色织布印染废水的处理及回收利用

近年来，虽然中国纺织印染废水处理技术取得了很大的发展，污水治理已初见成效，然而色织产品由于丝光加工后的碱液带有颜色，回收较困难，色织布纺织企业一般通过强酸中和、消色后直接排放的方法处理，造成液碱、硫酸的大量浪费，生产成本居高不下。色织布印染废水的处理及回收利用，已经成为制约色织布印染企业发展的瓶颈问题［1］。

1·色织布废水特点

色织布在织造前，已进行经纬纱染色工艺处理，从而造成印染废水水质复杂。其污染物按来源可分为两大类:一类是来自纤维原料本身的夹带物;另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等［2］。仔细分析其废水，主要有以下几方面特点。

1．1色度大

由于色织布纱线印染加工中大量使用了各种染化料，这些染化料不可能全部转移到纱线上，在水中有部分残留，使废水色深。同时，由于不同纤维纱线染色过程中使用的染料不同，染料的上染率不同，染料的残留形态也不同，致使排放废水的颜色也不相同。

1．2有机物含量高

色织布印染废水总体上属于有机性废水，其中所含的颜色及污染物主要由天然有机物质(天然纤维所含的蜡质、胶质、半纤维素、油脂等)及人工合成有机物质(染料、助剂、浆料等)构成。

1．3水质变化大

印染废水是企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。有时企业排放的色织布印染废水全部为生产废水(包括生产废水和辅助生产废水)，而有时排放的色织布印染废水中含有部分生活污水，其废水水质处于经常变化之中。另外色织布印染废水排放与企业生产的织物品种、数量及所选用的染化料等多种因素有关，水质变化大，所排放的废水中化学需氧量(COD)高达2 000～3 000 mg/L，且生化需氧量(BOD)与COD之比小于0．2，可生化性差。

1．4 pH值变化大

不同色织布纤维织物在印染加工中所使用的工艺不同，染色中为使染色溶液更好地上染到不同纱线上，需在不同pH值条件下进行染色，因此，不同色织布印染加工排放废水的pH值是不同的。一般来说，由于棉及其混纺纱线印染加工中很多工艺都需要加入碱，将造成废水中pH值较高。

1．5水温水量变化大

由于加工品种、产量的变化，导致色织布废水水温水量的不稳定。

1．6丝光废水带有颜色

纺织行业丝光废水含碱量高，NaOH含量在3%～5%(质量分数)。一般印染企业的丝光废水因无色，易于处理回用，而色织布生产企业的丝光碱废水带有颜色，回用较困难。企业一般通过强酸中和、消色后直接排放的方法处理丝光碱，造成液碱、硫酸的大量浪费［3］。

2·色织布印染废水三级处理体系

为消除色织布印染废水对环境的危害，并采用生态友好型加工方式，进一步提高能源利用率，在分析整个纺织印染工艺流程、研究各种工艺水质对废水的影响以及分析不同染料助剂的回收工艺及回用价值的基础上，为降低成本，使用多级膜过滤系统回收设备，把整体水处理工艺分为前中后三级处理体系。

2．1前级处理体系

在清浊分流的基础上，回收加工过程中的冷凝水、冷却水直接用于染纱前处理或后续整理水洗工序，将染色后几道水洗用水用于丝光整理后的水洗加工中。回用水水质指标。

2．2中级处理体系

针对退浆、丝光、染色工序对废水的CODCr、BOD5及色度大、难于处理的情况，研究合理工艺和设备，对PVA、液碱进行回收利用，使含色废水处理后直接回用。

2．3后级处理体系

对无法回收利用的废水，首先排进污水站进行初步生化处理，然后排入污水处理厂进行深度处理，使之达到国家排放标准［4-5］。色织布印染废水三级处理体系原理图。

3·色织布印染废水多级膜过滤系统

上述印染废水三级处理体系的关键部件是多级膜过滤系统。

多级膜过滤系统由超滤段和下游的反渗透段组成。

超滤采用了一种特殊的陶瓷隔膜，能在高达95℃温度下阻截废水中的微粒及长链有机物，其后的反渗透隔膜段，可将溶解的染料及盐分从水中分离。膜分离技术处理印染废水具有选择性好、生产效率高、设备简单、操作方便、无相变和节能以及废水处理成本低等特点。采用膜分离处理技术具有许多经济上的优势:可回收有价值的染料、助剂;循环利用水，减少新鲜水的消耗量和废水处理成本;可实现最小化投资;对于较小的处理量，可使单位处理成本最低。膜分离技术(超滤+反渗透)可有效实现对印染废水的深度处理，废水经处理后达到工艺用水标准，从而实现废水的回用。这样既减少了废水的排放量，减轻了对环境的污染，又减少了工艺用软化水量，节约了水资源，经济和社会效益显著［6-7］。

3．1超滤

超滤(ultra fitration，UF)是依靠膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离的过程。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜，而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高，从而实现大、小分子的分离、浓缩及净化的目的。超滤主要用于去除废水中的固体颗粒和大分子物质(粒子或分子直径约为10×10－10～200×10－10m)，其透过液可以作为工艺回用水。

超滤分离的机理主要是:－膜表面的孔径机械筛分作用;－膜孔阻塞、阻滞作用;－膜表面及膜孔对杂质的吸附作用［8-9］。

3．2反渗透

反渗透(reverse osmosis，RO)是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。反渗透膜有非对称性膜、复合膜和中空纤维膜。非对称性反渗透膜的表层有很微细的微孔，厚度为0．2～0．5μm，底层为海绵结构，孔径为0．1～1μm，从上到下逐渐扩大，该层厚度为50～100μm，这种膜的透水速率为0．2～0．6 m3/(m2·d)。复合膜的表层是超薄膜，厚度只约0．04μm，其下用多孔支撑层和纺织物加强，透水速率更高，可达1 m3/(m2·d)。中空纤维反渗透膜的直径很小，外径25～150μm，表层厚0．1～1μm，壁厚取决于工作压力，外径与内径之比一般为2。由于它的壁厚与管径之比较大，不需要支持就能承受较高的外压，故设备结构可以简化，一定容积内的膜面积较大。

反渗透过程大致分3步进行:－水从废液主体传递到膜的表面;－水从膜的表面进入膜的分离层，并渗透过分离层;－从膜的分离层进入支撑体的孔道，然后流出膜［10-13］。

4·效益

多级膜过滤系统，是实施色织布印染废水三级处理回用的关键技术，可使印染废水回用率达60%以上(总回用率45%以上)，退浆废水中聚乙烯醇回收率达到85%，热能回用率达到70%，丝光淡碱回收率达到90%，吨纤维耗水量下降20%以上，废水达到染整废水二级排放标准，避免了因废水排放对环境造成的损害。经过精确计算，每吨回用水的运行费用低于1．5元(人民币，下同)，是目前中国染整废水处理后回用的最低价格。现在中国各地工业用水的价格为1．5～3．0元/t，加上排污费一般在2．7～4．5元/t之间，因此陶瓷膜处理技术取得的经济效益十分显著。一台用于废水、浆料、烧碱及废水回用的色织布印染废水三级处理体系其摊提期为2～3年，随着能源价格的不断上涨和水资源的日益短缺，其摊提期将会进一步显著缩短［14-16］。

5·结论

色织布印染废水三级处理体系，使色织布印染废水得到了处理及回用，取得了巨大的经济效益及环境效益。采用色织布印染废水三级处理体系，不仅能进一步巩固和发挥纺织企业的竞争优势，保持企业持续健康发展的需要，也是落实生态友好型发展，加快企业结构转型发展的必须之路。色织布印染废水三级处理体系必将在未来的色织布生产过程中发挥重要的作用。

参考文献

［1］瓮亮，吴赞敏，李洪霞．印染废水的处理方法与进展［J］．印染助剂，2005，22(11)，7-10．

［2］杨书铭，黄长盾．纺织印染工业废水处理技术［M］．北京:化学工业出版社，2002:37-89．

［3］吴济华，文筑秀．纺织印染废水处理工艺［J］．西南给排水，2006，28(1):21-24．

［4］胡萃，黄瑞敏，谢春生，等．印染废水回用中除盐技术的应用［J］．印染助剂，2006，23(9):34-36．

［5］侯文俊，余发健.印染废水处理工艺进展［J］.工业用水与废水，2004，35(2)，57-60．

［6］阮新潮，曾庆福，黎谦．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．

［7］庄华炜，唐昱．纺织印染废水膜处理技术［J］．印染，2006，14(1):54-55．

［8］ROZZI A，MALPEI F，BONOMO L，etal．Textile waste water reuse in North-emItaly(Como)［J］．Wat．Sci Tech．，1999，39(5):121-128．

［9］MARCUCCI M，CIARDELLI G，MAT-TEUCCI A，et al．Experiment

alcampaignson textile waste water for reuse by meansof different

membrane processes［J］．De-salination，2002，149(2):137-143．

［10］谭永文，张维润，沈炎章．反渗透工程的应用及发展趋势［J］．膜科学与技术，2003，23(4):110-115．

［11］郑涛．反渗透技术在PTA废水回用处理中的应用研究［D］．上海，同济大学，2005．

［12］KONSUTIC K，KUNST B．RO and NFmembrane fouling and cleaning and

poresize distribution variation［J］．Desalina-tion，2002，150(3):113-120．

［13］曹路，黄慧群，张诚义，等．反渗透膜的污染及其化学清洗［J］．清洗世界，2006，22(8):9-13．

［14］毛艳梅，奚旦立，杨晓波．印染废水深度处理技术及回用的现状和发展［J］．印染，2005，31(8):46-48．

［15］陈银生，张新胜，袁渭康．印染废水处理技术［J］.化工进展，2001，20(5):29-32．

［16］朱虹，孙杰，李剑超．印染废水处理技术［M］．北京:中国纺织出版社，2004:50-200．