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印染廢水處理工程

   某工廠印染廢水處理工藝
污水處理設備

  紡織工業是我國傳統的支柱產業,包括紡織、印染、化纖、服裝和紡織專用設備制造等5個部分。隨著國民經濟的快速發展,我國的印染業也進入了高速發展期,設備和技術水平明顯提升,生產工藝和設備不斷更新換代,印染企業尤其是民營印染企業發展十分迅速。

  印染行業生產過程中排放的“三廢”,尤其是廢水治理不當將會對環境造成嚴重污染;另一方面,隨著印染工藝和產品結構的改變,印染水質也發生了變化,印染污水處理設備廢水處理的處理難度也隨之加大,我們必須不斷創新、改進和提高治理工藝水平,選擇適用的工藝路線。
  據不完全統計,我國印染廢水每天排放量為300~400萬m3。印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、色度深、堿性大、水質變化大、成分復雜等特點,屬較難處理的工業廢水之一。
  一、印染工業生產概況
  1.1.概念
  印染工藝指在生產過程中對各類紡織材料(纖維、紗線、織物)進行物理和化學處理的總稱,包括對紡織材料的前處理、染色、印花和后整理過程,統稱為印染工藝。
  染色是使染料與纖維之間發生化學或物理化學的結合,或用化學方法在纖維上生成顏料,使整個紡織品具有一定堅牢色澤的加工過程。
  根據產品使用原料的不同可以劃分為:棉紡織印染、麻紡織印染、毛紡織染整、絲綢印染和其他印染。
  1.2.化學品的使用
  A.染料
  染色過程中能使纖維獲得色澤的物質稱為染料。染料一般能直接溶于水或通過化學處理而溶于水,對纖維有一種結合能力(親和力),并在織物上有一定的色牢度。染料對纖維的染色,包括面很廣,而且各種染料對各種纖維的染色情況也各不相同。根據其性質和應用可以分為以下幾類:
  直接染料:不依賴其他介質而直接染色,大多數是芳香族化合物的磺酸鈉鹽(-SO3Na)和少量羧基鈉鹽(-COONa)。
  不溶性偶氮染料:又稱之為納夫妥染料或冰染染料。一般先打底再顯色,主要用于棉纖維的染色。因該染料對人體和環境有害,已被歐美市場拒用。
  活性染料是一種含有能與纖維上的羥基、氨基或酰胺基發生共價鍵結合的活性基團的可溶性染料,可廣泛應用于棉、麻、絲、毛和化纖等紡織材料的印染。
  還原染料不溶于水,它的分子結構中含有酮基,是一種在堿性強還原溶液中生成隱色體而溶解后才能染色的染料。
  可溶性還原染料一般是由還原染料衍生而來的,是用還原染料經過還原及酯化而成的隱色體硫酸酯鈉或鉀的鹽。與還原染料不同的是在染色的過程中不使用燒堿和保險粉。
  硫化染料是含有兩個或以上硫原子組成硫鍵(R-S-S-R′)的染料,在染色過程中必須使用硫化堿。硫化染料價格低廉、氯漂牢度差,適用于棉、粘膠和維綸纖維的染色。(待續)
  分散染料是一類水溶性較低的非離子型染料,主要是低分子偶氮、蒽醌及二苯胺的衍生物,其特點是在分散劑的作用下,在溶液中為0.5~2微米分散顆粒。
  酸性染料的分子結構中含有磺酸基、羧基等親水基團,其母體多為偶氮類、蒽醌類和三苯甲烷類。在酸性溶液中與纖維上的氨基結合,可以直接染羊毛、蠶絲和錦綸。
  金屬絡合染料的分子由染料分子(大多是酸性染料)和金屬原子絡合而成,在中性或酸性溶液中染色。
  還有陽離子染料、媒介染料、酞菁染料、氧化染料和縮聚染料等。
  B.助劑
  染整助劑是能縮短加工周期、提高產品質量、改善產品性能,在染整過程中投加的藥劑,主要包括表面活性劑、金屬絡合劑、還原劑、樹脂整理劑和染色載體等,其種類繁多,按其應用可列舉以下幾類:
  潤濕劑和滲透劑類,乳化劑和分散劑類,起泡劑和消泡劑類,金屬絡合劑類,勻染劑、染色載體和固色劑類,還原劑、拔染劑、防染劑和剝色劑類,粘合劑和增稠劑類,柔軟劑和防水劑類,上漿硬挺整理劑類,樹脂整理劑、熒光增白劑類,防靜電類,阻燃整理類,羊毛防縮和防蛀類,防霉防臭整理劑類,防油易去污類。
  1.3.一體化污水處理設備廢水特點
  印染廢水的水質隨加工的纖維種類和采用工藝以及使用的染化料的不同而異,污染物組分差異很大。一般印染廢水pH值為6~13,色度可高達1000倍,CODcr為400~4000mg/L,BOD5為100~1000mg/L。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類多、含有毒有害成分及色度高等特點。以處理難度為標準可分為:
  1.高濃度印染廢水:機織布的退煮漂廢水、牛仔線的漿染廢水、印花廢水、蠟染廢水、堿減量廢水和繡花廢水等。
  2.中等濃度印染廢水:毛織物染色、針織染色、絲綢染整、縫紉線染色及拉鏈染色等。
  3.低濃度印染廢水:牛仔服飾洗漂廢水。
  二、印染生產工藝及其廢水特性分類說明
  2.1.棉紡織品印染生產工藝及其廢水特性
  2.1.1.概述
  棉紡織印染產品的產量約占天然纖維織物總量的85%,按其織造方法不同可分為機織和針織,而其中機織品占大多數。
  2.1.2.機織布印染(聯合機、卷染)工藝及其廢水特性
  機織布印染工藝一般為:
  坯布-燒毛-退漿-煮煉-漂白-絲光-染色-印花-整理-成品
  機織布印染加工的多個工序都要排出廢水,包括退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水、印花廢水和其他廢水。機織布印染廢水的特點為:pH值高(13~14)、水溫高(40~55℃)、色度高(800~1500倍)。
  其中退漿主要是為了去除織物上的漿料,使纖維與染料有較好的親和力,同時也去除纖維上的雜質。可分為堿法退漿和酶法退漿。其廢水污染物濃度高,其中含有各種漿料及其分解物、織物上的雜物、堿和各種助劑等。廢水呈堿性,pH值為10~14。上漿以淀粉為主的退漿廢水,其COD、BOD值都很高,可生化性較好;上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的退漿廢水,COD高而BOD低,廢水可生化性較差。(待續)
  煮煉是在高溫堿液中蒸煮織物,以去除殘留在織物上的雜質,并使織物有較好的吸水性,便于印染過程中染料的吸附和擴散。煮煉廢水水量大,污染物濃度高,其中含有燒堿、表面活性劑、纖維素、果酸、蠟質和油脂等,廢水呈強堿性、水溫高、呈黑褐色。
  漂白的目的是去除織物上色素、增加織物的白度,一般采用次氯酸鈉或雙氧水作為漂白劑。漂白廢水水量大,但污染物濃度和色度較低。
  絲光是在一定的張力作用下用濃堿處理,使織物具有光澤。絲光廢水含堿量高,NaOH含量在3~5%,多數印染廠通過蒸發濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經過工藝多次重復使用最終排出的廢水仍呈強堿性,BOD、COD、SS均較高。
  染色的過程不盡相同,染色廢水一般色度很高,含有染料、助劑、表面活性劑等,一般呈強堿性,COD/BOD比較高,可生化性較差。
  2.1.3.針織布的染色工藝及其廢水特性
  機織布印染工藝一般為:
  針織坯布→煮煉→漂白→染色→印花→整理→成品
  由于針織坯布不含漿料,因而不需退漿,其余工序與棉機織產品加工過程類似,棉針織布的染色廢水與上述的棉機織印染廢水相比,pH值、有機污染物濃度和色度均較低。其水質一般為:CODcr300~500mg/L,pH值8~10,色度150~300倍,水溫有時也高達45℃。
  2.2.牛仔服飾染色及其廢水特性
  2.2.1.概述
  牛仔服飾由工裝到軍服最終演變成時裝,并將其充滿青春活力的風格發展成為永恒的時裝,展現了現代人追求自由、享受無拘無束的生活方式,以及在緊張快節奏的都市生活中營造快樂的心理需求。牛仔服飾歷經150余年一直流行、經久不衰。我國每天生產的牛仔系列服飾400多萬件,每年創造的產值已近60億元人民幣。2000多個牛仔服飾品牌遠銷世界各地,是我國重要的出口紡織品之一。
  牛仔服飾的生產工藝一般為:
  棉紗→卷緯→染色→紅外→水洗→上漿→烘干→織布→制衣→洗漂→脫水→烘干→包裝
  2.2.2.漿染工藝及其廢水特性
  牛仔紗線漿染是牛仔服飾生產中的一個重要工序,主要使用直接染料和硫化染料等,另使用漿料、硫化堿、元明粉、燒堿、勻染劑和滲透劑等多種印染助劑。其印染廢水主要來自水洗、染色和上漿等工序。廢水中主要污染物為染化料、硫化物、漿料和助劑。廢水的特點是堿性強、有機污染物濃度高、色度高、硫化物高,廢水水質、水量變化較大。單純生化或物化處理均難以達到排放要求,被認為是難處理的廢水種類之一。水質因加工工藝不同也變化很大,比如生產絲光藍、絲光黑、特深藍和特深黑等產品的廢水污染物濃度就很高。
  漿染廢水水質一般為:CODcr2000~6000mg/L,BOD5 1000~2,500mg/L,pH值9~14,色度1000~2500倍,S2-200~1000mg/L。
  2.2.3.洗漂工藝及其廢水特性
  洗漂是牛仔服飾生產中一個關鍵的工序。通過不同的洗漂工藝達到不同的效果。采用的洗漂工藝有:普洗、酵洗、扎洗、石磨、輕磨、石染、普染、酵染、輕酵、重酵和雙酵等,以求達到磨損、脫色和斑駁等特殊的效果。其廢水主要來自洗漂和脫水等工序。廢水中主要污染物為浮石渣、短纖,以及從牛仔服飾上洗下的染料、漿料和助劑等。廢水的特點是含有大量懸浮物、有機污染物濃度和色度不高、廢水水質和水量變化大。因此,此類廢水應切實做好預處理。
  洗漂廢水水質一般為:CODcr300~500mg/L,BOD5 100~150mg/L,pH值7~9,色度100~300倍,SS500~2000mg/L。
  2.3.絲綢印染及其廢水特性
  2.3.1.概述
  絲織品具有悠久的歷史,可分為天然絲織品、人造絲和合成纖維品三類。天然絲織物也稱為真絲,主要是桑蠶絲,其次為柞蠶絲。人造絲是指人造纖維細絲,因以棉籽絨和木材為主要原料,所以也稱作再生纖維,它包括粘膠纖維、銅銨纖維和醋酸纖維等。合成纖維主要包括滌綸和錦綸兩種纖維。
  2.3.2.真絲織物印染工藝及印染廢水特性
  真絲產品的印染工藝一般為:坯綢→織物精煉→漂白→染色→印花→固色→后整理→包裝
  其中織物精煉、漂白、染色和印花均產生廢水,精煉主要有化學法(包括堿精煉和酸精煉)和酶法,漂白一般用雙氧水作為氧化劑,漂白廢水濃度較低,染色過程中產生的廢水量較少,有機污染物濃度也較低,印花廢水量較少,濃度較高。因真絲品輕薄,所用的染料和助劑較少,且上染率高,所以一般真絲產品印染廢水的有機污染物濃度較低,可生化性好,其廢水一般呈弱酸性。
  真絲的印染廢水水質一般為:CODcr500~800mg/L,BOD5200~400mg/L,pH值5~8,色度100~300倍。
  2.3.3.人造絲織物印染工藝及其廢水特性
  人造絲產品的印染工藝一般為:人造絲坯布→織物精煉→染色→印花→固色→后整理→包裝
  其中織物精煉、染色和印花均產生廢水,人造絲的印染所使用的染料助劑等與棉紡織物的印染相類似,但是由于人造絲的雜質少,因而其印染廢水的污染物濃度不高,可生化性較好。
  人造絲印染廢水水質一般為:COD-cr600~1000mg/L,BOD5250~400mg/L,pH值8~10,色度100~300倍。
  2.3.4.合成纖維絲織物印染工藝及印染廢水特性
  合成纖維一般以滌綸纖維應用較多,滌綸仿真絲綢產品的堿減量生產工序產生的廢水濃度極高,處理起來十分困難,其pH值在13以上,COD可達10000mg/L,主要污染物為滌綸水解后的對苯二甲酸等物質。
  堿減量后的印染工藝與真絲印染工藝相似,使用的染料略有不同,滌綸仿真絲綢產品的印染主要使用分散和陽離子染料。其廢水水質也與真絲的印染廢水水質相近。
  2.4.毛織物染整及其印染廢水特性
  2.4.1.概述
  毛紡織物包括純毛織物和毛混紡織物,其中毛纖維主要是羊毛纖維,還有其他動物毛纖維。毛紡織也可分為機織和針織產品,機織產品又分為粗紡和精紡兩類,其染色工藝因產品不同而不同,有毛染、條染、坯染和染毛(絨)線等工藝。
  2.4.2.生產工藝及其廢水特性
  粗紡產品染色時主要使用酸性染料和媒介染料,分毛染和坯染。毛混紡織物還使用分散、陽離子和直接染料等。其生產廢水的pH值一般在7左右,污染物主要為漂洗和染色殘液。精紡產品一般為薄織物,屬高檔產品。染色工序的水量大,有大量漂洗廢水產生,煮呢、洗呢廢水中含有表面活性劑類助劑。染色主要使用酸性染料,毛混紡織物還使用分散、陽離子和其他染料等。其生產廢水的pH值一般在7左右。
  毛絨線分為粗絨線和細絨線,染色通常采用酸性染料,毛腈綸則采用陽離子染料。染色工序產生的廢水主要為漂洗廢水和染色殘液,其污染物濃度介于粗紡與精紡印染廢水之間。總之,毛紡織物染整主要使用酸性染料、陽離子染料和分散染料,廢水污染物濃度不高,大多呈中性,可生化性較好。
  其印染廢水水質一般為:CODcr500~900mg/L,BOD5250~400mg/L,pH值6~9,色度100~300倍。(待續)
  2.5.其他織物染整及其廢水特性
  除了上述4種主要紡織品以外,在此我們還簡要介紹以下紡織品的染色工藝及其廢水特征。
  2.5.1.麻紡織物染色工藝及其廢水特性
  麻紡織物包括亞麻、苧麻、黃麻和劍麻紡織物等,由于麻類纖維也屬于天然植物纖維,其染色工藝及其使用的染料助劑與棉紡印染相近,麻紡坯布也先進行退漿、煮煉,然后再進行染色,染色主要采用還原染料、活性染料和直接染料。所以麻紡織物染色廢水水質與棉紡品印染的廢水水質近似,因麻纖維在加工前經過了脫膠、拷麻和漂白處理,故麻紡織物染色廢水的污染物濃度比棉紡品印染廢水略低。
  2.5.2.縫紉線染色工藝及其廢水特性
  縫紉線除縫合功能外,還起著裝飾作用。縫紉線的原料主要為滌綸長絲、滌綸短絲、高支棉和滌棉等。滌綸縫紉線的染色大多使用分散染料,為了提高上染率,一般在高溫高壓的筒子缸內染色,因而其廢水的溫度很高、水量少、可生化性較差。
  2.5.3.拉鏈、織帶染色工藝及其廢水特性
  拉鏈具有獨特功能,同時還成為一種裝飾,各種不同的拉鏈讓衣服看起來更加復雜多變,塑造強烈、鮮明的線條感,拉鏈布帶顏色也是五彩繽紛的。拉鏈帶和織帶產品原料主要選用滌綸、滌棉、錦綸、丙綸、尼龍、人造絲、真絲和棉紗等,此外還采用金銀絲等輔助材料。染色染料采用分散染料、酸性染料、活性染料和直接染料等。
  拉鏈布帶和織帶的染色根據其原料不同而采用不同的染色工藝,其廢水的特性為:水質變化大、水量少、溫度有時很高、有機污染物濃度高、可生化性較差。
  2.5.4.襪子染色工藝及其廢水特性
  襪子屬于緯編針織物的成形產品,根據編織襪子所使用的原料,可分為棉紗線襪、羊毛線襪、錦綸絲襪、彈力錦綸絲襪、錦棉混紡襪、棉腈混紡襪以及天然絲襪等。
  棉襪的染色工藝類似棉針織品,廢水與之相似。同樣道理,其他原料襪子的染色和廢水特征與其對應的針織品染色廢水相似。
  2.5.5.印花的廢水特性
  印花產品時尚性強,選擇性大,我國2001年印花布生產43億米,在亞洲占首位,印花布生產主要技術含量有了明顯提高。印花布使用的染料主要是涂料、活性、分散三大類。主要分為涂料印花和糊料印花,數碼噴射印花是20世紀90年代國際上出現的最新印花技術,是對傳統印花技術的一個重大突破,是集計算機、電子信息、機械多種學科于一體的綜合性高新技術。
  印染廢水處理印花廢水中含有大量糊料和涂料,尤其是含化學漿(如PVA等)廢水很難處理。目前,亞太地區有緊跟歐美使用淀粉等易降解漿料的趨勢,盡量少用或不用化學漿料,開發和使用用水量少又易于清洗、易于降解、有利于降低能耗和減少污染的天然印花糊料或變性糊。
  印花廢水的特征是污染物濃度高、懸浮物高,使用淀粉漿的廢水可生化性較好,使用化學漿的廢水可生化性差,處理難度大。
  其廢水水質一般為:CODCr1500~5000mg/L,BOD5300~1000mg/L,pH值6~9,SS500~1000mg/L。
  2.5.6.其他印染織物染整及其廢水特性
  還有床單、毛巾、蠟染和繡花等印染廢水,床單和毛巾廢水與棉織物廢水相似,蠟染廢水比較特殊,先應回收松香后再進行廢水處理,繡花廠廢水中含有大量PVA漿料,處理此類廢水時應謹慎。
具體的各種印染廢水對應處理工藝
  4.1.1梭織布的退煮漂廢水、牛仔漿紗廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀”的組合工藝。
  4.1.2絲綢印染、印花廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀”的工藝組合。
  4.1.3縫紉線、拉鏈布廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀”的工藝組合。
  4.1.4毛線、毛絨廢水,一般采用:“厭氧+好氧+物理沉淀”的工藝組合。
  4.1.5牛仔洗漂廢水,一般采用“厭氧+好氧+物理沉淀”的組合處理工藝。
  4.1.6印花廢水是一種很難處理的印染廢水,特別是糊料印花工藝,因廢水中含有大量的PVA,常規的工藝組合處理很難達標。

  三、結語
  印染企業應采用清潔生產工藝和技術,嚴格控制其生產過程中的用水量、排水量和產污量。積極推行ISO14000(環境管理)體系標準,采用現代管理方法,提高環境管理水平。
  印染廢水處理因不同工藝和不同時間而變化,因此,我們應充分了解其生產工藝和廢水水質,根據棉紡、毛紡、絲綢和麻紡等印染產品的生產工藝和水質特點,制定合適的印染廢水處理工藝,實現達標排放。

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