深度處理后針織廢水的回用實(shí)驗(yàn)研究

楊 俊，尤 青，阮新潮，曾慶福*

（1.武漢紡織大學(xué) 紡織印染清潔生產(chǎn)教育部工程研究中心, 湖北 武漢 430073；2.佛山市聯(lián)達(dá)紡織實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528500）

深度處理后針織廢水的回用實(shí)驗(yàn)研究

楊 俊1，尤 青2，阮新潮1，曾慶福1*

（1.武漢紡織大學(xué) 紡織印染清潔生產(chǎn)教育部工程研究中心, 湖北 武漢 430073；2.佛山市聯(lián)達(dá)紡織實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528500）

以廣東佛山聯(lián)達(dá)紡織實(shí)業(yè)有限公司經(jīng)深度處理后的廢水為對(duì)象，以該企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)用水做參比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別考察深度處理后的針織廢水對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的主要化工原料的影響以及對(duì)針織漂染加工各工序織物的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：回用水用于生產(chǎn)后，對(duì)染料、表面活性劑、生物酶等主要化工原料均無(wú)影響，織物在煮練、染色、剝色中強(qiáng)力變化較小，色差、色牢度符合回用要求。

針織；回用水；染料

印染業(yè)是紡織工業(yè)的重要組成部分，是紡織品深加工、精加工及提高產(chǎn)品附加值的關(guān)鍵行業(yè)，同時(shí)也是一個(gè)資源依賴型和環(huán)境敏感型的產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)內(nèi)印染每萬(wàn)米布耗煤3t，耗電450kW·h，耗水300～400t，水電氣消耗大約占染布總成本的40%～60%。國(guó)內(nèi)印染業(yè)平均能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家的3～5倍，耗水為發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍[1]。因此，節(jié)能減排對(duì)印染行業(yè)來(lái)說(shuō)是一件刻不容緩的事情。

據(jù)2007年全國(guó)第一次污染源產(chǎn)排污系數(shù)調(diào)查結(jié)果顯示，印染行業(yè)的廢水排放量達(dá)23億～30億t，占紡織行業(yè)廢水排放總量的80%，且回用率不足7%，為所有工業(yè)中最低[2]。在各種印染行業(yè)排放的廢水中，針織廢水是污染程度較輕，處理難度相對(duì)較小的一類廢水。針織行業(yè)排放的廢水COD一般在300～600mg/L之間，最高不超過(guò)800mg/L，色度一般在200～800倍之間，最高色度不超過(guò)2000倍。對(duì)針織企業(yè)廢水處理站排放的廢水進(jìn)行深度處理后回用，是解決目前印染行業(yè)整體廢水回用水平低下的最好突破口。

本文以廣東佛山聯(lián)達(dá)紡織實(shí)業(yè)有限公司深度處理后的廢水（以下簡(jiǎn)稱回用水）為對(duì)象，以該企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)用水（以下簡(jiǎn)稱自來(lái)水）做參比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別考察回用水對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的主要化工原料（染料、助劑、生物酶、鹽堿等）的影響以及對(duì)不同工序織物主要技術(shù)指標(biāo)的影響，分析回用水應(yīng)用于生產(chǎn)的可行性，為針織行業(yè)建立生產(chǎn)回用水質(zhì)指標(biāo)體系提供參考。

1 廢水處理工藝及回用可行性分析

1.1 廢水處理工藝

該企業(yè)主要生產(chǎn)全棉針織布。生產(chǎn)所用染料分別為活性染料55%～60%、分散染料30%～35%、硫化染料5%～10%、其他染料2%～5%。其它化工原料主要為表面活性劑、煮練酶、脫氧生物酶、鹽堿等。

該企業(yè)每天排放漂染廢水約5000m3。采用混凝沉淀-氣浮工藝進(jìn)行兩級(jí)物化處理，處理后廢水水質(zhì)基本情況為: COD 100mg/L左右、色度40倍、SS為45mg/L、pH7～8.5[2]。經(jīng)過(guò)兩級(jí)物化處理后，采用砂濾-微波無(wú)極紫外光催化氧化-微波等離子體強(qiáng)化活性炭吸附工藝對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，處理后廢水主要水質(zhì)情況見(jiàn)表1[3-4]。

2.2 回用可行性分析

到目前為止，我國(guó)尚未頒布印染工業(yè)用回用水標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外也未查到相關(guān)回用標(biāo)準(zhǔn)。馮開(kāi)雋等曾提出印染工業(yè)的用水指標(biāo)[5]，馬春艷等根據(jù)印染用水水質(zhì)要求，對(duì)經(jīng)過(guò)深度處理后的回用水也曾提出了參考的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[6]。

回用水的主要水質(zhì)指標(biāo)與自來(lái)水的水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比如表1。從該表可見(jiàn)，差異最大的是氯離子濃度，這是因?yàn)樵谏疃忍幚磉^(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行特殊的除鹽工藝，在大多數(shù)的針織漂染工藝中，這樣數(shù)值的氯離子濃度或鹽濃度是可以接受的。參考以上兩個(gè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合針織漂染工藝的實(shí)際情況，初步認(rèn)為深度處理后的水質(zhì)可考慮回用。

表1 自來(lái)水與回用水主要水質(zhì)比較

2 回用實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

將回用水使用在生產(chǎn)過(guò)程中，主要考慮兩個(gè)方面的影響，一是回用水對(duì)針織漂染過(guò)程中所添加的各種化工原料的影響；二是回用水應(yīng)用于不同的漂染加工工序后，對(duì)織物的影響。以下從這兩方面分別實(shí)驗(yàn)并加以分析。

2.1 對(duì)針織漂染主要化工原料的影響實(shí)驗(yàn)

針織漂染加工中使用最多的化工原料是染料、各種助劑（主要是各種表面活性劑）、生物酶和鹽堿等。按照生產(chǎn)過(guò)程中所使用的化工原料的量及配比分別用自來(lái)水和回用水進(jìn)行配料，考察其主要指標(biāo)是否受到影響。

2.1.1 染料上染率、固色率實(shí)驗(yàn)

分別采用自來(lái)水和回用水配制軍藍(lán)、翠藍(lán)和艷紅三種顏色的染料進(jìn)行上染率和固色率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。染料上染率和固色率分別見(jiàn)圖1、圖2。使用回用水的上染率比自來(lái)水下降了2%～4%，固色率下降了3%～6%。結(jié)果表明，回用水對(duì)染料的上染率以及固色率的影響不大，在實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到應(yīng)用要求。

2.1.2 表面活性劑分層、沉淀實(shí)驗(yàn)

在漂染過(guò)程中要使用大量的各種表面活性劑。由于回用水中含有較高的鹽濃度，回用水中的鹽是否會(huì)對(duì)表面活性劑產(chǎn)生影響，是染色工作者十分關(guān)注的問(wèn)題之一。分別用回用水和自來(lái)水配制濃度20g/L、類型不同的表面活性劑溶液，放置在不同溫度下，實(shí)驗(yàn)表面活性劑溶液的穩(wěn)定性，比較回用水和自來(lái)水對(duì)表面活性劑的影響。

圖1 不同顏色染料的上染率對(duì)比

圖2 不同顏色染料的固色率對(duì)比

表2 回用水對(duì)表面活性劑的影響

由表2可見(jiàn)，在不同類型的表面活性劑在不同的溫度下，均不產(chǎn)生分層（N1）或者沉淀（N2）說(shuō)明回用水對(duì)實(shí)驗(yàn)表面活性劑沒(méi)有影響。

2.1.3 生物酶活性實(shí)驗(yàn)

回用水中殘余的有機(jī)物和較高的鹽度會(huì)對(duì)生物酶有一定的影響。分別配制自來(lái)水與回用水的H2O2溶液和煮練溶液，通過(guò)H2O2的去除率分析除氧酶的活性，通過(guò)實(shí)際煮練過(guò)程中織物的變化分析煮練酶的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 回用水對(duì)除氧酶的影響

表4 回用水對(duì)煮練酶的影響

由表3可見(jiàn)，使用回用水后對(duì)H2O2的去除率影響不大，除氧酶可保持原有的活性。由表4可見(jiàn)，使用回用水后織物在失重、毛效、強(qiáng)力、白度等各項(xiàng)指標(biāo)上變化不大。生物酶實(shí)驗(yàn)表明，回用水水質(zhì)對(duì)生物酶影響不大。

2.1.4 鹽堿用量實(shí)驗(yàn)

回用水中殘留的物質(zhì)主要是有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽類，在漂染過(guò)程中，需要投加大量的鹽和堿。在這種情況下，回用水的水質(zhì)，主要是色度是否發(fā)生變化、如何變化，是回用過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題。分別采用自來(lái)水和回用水配制不同鹽堿用量比例的溶液，測(cè)定溶液吸光度的變化情況并加以對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同鹽堿用量下水的折射率對(duì)比

由圖3可見(jiàn)：在染色通常使用的鹽堿用量范圍內(nèi)，回用水的色度與自來(lái)水相比變化不大，所產(chǎn)生的差異在誤差許可范圍內(nèi)，可以滿足生產(chǎn)要求。

2.2 對(duì)織物的影響實(shí)驗(yàn)

將回用水應(yīng)用于漂染加工生產(chǎn)可以有兩種方法：一是僅僅用于漂染工藝中對(duì)水質(zhì)要求不高的部分過(guò)程，如煮煉、水洗等工序；另一種是將回用水用于生產(chǎn)全過(guò)程，這就涉及到染色工序，但是染色對(duì)回用水的要求更高。因此，分別采用自來(lái)水和回用水對(duì)不同工序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察織物的強(qiáng)力變化，重點(diǎn)考察回用水染色后織物的色差、色牢度的變化，分析其回用的可行性。

2.2.1 織物強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)

回用水所含的物質(zhì)對(duì)織物是否有損害，是回用過(guò)程應(yīng)考慮的問(wèn)題。使用全棉雙面織物，分別采用回用水和自來(lái)水進(jìn)行煮漂、染色和剝色實(shí)驗(yàn)，分析織物的強(qiáng)力變化，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 回用水對(duì)織物強(qiáng)力的影響

由表5可見(jiàn)，使用回用水對(duì)織物的損傷程度略大于自來(lái)水，但從染整后的情況來(lái)看，損傷程度還不會(huì)影響到織物的質(zhì)量。

2.2.2 織物色差實(shí)驗(yàn)

回用水與自來(lái)水比較，在實(shí)際使用中引起的色差是否符合織物染色的質(zhì)量要求是回用水是否能回用到生產(chǎn)所有工序的關(guān)鍵。采用不同的織物和顏色種類搭配進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 回用水對(duì)織物色差的影響

以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：在大多數(shù)情況下，使用回用水進(jìn)行染色，所造成的色差都在允許范圍之內(nèi)。

2.2.3 織物升華牢度及其它色牢度實(shí)驗(yàn)

在染整過(guò)程中，水中的部分物質(zhì)可能殘留在織物中，這些殘留物可能會(huì)與染料作用，影響到染物的各種牢度。經(jīng)過(guò)深度處理的回用水對(duì)織物各種牢度的影響程度如何，是考察回用水能否回用的重點(diǎn)之一。

實(shí)驗(yàn)使用滌綸雙面織物，采用不同的顏色，分別使用回用水和自來(lái)水進(jìn)行生化牢度和其它色牢度實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

表7 回用水對(duì)染物升華牢度的影響

表8 回用水對(duì)染物其它色牢度的影響

由上述數(shù)據(jù)可以看到，兩種不同的水進(jìn)行染色，對(duì)織物的生化牢度及其它色牢度幾乎沒(méi)有影響。

2.3 實(shí)際織物染色效果對(duì)比

在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別應(yīng)用多種類型的染料進(jìn)行小樣染色，其染色效果見(jiàn)圖4。通過(guò)對(duì)樣板圖進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，回用水可以用于實(shí)際布樣的染色、漂洗等工藝過(guò)程。

圖4 染色效果對(duì)比（上為回用水，下為自來(lái)水）

3 結(jié)論

經(jīng)深度處理后的針織廢水回用于生產(chǎn)，對(duì)染料、表面活性劑、生物酶等主要化工原料均無(wú)影響，織物在煮練、染色、剝色中強(qiáng)力變化較小，色差、色牢度符合回用要求，該類廢水可回用于煮練、漂白、染色等工序。

本研究為針織行業(yè)建立生產(chǎn)回用水質(zhì)指標(biāo)體系提供了參考。

[1] 中國(guó)紡織信息中心. 中國(guó)紡織工業(yè)技術(shù)進(jìn)步研究報(bào)告（2008/2009）[R]. 北京：中國(guó)紡織出版社, 2008: 86-87.

[2] 盧徐節(jié), 孫芮, 柳林, 等. 水解酸化/接觸氧化/生物濾池工藝處理針織印染廢水, 中國(guó)給水排水[J], 24. 22,60-62.

[3] 馬春燕，楊波，陳季華，等. 針織印染廢水處理回用的中試[J]. 水處理技術(shù). 34(5): 74-75.

[4] 阮新潮, 王濤, 曾慶福，印染廢水的深度處理及回用[J]，工業(yè)水處理，2006，26(4): 22-24.

[5] 馮開(kāi)雋，薛嘉棟. 印染前處理[M]. 北京：紡織工業(yè)出版社，2006.

[6] 馬春艷. 印染廢水深度處理及回用技術(shù)研究[D]. 上海: 東華大學(xué), 2007.

Experimental Study on Reuse of Advanced Treated Knitting Dyeing Wastewater

YANG Jun1, YOU Qing2, RUAN Xin-chao1, ZENG Qing-fu1

(1 Engineering Research Center for Clean Production of Textile Printing& Dyeing, Ministry of Education, Wuhan Textile University, Wuhan Hebei 430073, China;
2 Foshan Lian-da Textile& Dyeing Industrial Corporation, Ltd., Foshan Guangdong 528500, China)

The waste water of Foshan Lian-da Textile& Dyeing Industrial Co., Ltd. after advanced treatment method is studied as object in comparison with actual production water of this enterprise. Experiments are respectively conducted to investigate the impact of the knitting waste water after advanced treatment on major chemical raw materials in the process of production as well as the impact on fabrics in various phases of dyeing and finishing processes. Experimental results show reuse water in production does not affect major chemical raw materials such as dyes, surfactants and biological enzymes. Strength alterations of fabrics in scouring, dyeing and stripping also vary slightly. As a result, the color difference and color fastness can meet the demand of reuse.

knitting；reuse water；dye

X703.1

A

1009－5160(2010)03－0008－04

*通訊作者：曾慶福（1962-）,男，教授，研究方向：工業(yè)廢水處理.

國(guó)家十一五863計(jì)劃項(xiàng)目(2009AA063904)；武漢紡織大學(xué)?；痦?xiàng)目(20063119).