(论文)印染废水的污染与控制 Pollution and control of dyeing waste water.pdf

文章编号 1003 6504 2001d 01 0019 05 印染废水的污染与控制 王振东1 张志祥2 1 武汉科技学院 武汉430071 2 湖北省环保局 武汉430072d 摘要 本文详细介绍了印染废水的污染源和印染废水的危害 提出了印染行业进行污染控制的具体途径g 关键词 印染废水 污染控制 染整工业 中图分类号 x791 文献标识码 b 收稿日期 2000 03 21 在我国工业废水中 印染废水占的比例较 高 因其有机物含量高 色度深 碱性大 水质 变化大 废水量大而成为极难处理的工业废水 之一g据统计 全国印染厂每年排放废水约6 5亿吨左右 占整个纺织工业废水排放量的 80 g与其他行业相比 不但耗水量大 而且水 污染严重 因此这些印染废水必须严加控制排 放g 1 污染源 印染废水中的污染物质 主要来自纤维材 料 纺织用浆料和印染加工所使用的染料 化 学药剂 表面活性剂和各类整理剂g 1 1 纤维材料 纺织用纤维材料主要有棉 毛 麻 丝和化 学纤维g除化学纤维含杂质较少外 其它纤维 都含有大量杂质g原棉含杂质约10 主要是 植物脂肪 棉蜡 含氮物质 果胶质 色素 棉籽 壳及杆茎上的有机物等 原毛杂质超过60 主要是砂土 草刺 羊脂和羊汗尿等 生丝含丝 胶和少量油脂 色素等杂质约为20 原麻所 含杂质种类与棉相似 但含量略高 约为25 30 化学纤维较纯净 只是在制造过程加 入的油剂 如矿物油 乳化剂 润滑剂和抗静电 剂等 常用聚乙烯衍生物 聚乙二醇脂肪酸醇 衍生物等g 1 2 纺织用浆料 纤维材料或织物在印染加工中可去除的 浆料是上浆用浆料和印花 整理用浆料 这些 种类繁多的浆料在印染加工中都会被去除 成 为废水污染源之一 印染各工序常用浆料如表 1g 表1常用浆料 上浆印花整理 天然 浆料 淀粉 小麦淀 粉 玉米粉d 马铃薯粉 橡子粉 海藻酸钠 淀粉 小麦淀 粉d 海藻酸钠 糊精 龙胶 树胶 甲壳质 淀粉 小麦淀 粉 玉 米 粉 马铃薯粉d 田仁粉 橡子 粉 海藻酸钠 明胶 化学 浆料 聚 乙 烯 醇 pva 聚丙烯酰胺 羧 甲 基 纤 维 素 cmcd g pva 聚丙烯酸钠 cmc 甲基纤维素 乳化剂g pva 聚丙烯酰胺 聚 丙 烯 酸 乙 酯 聚 甲 基 丙 烯 酸甲脂 cmcg 1 3 染整加工用染化药剂 1 3 1 染料和主要化学药剂 染料是染整加工时排出废水中影响最大 的物质 不同纤维的织物使用不同的染料g各 类印染厂常用染料和化学药剂列于表2g 91 印染废水的污染与控制王振东 等 表2常用染料和化学药剂 染料种类使用的主要化学药剂 直接染料 碳酸钠 氯化钠 硫酸钠 表面活性剂 硫酸 铜 醋酸 硫化染料 硫化钠 碳酸钠 氯化钠 硫酸钠 重铬酸钾 双氧水 过硼酸钠 还原染料 苛性钠 保险粉 元明粉 重铬酸钾 双氧水 过硼酸钠 醋酸 红油 平平加 o 硫酸 亚硝 酸钠 活性染料纯碱 小苏打 元明粉 尿素 表面活性剂 分散染料 保险粉 纯碱 磷酸二氢铵 载体 表面活性 剂 冰染料 氯化钠 亚硝酸钠 太古油 盐酸 烧碱 醋酸 钠 苯胺黑盐酸 苯胺 氯酸钠 表面活性剂 酸性染料 元明粉 醋酸钠 硫酸 硫酸胺 醋酸 丹宁 酸 吐酒石 表面活性剂 阳离子 染料 硫酸 醋酸 醋酸钠 元明粉 尿素 表面活性 剂 酸性媒 介染料 硫酸 醋酸 元明粉 重铬酸钾 表面活性剂 涂料氨水 粘合剂 尿素 各类染料着色率各不相同 其中阳离子酸 性染料和酸性媒介染料着色率高 可达90 100 硫化染料着色率最低 约50 其它 染料介于此间o这样 使用着色率低的染料进 入废水的量大 而着色率高的染料进入废水的 量就小o 1 3 2 表面活性剂 表面活性剂是染整加工中的另一类污染 源o在纺织 印染加工过程中 为洗涤 乳化 分 散 渗透 润湿 起泡 消泡 匀染 柔软和抗静 电等作用 使用了大量表面活性剂o常用的有 阴离子 阳离子 非离子和两性表面活性剂四 大类 尤以阳离子表面活性剂较多 主要为磺 酸盐和硫酸脂盐o 1 3 3 整理剂 为提高附加值而在印染加工中使用的有 些整理剂也是印染废水中一类重要的污染物 质 常用的整理剂如表3o 表3常用整理剂 硬挺整理 硬挺剂 填充剂 防腐剂 见表1中整理用浆料 澎润土 滑石粉 水杨酸 硼酸 甲醛 柔软整理柔软剂 丝光膏 石蜡乳液 柔软剂vs 有机硅柔软剂cgf 增白整理 荧光增白剂 vbl r vbu dt 树脂整理 聚醋酸乙烯乳液 合成橡胶乳液 聚丙烯酸 脂乳液 聚氨基甲酸酯尿素 甲醛树脂 三羟 甲基三聚氰胺树脂 二羟甲基二羟乙烯脲树 脂 二羟甲基乙烯脲树脂 防水整理防水剂 pf cr 有机硅油 阻燃整理阻燃剂 无机阻燃剂 有机阻 燃剂 以上几类物质是印染废水中主要控制和 减少排放的对象o 2 印染废水水质分析 印染加工主要分为前处理 染色 印花和整理四部分o现将各 工序不同水质特性分述如下o 2 1 前处理废水 2 1 1 退浆废水 退浆一般是用化学药剂将 织物上所带浆料除去o在棉 麻和合成纤维混 纺织物的退浆废水中含有淀粉 海藻胶和羧甲 基纤维素 聚乙烯醇等各类浆料 另外还有润 滑剂 防腐剂等助剂 退浆废水呈碱性 略带黄 色 cod和bod5值都相当高o虽然其废水量 少但污染较重 是印染废水有机物的重要来 源o 2 1 2 煮炼废水 煮炼一般采用热碱液和肥皂等表面活性 剂去除纤维中的棉蜡 油脂 果胶等杂质o煮炼 废水量大 呈强碱性 含碱浓度约0 3 废水 呈深褐色 bod5和 cod均高达每升数千毫 克 是污染最严重的一道工序o 2 1 3 漂白废水 漂白是用次氯酸钠 亚氯酸钠 双氧水等 氧化剂氧化去除棉 麻纤维上的天然色素o漂 02 环境科学与技术 2001年第1期 总第93期 2001年1月 白废水含残余漂白剂 bod5较低 约200mg l0 其特点是水量大 污染较轻0 2 1 4 丝光废水 为提高纤维光泽和对染料的吸收 必须将 织物浸透在氢氧化钠浓碱液中进行丝光处理0 丝光废水含氢氧化钠3 5 0一般可用多 效蒸发回收利用 最终排出废水量较少 但碱 性仍很强 ph可达12 13 bod5值是整个染 整工序中最低的 但仍高于生活污水0 2 2 染色废水 废水中污染物主要有染料 助剂 表面活 性剂和微量有毒物质0由于不同的纤维原料需 用不同的染料 助剂和染色方法 而且染料上 染性能 染料浓度 染色设备和规模亦不同 故 染色废水性质变化最大 染色废水的特点是水 质变化大 色泽深 碱性强 cod比 bod5 高 很多 生化降解性差0 2 3 印花废水 印花废水主要来自配色调浆 印花滚筒或 筛网的冲洗废水 以及印花花布的水洗和皂洗 等0由于印花中的浆料用量比染料用量多几倍 到几十倍 故印花废水除含染料 助剂外 还含 有大量浆料 其cod和bod5值都较高0 2 4 整理废水 整理废水通常含有纤维屑 各种树脂 甲 醛和浆料等 虽然其 cod值较高 但它的废 水量很小 对整个废水的水质影响不大0印染 加工各道工序水质特征如表40 表4印染废水水质特征 工序 bod5ph 耗水量总固体温度 退浆高碱性小高 煮炼高强碱性大高高 漂白低强碱性最大高 丝光低强碱性中低 染色高强碱性大高 印花高中性至强碱性大高 整理高近中性最小中 3 危害 由于印染工业涉及到许多有害化学药品 这类废水有机物含量高 色度深 成分杂 有害 物质含量高 对水体会造成严重危害 纺织印 染废水对环境和人类的危害引起了越来越多 的人的关注0 纺织印染废水中主要污染物根据危害程 度可分为1 5级 1级最轻微 5级最严重 具 体如表50 表5印染废水污染危害程度 危害程度 级 污染种类污染物 1 一般无机 污染物 相对无害 酸 碱 盐 氧化剂 2 中等至高 bod 但易 生物降解 淀粉浆料 植物油 脂肪 蜡质 可被生物降解的表面活性剂 线型烷基阴离子型 低分子有机酸 甲酸 乙酸 还原剂 硫化物 亚硫酸盐 0 3 染料和聚 合物 难以 生物降解 染料和荧光增白剂 绝大多数纤维及聚合物杂质 聚丙烯酸脂浆料 合成高聚物整理剂 硅酮0 4 中等bod 难以生物 降解 羊毛脂 聚乙烯醇浆料 淀粉醚和脂 无机油 难生物降解的表面活性剂0 5 bod很小 但不能用 传统生化 法处理 甲醛 n 羟甲基反应物 阳离子缓染剂和柔软剂 有机金属络合物 重金属盐 铬 铜 汞 镉 锑 0 从表5可看出 印染废水中的四大类污染 物质都存在大小不同的危害0但考虑到污染物 质的耗用量 我们就必须综合考虑它们的危 害0 1 印染废水的色度 使受纳水体外观严 重恶化 而造成色度的主要因素是染料0据估 计全世界纺织用染料年生产为40多万吨 印 染加工过程中约有10 20 染料作为废水 排出 进入江湖 大海和地面水中 废水中的染 料能吸收光线 降低水体透明度 影响水生生 物和微生物生长 不利于水体自净 易造成视 12 印染废水的污染与控制王振东 等 觉上的污染o因此对染料的排出必须严格控 制 重点是那些毒害严重的染料 包括禁止制 造和使用在一定条件能释放出致癌芳香胺的 染料o 2 染料中存在有害重金属 如 酞青铜盐 类染料含铜2 6 o 对于铬 铅 汞等重金属盐类 一般生化方 法难以降解 因此它们在自然环境中能长期存 在 并且会通过食物链等危害人类健康 在日 本就曾发生过重金属汞和镉污染而造成的 水 俣病 痛痛病 等公害事件o重金属铬在印染 加工中用量相对较多 染色工艺中常用重铬酸 钾作氧化剂和媒染剂 印花辊筒的制备耗铬量 也很大 而铬 特别是c6 f 也被确认为能致癌 应特别注意排放和综合利用o因此 对于那些 易产生甲醛的树脂整理剂 有机金属阻燃剂 含铬防水剂 部分阳离子型柔软剂这类危害程 度较大 又不能用传统方法处理的污染物必须 严格控制排放o 一般的酸 碱 盐等物和肥皂等洗涤剂虽 然相对无害 但这些物质对环境仍有影响o近 些年 许多含氮磷的化合物大量用作洗净剂 尿素也常用于印染各道工序 使废水中总磷氮 含量增高 排放后使水体富营养化o我国池塘 大面积死鱼和近海域发生红潮就是明显的水 体富营养化的例子o因此 近年来这类物质的 使用量也应有所控制 不能不加限制地大量使 用o 4 污染控制 知晓了印染废水污染源和水质特征 就可 以采取相应措施减少污染源和有害物质排放 并根据水质特点加以回收利用 有效降低废水 排放量 尽可能减少对环境的影响o 4 1 物料的控制 从表5可知 常用浆料无论是改性淀粉还 是pva 其污染都比较大 但选用膨润土和聚 丙烯酸脂为主要成分的浆料 不但用量少 污 染也少 而且还有利于通过膜分离技术进行浓 缩回用o 酞青 含铜 含铬等重金属染料及致癌染 料对人类毒害很大 必须禁止生产与使用o在 印染生产中 更多地选用上染率较高的染料 对上染率低的染料尽可能不用 以减少染料排 放o 另外 对环境影响较大的硬性abs 含磷 洗涤剂及部分后整理剂 含煤油的邦a浆这 类物质应停止使用 而使用污染相对较少的替 代品 如las 无磷洗涤剂 合成增稠剂等o 4 2 工艺和设备的改进 普通的前处理工艺分退浆 煮炼 漂白三 道工序 而新型的高效短流程冷轧堆技术 不 仅节约了水 电 汽和化工原料 还有效地减少 了污水的排放o同时 采用一些新型低温高效 精 练 剂 还 能 降 低 废 水 中 cod 和 bod 约 20 50 o 酶退浆和过醋酸 过氧化氢的漂 白工艺应用 可减少污染物排放o 松堆丝光工艺使碱浓度降为传统工艺的 1 3 减少了废碱的排放o 采用小浴比 低轧余率染色机和高固着率 染料 提高染料上染率 减少有色废水的排放o 同时改进水洗设备 提高水洗效率 降低水耗 减少排放o 印花染色工艺中用双氧水 硝酸钠 过硼 酸钠等相对无毒氧化剂代替重铬酸钾 杜绝 c 6 f 污染源o 在后整理中 推广低甲醛和无甲醛树脂整 理 减少甲醛对环境的污染和人体的损害o 4 3 新技术 新工艺 新设备的开发与采用 自从德国颁布禁用染料法令 市场上越来 越多地推出各种类型 绿色染料 而另一类真 正来自大自然的 天然染料正悄然兴起o发 现的天然染料各种色相均有 其数目已近百 种o过去 天然染料主要用于传统手工染色 目 前已开始应用于丝绸面料的加工o但由于其牢 度的欠缺 还不能大量推广使用o对天然染料 的开发和应用有待更深入的研究o 传统的印染加工主要是以水为介质 而超 22 环境科学与技术 2001年第1期 总第93期 2001年1月 临界流体染色 新工艺则以超临界 代替水9用于合成纤维染色 因为它不需用水9 并无废水9而且无需还原清洗和染后烘干9多 余的染料和 均可回用 这项技术和设备 在化纤染色方面已趋成熟9目前正在进行天然 纤维染色技术的开发 采用 几乎无废9真 正达到清洁生产9值得推广 随着新型粘合剂的开发9涂料染色和涂料 印花得到进一步发展9因其固色后无需水洗9 污染较低9值得大力推广 在印花技术方面9喷射印花和转移印花是 又一类清洁生产技术9对印花工序的耗水和染 化料 糊料达到有效控制9对环保具有重大意 义 4 4 回收与利用 在回收利用方面9可按废水水质特点9分 别回收利用 退浆废水中主要是浆料9浆料的存在不仅 影响到印染废水的处理9还危害环境9必须经 过膜分离加以浓缩回用 丝光的淡碱用三效蒸发回收9减少废水中 的碱量 染色印花废水单独分流9士林染料及硫化 染料可分别酸化后通过沉淀过滤法回收 还原 染料和分散染料用超滤法回收9经染料回收排 出的废水9其色度可减少85 9硫化物减少 99 在欧洲9g e kliverilk就开发出了全部 碱浆回用系统tbr9在不损害染料质量的前 提下9可节约30 的印浆9不但减少了废液污 染9而且降低了成本 在制备印花辊筒的雕刻车间9铬耗量较 大9这类含铬废水可用活性炭吸附等方法加以 回收 4 5 将生物技术和计算机技术应用到生产中 生物技术在纺织中应用最多的是酶处理 技术 目前它被公认为是一种符合环保要求的 处理方法 据资料报道9酶处理技术已广泛应 用于棉 粘胶 ten el 羊毛等织物的整理 中9如在前处理中采用酶退浆 酶煮炼9在牛仔 布生产中用酶处理代替生物抛光等 生物处理 可采用连续式和间歇式加工9能在一般印染厂 设备上进行9有利于生物技术的推广和应用 计算机技术是当今发展最迅猛的技术之 一9也渗透到印染生产 印染设备的自动控制 中9这些都能有效地减少人为因素造成的浪费 和污染 4 6 严格管理制度 国内每加工1吨纺织品耗水