第四专题纺织行业环境保护与可持续发展

纺织行业环境保护与可持续发展

引言§1、行业概述与污染现状§2、污染分析§3、污染防治技术§4、行业的可持续发展

习题与思考题第四专题引言近年来，我国纺织印染行业的快速发展，使我国在全球的产能份额持续上升，已经成为世界纺织印染业中规模最大的国家。同时，纺织印染行业带来的水消耗和水污染压力也越来越大。如何促进印染行业的可持续发展，保证经济发展与环境保护双赢是摆在政府和企业面前的一道难题。为此，我们应鼓励企业采用清洁高效的新技术，提高能源利用效率，节能、节水，尽量少用、不用有毒有害的原料，开展资源综合利用，采用低废、无废工艺，高效的设备和完善的管理，从源头削减废水与污染物产生量，加大对污水的处理。对污染严重的印染企业，要强制实行清洁生产审核。§1、行业概述与污染现状1、纺织纤维原料加工量的增长纺织纤维原料的加工总量，200多年来有了突飞猛进的大发展，由全球1800年的160万吨猛增到7700万吨以上，增长47倍多。每人每年平均消耗纺织纤维量也由1977年的6.6公斤/人·年，增长到2008年12.3公斤/人·年。1976年联合国曾发布经济学家分析的结果：服装用纺织纤维消费量每人每年平均3.6公斤/人·年将达到饱和。理由：随着社会经济的提高人民生活的改善缺衣人口的减少和地球上有人居住地域的变暖不合理浪费的减少，服装用纺织品单位面积重量的下降，每人每年平均服装用纤维消费量不会增加很多。2008年全球服装用纺织纤维人年均消费量约为4.31公斤/人·年。家用纺织品消耗量由1977年的2.45公斤/人·年增至2008年的4.05公斤/人·年。产业用纺织品消耗量由1977年的0.6公斤/人·年增至2008年的3.84公斤/人·年。根据2009年1月联合国发布全球人口2050年预测为92亿，以此为基础推算，预测2050年：全球纺织纤维加工总量将达到2.53亿吨，服装消费约为4.50公斤/人·年，占总量16.4%；家用纺织品消费约为4.46公斤/人·年，占总量16.2%；产业用纺织品消费约为18.5公斤/人·年，占总量67.4%。由于人口暴增，为保证全球粮食供应、保证种粮耕地，传统天然纤维的产量将受到制约。尽量开发能在盐碱地、荒滩地、山坡地种植新品种棉花、各种麻、桑树养蚕的纤维；尽量利用现有废弃物的可再生、可降解、可循环、对环境友好的生物质资源（纤维素、蛋白质、海藻酸钠、壳聚糖、甲壳素等）生产再生纤维；以及尽量利用生物质资源转化物聚合生产各种合成纤维（聚左旋乳酸、聚对苯二甲酸丙二醇酯等）。同时，为适应各种需求，特别是服装用纺织品和家用纺织品的新功能纤维和产业用纺织品的高性能纤维将大力开发。2、中国纺织产业的现状纺织制造业1975～1986年间发展重点是“亚洲四小龙”。接着1987～2003年由“亚洲四小龙”向中国转移。中国现有生产能力1.1亿纺纱锭，加工全球纺织纤维总量的42～48%，生产全球服装的近二分之一，供应纺织品、服装全球贸易量的二分之一，成为名符其实的纺织第一大国。但是，随着第三世界的发展，中国劳动力成本的上升，纺织产业转移趋势为：东部向中、西部转移；服装用纺织品和家用纺织品中的中低档产品的产业，开始由中国向南亚和东南亚转移；服装用纺织品和家用纺织品中的高端、最高端产品的产业还继续由经济发达的原纺织大国（法国、英国、意大利、德国等）向中国转移。涤纶、腈纶、维纶、纺纱、织造等的生产能力已趋饱和或过剩。服装用纺织品和家用纺织品中高端、最高端部分尚有发展空间；产业用纺织品用的高性能纤维原料制造、梭织、经编针织、纬编针织、非织造、编结、加工及其复合加工等正在发展。今后十年，中国将由原来以中低端产品为主的“纺织大国”向高性能产品为主的“纺织强国”迈进。为适应这一现状，国家发展与改革委员会、工业和信息化部等正在制订“十二·五”和“十三·五”的发展规划，和当前及今后“鼓励”、“限制”和“淘汰”等不同类别的加工设备目录和清单。3、纺织行业的污染现状2006年6月，国家发改委和中国纺织工业协会共同发布了《纺织工业“十一五”发展纲要》，在对“十一五”期间纺织工业主要经济指标作了预测的同时，对节能降耗和环境保护指标也提出了约束性目标要求。到2010年，纺织纤维加工总量将达到3600万吨。其中国内纤维消费量约占纤维加工总量的75%。纺织品服装出口额将达到1800亿美元。吨纤维耗电量比2005年降低10%，单位增加值的纤维使用量比2005年降低20%，吨纤维耗水量比2005年降低20%，单位增加值的污水排放量比2005年降低22%。我国纺织染整企业主要分布在浙江、江苏、山东、广东和福建5省，其中，浙江以涤纶染整为主，江苏以棉印染为主，山东以棉印染和针织为主，广东以服装后整理和牛仔染色水洗为主。《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287－92实施以来，染整工艺有了较大的发展，污染物的种类和浓度有了很大的变化。根据《2010年环境统计年报》，2010年，在统计的39个工业行业中，废水排放量位于前4位的行业依次为造纸业、化学原料及制品业、电力业、纺织业。这4个行业排放的废水占重点统计企业废水排放量的55％。2010年，COD排放量位于前4位的行业依次为造纸业、农副食品加工业、化学原料及制品业、纺织业。4个行业的COD排放量占全国重点统计企业COD排放量的65％。纺织业在全国工业行业废水排放量和化学需氧排放量中均排第四位，说明纺织业已成为我国污染防治的重点行业之一。在纺织行业废水中染整废水约占80％，化纤生产废水量约占12％，另外8％是其它纺织废水（2004年行业估算数据）浙江、江苏、山东、广东和福建5省的染整废水总量约占全国染整废水排放总量的90％。我国水环境有污染恶化趋势，水环境污染事件频频发生，特别是2007年5月太湖蓝藻爆发以来，湖库富营养化问题得到社会各界广泛的关注，需要考虑造成富营养化的指标。同时，由于我国纺织染整企业数量较多，且相对集中，已造成某些地区的严重的环境污染。例如：某地区以印染废水为主的废水量高达100万吨/天，某一省纺织企业总数高达3万多家，其中印染厂有2万家，某县级市有3000多家纺织、化纤企业，印染厂达2000多家，甚至4平方公里范围内竟有40多个印染厂，在这种情况下即使全部处理达到GB4287-92排放标准，环境也难以承受，必需制定更严格的排放标准。§2、污染分析污水中主要含有纺织纤维上的污物、油脂、盐类以及加工过程中附加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸碱等。废水特点是有机物浓度高、成分复杂、色度深且多变，pH变化大，水量水质变化大，可生化性低，属难处理工业废水。1、纺织染整工业产污分析

染整工艺包括前处理、染色和印花、后整理，染整废水主要污染物是有机污染物，主要污染物来源于前处理工序的浆料、纤维素、半纤维素和酸碱，以及染色、印花工序使用的助剂和染料。前处理工序废水量约占废水总量的45％左右，染色/印花工序废水量约占总量的50％-55％，而后整理工序废水产生量很少，目前前处理的COD平均浓度在3000mg/l左右。染色/印花的主要污染物是助剂和残留的染料，COD平均浓度在1000mg/l左右；混合后，总平均浓度在2000mg/l左右。染整废水的色度是特征污染指标，并是引起人们关注的污染指标，染整工艺中染料的平均上染率在90%，所以染整废水中染料的残留率平均在10%，是造成色度的主要原因，根据不同染料和工艺一般处理前色度在200－500倍。pH是染整废水又一特征指标，棉印染前处理时，不管退浆、煮炼还是丝光都是用碱在90°左右高温下处理，总染整废水pH在10－11；涤纶碱减量工艺主要用氢氧化钠，总废水pH也在10－11，因此染整废水绝大部分属碱性，处理的第一道工艺是调整pH值；但是丝绸染整和毛染整采用酸性染料，总废水呈偏酸性，一般pH为5。总氮和氨氮来源于染料和原料，例如偶氮染料等。目前我国已经颁布的《国家纺织产品基本安全技术规范》（GB18401）中规定了部分禁用染料，其中有一些偶氮染料，这些仅是偶氮染料中的一小部分染料。一般染整废水总氮和氨氮并不很高，在10mg/l以下；但是如果采用蜡染工艺，需要用尿素，其废水总氮可达约300mg/l，处理达标较困难。总磷是本次修订新增项目，考虑我国地表水富营养化严重，需要予以控制，染整废水中磷的来源是含磷洗涤剂；部分企业采用磷酸三钠，磷的浓度就会很高，达到几十毫克每升，这类废水必需将含磷高的废水在前处理中去除。SS在生产工艺中来源于纤维屑、未溶解的原料等，在处理前通过隔栅、栅网等去除。而处理后尾水中SS大多来自二沉池，没有完全分离的污泥，根据一般情况在几十到一百多毫克每升。硫化物主要来源于硫化染料，这是一类价格便宜，质量较好的染料，但是发达国家因其有毒，已列为禁用染料，目前我国部分企业还在使用，所以列入标准之中，这类废水的硫化物含量约为几十毫克每升。六价铬主要来源有二，印花滚筒刻花时，使废水中含有六价铬，但目前已基本不采用这一工艺；另一来源是毛印染工艺中是可能采用重铬酸钾助剂。苯胺类主要来源于染料，染料的颜色由发色基团形成，部分染料具有苯环、氨基等，但是在废水处理过程中，基本能予以分解。2、纺织染整污水特点分析(1)水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性和pH值变化大、水质变化剧烈。因化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难以生化降解的有机物大量进入印染废水中，增加了处理难度。(2)由于不同染料、不同助剂、不同织物的染整要求，所以废水中的pH值、CODCr、ＢＯＤ5、颜色等也各不相同，但其共同的特点是ＢＯＤ5/ＣＯＤCr值均很低，一般在20%左右，可生化性差，因此需要采取措施，使ＢＯＤ5/ＣＯＤCr值提高到30%左右或更高些，以利于进行生化处理。(3)印染废水中的高碱性废水，其ＣＯＤCr值有的可达10万mg/L以上，pH值≥12，因此必须进行预处理，把碱回收，并投加酸降低pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节池，与其它的印染废水一起进行处理。(4)印染废水的另一个特点是色度高，有的可高达4000倍以上。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌、高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺。(5)印染行业中，PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加。特别是PVA浆料造成的ＣＯＤCr含量占印染废水总ＣＯＤCr的比例相当大，而水处理用的普通微生物对这部分ＣＯＤCr很难降解。因此需要研究和筛选用来降解PVA的微生物。(6)因生产的间断运行，故存在着水量水质的波动；对于大量使用还原染料、硫化染料、冰染料等的废水，其化学絮凝效果相对较差。因此处理工艺要考虑这些因素，要有一定的适应水量、水质负荷变化的能力。§3、污染防治技术1、减少污染物的排放量

改革生产工艺，减少废水排放，或者降低有毒废水的毒性。重复利用废水，尽量采用重复用水或循环用水系统，使废水排放量减少或生产废水经适当处理后再循环使用。回收有用物质。

2、污染物治理技术（1）物理处理（2）生物处理（3）化学处理（1）物理处理使用沉淀、过滤、浮选等方法去除污水中的颗粒物质。（2）生物处理使用微生物的方法去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物。比如活性污泥法、生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化法等。氧化池采用氧化沟工艺的污水处理厂鸟瞰生物膜示意图（3）化学处理使用氧化、还原、化学沉淀法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离心交换法、电渗析等方法去除或回收废水中的溶解性物质或胶体物质。3、典型工艺

(1)厌氧-好氧-生物炭接触处理工艺这里的厌氧处理不是传统的厌氧硝化，而是进行水解和酸化作用。目的是对印染废水中可生化性很差的某些高分子物质和不溶性物质通过水解酸化，降解为小分子物质和可溶性物质，提高可生化性和ＢＯＤ5/ＣＯＤCr值，为后续好氧生化处理创造条件。同时好氧生化处理产生的剩余污泥经沉淀池全部回流到厌氧生化段，因污泥在厌氧生化段有足够的停留时间(８h～１０h)，能进行彻底的厌氧消化，使整个系统没有剩余污泥排放，即达到自身的污泥平衡(注：仅有少量的无机泥渣会在厌氧段积累，但不必设专门的污泥处理装置)。厌氧池和好氧池中均安装填料，属生物膜法处理；生物炭池装活性炭并供氧，兼有悬浮生长和固着生长法特点；脉冲进水的作用是对厌氧池进行搅拌。各部分的水力停留时间一般为：调节池：８h～１２h；厌氧生化池：８h～１０h好氧生化池：６h～８h；生物炭池：１h～２h脉冲发生器间隔时间：５min～１０min。该处理工艺系统，对于ＣＯＤCr≤1000mg/L的印染废水，处理后的出水可达到国家排放标准，如进一步深度处理则可回用。对运转5年以上的工程观察，运行正常，处理效果稳定，也没有外排污泥，未发现厌氧生化池内污泥过度增长。(2)二级生化处理串联工艺二级生化处理串联的工艺，合建式氧化沟内设沉淀池，内沉池中污泥回流到厌氧水解酸化池，既提高生物量，又使污泥硝化。此处理工艺用于有机物浓度高，以印染废水为主的综合工业废水处理。如某市工业区，把2个印染厂、各1个织染厂、针织厂、地毯总厂、塑料厂、日化厂和啤酒厂的废水集中起来，用此工艺进行处理，既节省了投资，减少占地面积，又便于管理，降低了运行费用。氧化沟在污水处理中本身就是一个独立的自成系统的工艺，在城市污水和工业废水处理中都有应用，采用单一的氧化沟系统处理印染废水(Q=2500m3/d，ＢＯＤ5≤1200mg/L，ＣＯＤCr≤1500mg/L，pH=１１～１３)，处理后出水水质达到ＢＯＤ5≤30mg/L，ＣＯＤCr≤100mg/L，SS≤70mg/L，pH=６～９。其处理工艺系统为加酸中和后采用Ⅰ、Ⅱ级氧化沟(均设内沉池)串联。(3)生化、物化相结合工艺主要染料为硫化、涂料、凡士林、活性及化学助剂。处理水量为100m3/d(漂炼60m3/d，染色40m3/d)，水质为：pH=１０～１２，ＣＯＤCr=1000mg/L,ＢＯＤ5=200mg/L～300mg/L，色度为200倍～300倍。厌氧水解酸化池内设半软性填料、生物接触氧化池内设SNP型新型填料。后续物化处理采用加药反应气浮池，采用加药反应气浮池的特点为：一是脱落的生物膜、悬浮物等去除率高，可达到80%～90%；二是色度去除高，可达到95%；三是气浮池水力停留时间短，约30min左右，而沉淀池水力停留时间1.5h～2h，故气浮池