针织染整企业的废水处理 5页

针织染整企业的废水处理王永波，王宏付(江南大学纺织服装学院，江苏无锡214122)摘要：针织行业是我国纺织工业的重要组成部分，带来了巨大的经济效益的同时也暴露出了一些问题：针织染整行业是资源和能源消耗较大的行业之一，也是我国工业污染物排放大户；本文以针织染整企业为研究对象，分析印染废水的来源和危害，通过对整个染整流程的控制，利用新型染整技术减少污染物的产生和污水处理技术处理污染物，来实现企业的可持续发展。因此，在针织染整企业全面实行清洁生产，对污染物的有效治理，实现节能减排刻不容缓。关键词：针织染整；工业废水；新型染整；污水处理引言染整过程是企业节水减排的重点，染化料的消耗主要发生在此过程中，是废水中各类污染物的主要来源。在印染厂每加工100m的织物，将会有3～5t废水产生[1]。数据统计显示，在我国印染废水以每年7.2×108m3的速度排入水体环境[2]，成为长期以来世界上最难处理的工业废水之一，也是目前最主要的一种水体污染源。染整废水的排放造成了不可估量的经济损失，对生态环境产生了巨大的破坏，解决好染整过程中的污染问题，实现企业和行业可持续发展是一项刻不容缓的任务。1.染整废水的来源和危害染整是指对纺织材料(纤维、纱线和织物)进行染色再加工的工艺过程，也可称为印染。一般工艺流程如图1所示[3]，印染废水主要来源于印染加工过程中，是毛、棉、丝、麻、化纤等材料在预处理、染色、印花和整理等过程中排出的综合废水，其生产的四大工序都将排出废水：第一阶段的预处理工序如烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光将排放退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水及其他废水等；第二阶段染色工序将排放染色废水；第三阶段的印花工序将排放印花废水及皂液废水；第四阶段的整理工序将排放整理废水[4]。印染废水中的污染物按其来源分为两类：一是纤维原料自身的夹带物质；二是生产过程中使用的油剂、浆料、染料、化学助剂等。图1染整工艺流程图n印染废水的性质及组成随着所加工的原料，产品的品种，加工方式及工艺的不同具有多样性和复杂性。它的危害集中体现在三个方面:(1)染整加工过程中存在着各种染料，废水中的染料能够吸收光线，使水生植物的光合作用受到一定限制，使得水生动、植物的生存环境受到影响，生物数量大大减少；(2)印染废水中还存在着大量的硫酸及硫酸盐，排放到土壤中，硫酸和硫酸盐会转化成硫化氢，造成植物根部腐烂甚至死亡，同时硫化氢会对土壤中微生物的生长造成不良的影响。土壤的酸化使土壤性质恶化并造成大量盐类流失，农作物的产量也会因土壤的凝缩及板结等而降低；(3)印染废水中存在各种重金属化合物，铅、铬、汞等重金属盐类能够长期存在于自然环境中，难以降解，且通过食物链富集，导致人体感染与重金属超标有关的各种疾病。另外在染色工艺中，重铬酸钾常用作媒染剂和氧化剂，致使排放的废水中铬的含量较高，铬是致癌率较高的重金属，故应注意加强对其的排放处理。1.染整废水的控制和处理为实现染整针织企业的可持续发展，企业需要做到以下两点：(1)控制染整工艺过程中废水的产生，利用新型染整技术减少废水的排放，在生产源头上实现清洁生产；(2)针对污染物的特点，对症下药，实现轻度废水的回收再利用和重度废水经处理后达到国家规定的排放标准，减少对环境的污染。2.2新型染整技术棉针织布染色时，在漂煮阶段，一般使用烧碱和双氧水在高温下煮30～60min，不仅对纤维损伤大，而且造成棉纤维上的天然蜡状物质过度流失，使棉纤维手感粗糙，染色时，需加入大量的无机盐（如氯化钠、元明粉），染整后排放的废水中含有大量的盐类和碱，对环境造成不可估量的损害。2.1.1缩短染整工艺流程传统印染的工艺缺点是：工艺流程长，排废排污多，能耗多，消耗大。可以通过缩短工艺流程,实行练漂一浴或练漂染一浴法,实行小浴比,高效水洗,高效烘干等常规工艺改进,在不影响棉纤维染整效果的前提下，起到净化环境的效果[5]。2.1.2色媒体无盐无碱活性染料染整工艺采用德美公司新开发的染色助剂——色媒体，直接对未经煮漂的棉针织坯布进行预处理，加上一定量的渗透剂DM-1231，预处理温度60℃，预处理时间为30min。使棉针织坯布预处理时具有一定的吸湿性，有利于色媒体渗透到棉纤维内部并发生聚合反应，并使色媒体在织物上均匀分布，避免出现染色不均匀，产品有瑕疵的情况。引入棉纤维上的正电荷能在不加盐的条件下充分吸附活性染料，而反应性功能团能在不加碱的条件下与活性染料形成共价键固色。色媒体无盐无碱活性染料染整工艺跟传统染整工艺相比：不使用烧碱和双氧水，对纤损伤较小，较大程度上保留了棉纤维的手感，染整废水中不含有对环境损害的碱性物质和盐类。2.2染整废水的处理为维护我国良好的水循环网络，必须对印染废水的处理与回收再利用。目前，国内外应用较广泛的污水处理技术有物理化学处理法、化学处理法、生物处理法以及3种处理方法的组合。2.2.1物理化学处理法n在各种改善水质处理效果的深度处理技术中,吸附技术是去除水中有机污染物最成熟有效的方法之一。吸附技术是指利用物质强大的吸附性能、交换作用或改善混凝沉淀效果来去除水中污染物的技术采用多孔状物质的粉末或颗粒与印染废水混合，或使废水通过由颗粒状物质组成的滤床，使印染废水中染料、助剂等污染物质吸附于多孔物质表面而除去。吸附法对于低浓度印染废水的深度处理非常有效，其优点是成本低，投资少，缺点是吸附效果受接触时间、温度及pH值等因素的影响。常见的吸附剂有可再生吸附剂(如离子交换纤维、活性炭等)及不可再生吸附剂如各种天然矿物(硅藻土、膨润土)，工业废料(粉煤灰、煤渣)及天然废料(铁屑、木屑)等[6]。膜分离法是一种高效分离、浓缩、提纯和净化的新兴技术，按其滤膜孔径大小不同分为超滤(UF)、微滤(MF)、反渗透(RO)及纳滤(NF)四种技术。目前已有不少膜过滤染料废水的研究，刘梅红等用乙酸纤维素纳滤膜处理染料厂的高色度、高盐度废水，色度去除率可达100％，COD去除率在99％以上[7]。该方法的优点是工艺简单、易控制、操作方便、分离效率高、能耗低、污染小，缺点是膜易堵塞、运行及投资费用高，需要定期进行化学清洗及高水平的预处理、存在浓缩物的处理问题，但总体说来膜分离技术是一项非常有前途的物理处理技术。2.2.2化学处理法化学处理法包括化学混凝法、氧化法、电化学方法。混凝法主要有混凝沉淀法和混凝气浮法,在含染料废水的深度处理中,该法多用于过滤装置的前处理。混凝法所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主；氧化法包括高温深度氧化法、化学氧化、光催化氧化。氧化法指将染料分子中的发色基团的不饱和键被氧化断开,形成分子量较小的有机物或无机物,从而使染料失去发色能力。常用的氧化剂有双氧水和高锰酸钾等；电化学法治理染料废水有内电解法、电凝聚电气浮法、电催化氧化法。电化学法是利用电解过程中发生的氧化还原反应处理废水的方法,可对染整废水实现有效脱色。传统的电解法是以石墨、钛板、铁、铝等作极板,对染整废水进行综合处理,此法对疏水性及亲水性染料都有较好的脱色效果。2.2.3生物处理法生物法具有运行成本低的优点,在含染料废水二级处理中较广泛应用。生物法是利用生物细胞的吸附凝聚和氧化分解作用去除废水中有机物的方法。主要包括好氧处理、厌氧处理和厌氧一好氧处理三种,其中好氧法是用得最多的方法。由于针织物染整废水的可生化性差,因此常规生化法对染整废水的COD去除率和脱色率都不高,一般脱色率在50%左右。为了强化系统的去除和脱色能力,一般先对着色废水进行预处理,包括混凝气浮、铁屑过滤、臭氧氧化等,也可对生化出水进行后续处理,如祝玉柯等利用藻类转盘对印染废水生化处理后的出水进行三级处理,进一步降低出水中可溶性盐类和植物营养物质浓度,提高出水水质[8]。1.染整废水回收再利用指标棉针织染整废水其中有部分洗水的水质污染较轻，可以直接回收利用；有一些废水水质相对较差，但经过简单处理后能够达到生产要求可以回收利用，还有一些污染程度较大的废水，回收再利用的难度系数较大，且成本较高，这部分废水经过处理后达到国家排放标准后再排放。杨海军等采用水稀释浓废水的方法，通过在高温染缸中进行染色，研究了铁、锰离子浓n度、硬度、盐度（电导率）等关键水质指标对棉纤维产品质量的影响；同时采用电导率和色度两个指标作为煮漂洗水直接回用于煮漂工艺的表征参数，研究发现：当电导率＜2500μS/cm，色度＜200倍时，回用此类水并不影响染整过程中煮漂布的白度和顶破强度；但是如果此类水中的铁离子＞0.2mg/L就会影响到煮漂布的白度和顶破强度，并建议回用水中的铁、锰浓度＜0.1mg/L此外色度和电导率对此类水的回用存在着交互的影响，随着此类回用水的色度增加氧漂效果会有所降低导致煮漂布的白度会有所下降；由于铁离子对双氧水会有催化释放作用当电导率在0～2100μS/cm之间是对煮漂布的白度有一个促进作用。综合以上因素考虑以及邓燕萍和杨海军等人的试验验证染整过程中煮漂阶段的回用水设定水质指标见表1[9]。表1回用水设定水质指标参数指标最大值单位色度200倍铁离子浓度0.1mg/LCODCr600mg/L电导率2500μS/cm1.展望及建议实施可持续发展战略以来，我们国家实现了经济和生态环境的长足发展，但我国面临的环境污染问题依然严峻。我国是纺织染整业的第一大国,,染整加工过程中使用大量化学药剂和染料,排放的废水中含有多种有毒、有害物质,一些小型印染加工厂对印染废水不经过处理直接进行排放，对当地的土壤环境和水环境产生巨大的不良影响。印染废水污染成分复杂且不同染整废水水质差异较大,采用单一处理方法难以彻底解决其污染问题,特别是随着纺织工业及染料工业的发展,大量难降解染料品种和纺织助剂的应用,进一步增加了针织物染整废水的处理难度。针织染整企业一方面要加强研究开发和应用无污染或低污染的清洁生产工艺和新型染整技术,加强生产管理,尽可能降低该类废水的污染物浓度和废水排放量，从源头上减少印染废水的产生，如采用等离子体技术、生物酶技术、无水染色技术等新型加工工艺；另一方面要大力发展印染废水的处理技术研究与开发工作，争取轻度废水能够回收再利用，重度废水处理后达到国家规定的排放标准，排放到土壤中无二次污染，同时还要降低废水处理的价格，提高我国染整企业整体的废水处理能力，实现全行业的可持续发展。参考文献l[1]刘祖文，田长顺，王遵尧.印染废水处理方法及发展趋势[J].科技广场，2008，(2)：68-71.[2]韩月，卢徐节，陈方雨等.印染废水处理技术现状研究[J].工业安全与环保,2008,34(7).[3]唐受印等.废水处理工程[M].北京：化学工业出版社，2004.[4]戴日成，张统，郭茜等.印染废水水质特征及处理技术综述[J].给水排水，2000，26(10).[5]蒋文惠,孙栋成.采用高新技术改造传统的针织工业(续一)[J].针织工业,2000,(02):57-60.[6]刘娥清.BH1型混凝脱色剂处理印染废水脱色的研究[D].青岛理工大学,2011.n[7]刘梅红,姜坪.膜法染料废水处理工艺研究[J].膜科学与技术，2002，22(4)：43-45.[8]马春燕.印染废水深度处理及回用技术研究[D].东华大学,2008.[9]杨海军.棉印染行业废水最小化研究[R]北京，清华大学环境学院，2011.