумажной макулатуры, а отходы от ее переработки гораздо менее токсичны, чем от макулатуры, запечатанной другими типами красок.

Электронноотверждаемые краски состоят из полимеров с низким молекулярным весом, способных реагировать в потоке электронов, производимых вакуумным излучателем с линейным катодом, который создает напряжение в несколько сотен киловольт. Под действием электронов происходит реакция полимеризации, в результате которой краска застывает. Подобный процесс происходит при закреплении УФ­отверждаемых красок, которые реагируют под излучением ультрафиолетового спектра. Оба вида красок не застывают до воздействия облучения соответствующего спектра. Таким образом, эти краски могут оставаться в кипсейке между сменами без образования пленки. Это уменьшает затраты рабочего времени на ежедневную смывку машин и образование отходов краски. Также УФ­ и электронноотверждаемые краски не испаряют летучие органические компоненты, так как не содержат растворителей и устраняют проблему отмарывания, позволяя печатать на скорости до 914 м/мин. Эти краски стоят примерно в вдвое дороже традиционных. К другим недостаткам относится высокая стоимость оборудования и подверженность работников рентгеновскому излучению. Минимальная стоимость комплекта оборудования для печати электронноотверждаемыми красками начинается от 1 млн долл., а мощные проработанные системы стоят около 5 млн долл. Будучи недоступными малому бизнесу, эти системы с успехом используются на крупных полиграфических предприятиях (150­200 работников), которые могут позволить себе такие капиталовложения. К тому же персонал должен быть защищен от рентгеновского излучения, производимого этим оборудованием.

Системы с использованием ультрафиолетового излучения более доступны, их стоимость вместе с инсталляцией составляет приблизительно 200 000 долл. Хотя ультрафиолетовая технология исключает выбросы летучих органических веществ, она производит озон непосредственно, а персонал должен быть защищен от прямой УФ­радиации. Тем не менее типографии, использующие машины с УФ­сушками, очень довольны их производительностью.

Еще одним недостатком использования электронно­ и УФ­отверждаемых красок и лаков является то, что полученная с их использованием продукция плохо поддается вторичной переработке. Высокомолекулярные полимеры плохо поддаются роспуску на традиционном оборудовании, делая невозможным полное отделение краски от бумажных волокон. В некоторых источниках указано, что пульпа, полученная из макулатуры, запечатанной УФ­красками, характеризуется значительно более низким качеством, чем запечатанная традиционными или соевыми красками и вследствие этого пригодна только для изготовления низкокачественных материалов. Однако недавние наблюдения показывают, что на комбинатах с более сложным и современным очищающим оборудованием возможно получение качественной вторичной целлюлозы даже из такой макулатуры.

Безводные краски для печати без использования увлажняющих растворов (сухой офсет) уже не первый год находятся в центре внимания полиграфистов. Безводные краски имеют наибольшую концентрацию сухого вещества и разработаны специально для использования с силиконовыми печатными формами для сухого офсета. Они не менее токсичны и опасны, чем другие типы красок, но сама технология печати без увлажнения в целом генерирует на порядок меньше выбросов летучих органических веществ, чем традиционный офсетный процесс. 

КомпьюАрт 2'2014