清洁生产

印染过程中清洁生产问题研究摘要：印染废水由于色度高、水质变化大、生化性差等特点，是当前工业废水处理的难点和焦点之一。本文针对印染废水的危害及我国水资源短缺的状况，阐述了清洁生产在印染生产过程及清洁生产技术在废水处理过程中的迫切性和可行性。关键词：印染；清洁生产；废水处理；经济意义；回用印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，我国每天排放的印染废水约为300-400万吨，年排放量约为6.5亿吨。同发达国家相比，我国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的1.5-2.0倍，单位排污总量是他们的1.2-1.8倍[1]。我国是水资源短缺和水污染比较严重的国家之一。随着水资源危机的加剧，如何在印染各工序实行清洁生产，减少用水量和废水排放量，回收废水中的有用物质，减少污染物的排放量；以及在废水治理中使用清洁的生产技术，防止二次污染和污染物的转移，并实现废水处理后的回用，这对缓解水资源危机、维持印染行业的可持续发展具有重大的现实意义和经济意义.1印染废水的污染物及其危害印染废水色度高、毒性强、水量大、可生化性差.其污染物主要是各种纤维材料、浆料、染料、化学助剂、表面活性剂和各类整理剂等.印染废水的危害程度依所含污染物的不同可分为5级，1级最轻微，5级最严重[2]。印染废水中的偶氮染料能使生物致畸、致癌、致突变.其初步降解后的产物多为联苯胺等一些致癌的芳香类化合物，毒性都较大[3]，如酚类能影响水中各种生物的生长和繁殖，苯对人的神经和血管系统有明显的毒害作用.有些染料、固色剂、媒染剂、氧化剂等含有有害重金属离子，它们在自然界中能长期存在，并通过食物链等危及人体健康，如Cr6+已被确认能致癌，汞能毒害人的神经系统，使脑部受损。世界上八大公害事件中的水俣病事件就是汞中毒所致，痛痛病事件则是由镉引起的.一般的酸、碱、盐等相对无害，但许多含氮、磷的化合物排放后会使水体富营养化，藻类。2印染过程的清洁生产清洁生产是将综合性预防的环境策略持续地应用于生产过程、产品和服务中，以减少对人类和环境的风险性.对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它的数量和毒性[4].在印染生产过程中，清洁生产就是要求使用清洁的原材料、清洁的生产工艺，使排放的废物和有害物质尽可能地减到最小.下面从原材料及其回收的角度探讨印染过程中的清洁生产.2.1加强管理，减少料耗和水耗我国印染行业许多工厂设备陈旧，工业技术和管理落后.许多印染厂各工序原料的加入量和用水量都是人工凭经验控制，随意性较大，加上“跑、冒、漏”，使用水量和原材料浪费增加.在保持企业生产工艺过程和状况不变情况下，通过加强企业管理，安装计量设备，实施成本控制，可以降低原材料成本15%左右，用水量节约20%～30%.2.2使用清洁的原料聚丙烯酸酯、聚丙烯醇（PVA）等化学浆料的退浆废水生化性差，污染较大.选用性能经过改善了的天然浆料，其废水生化性较好；或选用以聚丙烯酸盐和膨润土等为主要成分的浆料，不但用量少，污染小，而且有助于浓缩回用.不使用禁用的22类对人体有致癌作用的118种染料和染色载体助剂，严格限制内衣类织物上的甲醛和五氯酚的含量[5].开发和应用环保型染料、印染助剂及上染率高的染料，如利用双官能活性染料（JakofixME染料）可使染料固着率提高到80%以上.采用小浴比染色机，则能减少水、能源、盐和碱的用量，从而降低废水负荷.选用天然染料(色素)替代部分合成染料，因为大多数天然染料与环境生态相容性好，可生物降解，而且毒性较低.天然染料在沸水中染色，可不加化学添加剂或溶剂，可大大减少废水中的污染物[6].对织物进行前处理时，必须利用碱等化学品除去织物上的浆料及纤维上的各种杂质，整理时也需要利用某些化学品.但这些化学品一般都有一定的毒性，如碱使废水呈现高碱性.用酶来代替这些化学品，产生的废水可生物降解，且无毒无害，如用淀粉酶代替碱去除坯布上的淀粉浆料，纤维素酶代替柔软剂用于整理等.2.3加强废物的回收和利用1）回收染料、浆料.使用超虑法回收还原、分散疏水性染料及聚乙烯醇和聚丙烯酸类浆料，不仅可降低污染负荷，而且可减少原材料消耗.2）回收烧碱.丝光碱回用于煮练或丝光，可节约原料，降低废水pH值，减少废水污染.3）回收印花废水中的重金属.如采用活性炭吸附法回收制铬印花辊筒雕刻车间的铬，能有效减少重金属对环境的污染[3].4）漂洗水的回用.印染用水中，漂洗水占绝大部分.漂洗水一般污染较轻，经过处理后能达到回用的要求.如染色漂洗水经过混凝脱色或专门的印染废水光催化回用设备处理后可回用于染色后的漂洗.美国Clemson大学研究出回收漂白漂洗水用于连续煮练工艺，该技术在西点Stevens染厂每年能节省20万美元[7].这样可大大减少废水排放量，减轻污染，减少新鲜水消耗量，达到节约用水的目的.3印染废水处理中的清洁生产技术目前我国印染废水治理主要以末端治理为主，废水处理后的回用率很低，而某些治理方法如混凝沉淀法只是把污染物从液体转移到了固体，并未真正消除污染.相对于水资源而言，印染废水处理是一个再生水资源的过程，清洁生产技术就是要使用不产生二次污染的治理方法，淘汰产生二次污染的有害絮凝剂，并尽量减少处理后水中有害物质的排放或将废水中有害物质全部氧化分解为无毒物质，对废水处理过程中产生的污泥进行妥善处置，防止二次污染和污染转移，减少处理后的水对人类和环境的影响，并实现废水资源化.在众多的印染废水处理方法中能将污染物彻底氧化分解的主要有生物法和氧化法.下面简介这些方法中的一些较新成果.3.1生物法生物法是当前普遍采用的一种经济有效、无污染的废水处理方法.由于印染废水的多变性，生物法处理效果有时不尽如人意.如何开发出适应能力强的菌种，提高生物法的处理效果，并使废水经过处理后达到回用的要求，将是今后生物法研究的方向之一.这里就当今研究的一些新型生物制剂作一略述.1）酶制剂.利用生物酶制剂处理废水、净化环境比其它生物法效率高、速度快、出水好，不产生二次污染.用于处理印染废水的酶有漆酶、辣根过氧化酶、木质素过氧化物酶、嗜碱酶等[3]在木质素过氧化物酶或锰过氧化物酶存在的条件下，漆酶的色度去除率可提高到75％[8].2）废水脱色微生物制剂.中国科学院微生物研究所分离出的5种高效细菌对酸性红B2GL、酸性媒介棕RH、媒介蓝B和媒介黄GG等染料具有脱色降解能力，在细菌挂膜接种兼性厌氧、好氧氧化系统中处理模拟染色废水，脱色率达到85%以上.中国科学院微生所和纺织工业部设计院等单位分离的数百株脱色菌在无氧条件下的脱色率比在有氧条件下更好，将脱色菌和PVA降解菌投加到废水处理池中，脱色率高达80%，PVA去除率达75%～90%，远高于普通生物处理法[9].3）生物絮凝剂.与无机和有机合成高分子絮凝剂相比，生物絮凝剂具有许多独特的性质和优点：①易于固液分离，形成沉淀物少；②易被生物降解，无毒无害，安全性高；③无二次污染；④适应范围广；⑤具有除浊和脱色性能等；⑥有的生物絮凝剂还具有不受pH值条件影响，热稳定性强，用量小等特点[3].人们预见生物絮凝剂絮凝活性的广谱性将使彻底消除污染成为现实，它大部分或全部取代合成高分子絮凝剂是大势所趋.现在用于处理印染废水的生物絮凝剂有PF101（用于处理含羧甲基纤维素的退浆废水）、MF－3和NAT（用于染液脱色）和NOC－1（可消除污泥膨胀，恢复活性污泥的沉降性能）.南开大学研究的NAT型絮凝剂，对直接黑染料生产废水稀释液的脱色率可以达到60%左右[3].3.2湿式空气氧化法湿式空气氧化法（WAO）是在高温（175～350℃）、高压（2.0～20.67MPa）下通入空气.使溶解或悬浮于废水中的有机和无机还原物质在液相中被直接氧化成二氧化碳和水的高浓度高毒性废水处理的方法.它不产生生物法中的污泥和高浓度的废物，加入催化剂后能有效地提高湿式空气法的氧化效率.目前国际上已成功地将该方法应用于焦化和印染等工业废水的处理.3.3光化学氧化法由于光化学氧化法反应条件温和（常温、常压）、氧化能力强和速度快、效率较高、低能耗、易操作、无二次污染、可完全矿化有机物等优点，近20多年来发展迅速，具有较为广泛的应用前景.利用该技术处理印染等难降解废水已成为废水处理领域中的热点之一.武汉科技学院的曾庆福教授等人研制的光化学处理设备已成功应用于多个印染污水处理工程，并实现了废水处理后的回用[10].其常用方法有TiO2/UV、H2O2/UV、O3/UV等.3.4膜分离法膜分离技术是利用天然或人工合成膜，以压力差、浓度差、电位差和温度差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集.由于不使用药剂、无二次污染、占地面积小、在水质波动较大时仍可自动连续运行，膜分离法处理活性染料废水在清洁生产计划中是一种经济上合算、技术上可行的技术[11].使用聚合物膜能有效地将废水中的Cr6+除去废水经过膜过滤后清浊分流，清水能达到回用的要求，如果技术应用成功的话，水的消耗量和废水排放量可减少80％.在传统的废水处理技术不能适应需要时，如何研发费用低、处理效率高、无二次污染的清洁生产技术，使废水经过深度处理后达到回用的要求是环保领域亟待解决的新课题.4结语随着水资源危机的加剧和人们对环保的日益重视，从印染各工序着手实行清洁生产，减少污水末端治理负荷，并在废水处理过程中开发出经济有效的清洁生产技术，避免产生二次污染，实现废水资源化，将是今后废水处理的一个发展方向，也是印染行业维持可持续发展必不可少的条件.参考文献：[1]俞学亨.浅谈印染行业清洁生产的现状和展望[J].印染，1997，23(7):38-40.[2]王振东，李琼，段晓宏.印染行业的环境污染与清洁生产[J].环境保护，2001，9:33-34.[3]陈坚，堵国成.环境友好材料的生产与应用[M].北京：化学工业出版社，2002.[4]周中平，赵毅红，朱慎林.清洁生产工艺及应用实例[M].北京：化学工业出版社，2002.[5]杨书铭，黄长盾.纺织印染工业废水治理技术[M].北京：化学工业出版社，2002.[6]TBechtold,ATurcanu,etc.Naturaldyesinmoderntextiledyehouses—howtocombineexperiencesoftwocenturiestomeetthedemandsoffuture?[J].JournalofCleanerProduction,2003，11:499-509.[7]张洛邦.印染废水治理和绿色加工[J].印染，1999，25(7,8):44-48.[8]Abadulla,EliasEtc.Enzymaticdecolorizationoftextiledyeingeffluents[J].TextileResearch,2000，70(5):409-414.[9]陈银生，张新胜，袁渭康.印染废水处理技术[J].化工进展，2001，5：39-42[10]院新潮，曾庆福.纺织印染废水处理技术进展[J].武汉科技学院学报，2001，14（2）：66-71.[11]雷乐成，杨岳平.污水回用新技术及工程设计[M].北京：化学工业出版社，2002.