第五章_纺织印染行业.ppt

32021/9/21122021/9/21212021/9/213知识要点知识要点知识要点知识要点课堂内容课堂内容能力培养能力培养视频资料视频资料课堂小结课堂小结导航导航第五章第五章 纺织印染行业纺织印染行业污染源及核算污染源及核算主讲教师：主讲教师：程永高程永高2021/9/214课堂主要内容课堂主要内容污染状况污染状况技术水平技术水平发展状况工工艺艺污污染染分分析析污污染染源源及及核核算算行业概况行业概况 2021/9/215 2006年，纺织工业总产值为25016.89亿元，占全国比重15.18%，纺织品服装出口额达1651.36亿美元，占全国比重72.71%。2008年全行业销售收入3300亿元，增长14%，利润1200亿元。2007年工业增加值占全部工业增加值的6.9%。在纺织行业吸纳就业的2000万人中，80%左右是农民工，每年可获取2500亿元现金收入，农业每年为纺织工业提供棉、毛、麻、丝等天然纤维近1000万吨，涉及1亿农民生计。第一节第一节 行业状况行业状况一、发展状况一、发展状况2021/9/216二、技术状况二、技术状况 我国大中型纺织印染企业的生产工艺达到国外七十年代末、八十年代初的水平，少数企业达到九十年代水平；大量的乡镇企业相当于我国六十年代末水平，少数达到八十年代水平。大中型企业的生产装备水平大多为国际七、八十年代水平，个别设备达到九十年代水平。自动控制设备和人工辅助控制设备分别占10和80。大多数中小企业每5-10年进行一次设备更新。2021/9/217就纺织产品生产全过程而言，以单位产品计算我国能源和资源消耗比发达国家（美国、日本等）高1-2倍，而劳动生产率仅为国外的1/3-1/8，差距极为明显，对环境无害化技术存在巨大需求。2021/9/218三、污染状况三、污染状况 纺织印染废水是我国工业系统中重点污染源之一，据国家环保总局统计，印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总量的第五位。2004年全行业排水量13.6亿立方米，而其污染物排放总量（以COD计）则位于各工业部门第六位。2021/9/219工艺工艺污染污染清洁生产清洁生产第二节第二节 工艺污染分析工艺污染分析2021/9/2110 我国纺织工业所用原料主要是各种天然纤维，如棉花、羊毛、黄麻、蚕丝和麻丝等，通常简称“棉、麻、丝、毛”，另外还有一些化学纤维（人造纤维和各种合成纤维），其中棉花占80，羊毛和丝纤维占15%，其它纤维占5%。目前我国的纺织工业就其原料及其产品总量看，均以棉纺织及棉印染产品为主。一、一、纺织主要原材料纺织主要原材料2021/9/2111 纺织工业按行业主要分为纺织业、印染业、化学纤维制造业、服装业和纺织专用设备制造业。按产品应用领域，又可分为衣着用、装饰用和产业用纺织产品三大类。根据产品使用的原料、产品的品种、产品的加工方式和产品的用途不同，可有不同的行业划分方式。但从污染控制和治理方面考虑，由于使用原料不同，其产品加工方式和产生污染物性质和数量不同，其污染控制和治理方法也不同，因此按原料进行分类比较适宜。二、二、纺织印染工艺纺织印染工艺2021/9/21121.纺织（传统纺织）2021/9/21131.纺织（现代纺织）2021/9/21142.印染（传统印染）2021/9/21152.印染（现代印染）2021/9/21162021/9/21173.化学纤维制造2021/9/21183.服装业2021/9/21194.纺织专用设备制造业2021/9/2120纺织工艺流程纺织工艺流程2021/9/2121三、纺织产品2021/9/2122纺织产品2021/9/21232021/9/2124纺织产品2021/9/2125第三节第三节 污染源及核算污染源及核算纺织印染行业是污染物排放量较大的部门之一，主要以废水污染为主，其次为废气、废渣、噪声污染，其中废气主要为锅炉燃烧产生的废气及相应的废渣。噪声也是纺织工业一个相当严重的污染，主要为纺织机、织布机产生的高频噪声污染。解决的办法是以无梭织机代替有梭织机。目前系统内大中型企业无梭织机约占织机总量的15%左右。一、行业的环境表现一、行业的环境表现2021/9/2126 纺织印染废水是我国工业系统中重点污染源之一，据国家环保总局统计，印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总量的第五位。2004年全行业排水量13.6亿立方米，而其污染物排放总量（以COD计）则位于各工业部门第六位。印染废水是含有一定量难生物降解物质的有机性废水，其污染物浓度高（COD），色度深，是难处理的工业废水之一。纤维不同所用染料、助剂也不同，废水性质差别很大，主要污染物包括可溶性有机物、有毒物、色度、酸、碱和油类，污染物多为难以生化降解的物质，废水的可生化性差，因此，处理难度也大。二、纺织印染废水特点二、纺织印染废水特点2021/9/2127部门部门 （吨）（吨）百米布产百米布产COD(COD(公斤）公斤）百米布耗水量百米布耗水量 （吨）（吨）棉纤维生产 0.5-0.72.5-2.8 羊毛纤维生产 2.3-4.8 2.3-3.5纺织印染行业废水性质 2021/9/2128棉纺织工业废水主要来自染整工段，包括退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理等。织造工段废水排放较少。三、纺织印染废水来源三、纺织印染废水来源1.退浆废水 去除织物上浆料的工艺过程，棉织物上的浆料和纤维本身的部分杂质在漂染前必须去除。退浆废水一般占废水总量的15左右，污染物约占总量的一半。退浆废水是碱性的有机废水，含有各种浆料分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，废水呈淡黄色。退浆废水的污染程度和性质视浆料的种类而异：过去多用天然淀粉浆料，淀粉浆料的BODCOD值为0.30.5；目前使用较多的化学浆料(如PVA)的BODCOD值为0.1左右；近年来改性淀粉逐渐有取代化学浆料的趋势，改性淀粉的可生化降解性非常好，BODCOD值为0.50.8。（BOD/COD0.3）2021/9/2129为保证漂白和染整的加工质量，要将纤维中的棉蜡、油脂、果胶类含氮化合物等杂质去除。煮炼工艺一般用烧碱、肥皂、表面活性剂等的水溶剂，在1200、pH值1013的条件下对棉纤维进行煮炼。煮炼废水量大，呈强碱性，含碱浓度约0.3，废水呈深褐色，BOD和COD均高达每升数千毫克。2.煮炼废水2021/9/2130漂白工艺一般采用次氯酸钠、过氧化氢(双氧水)、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质，使织物漂白。由于双氧水在漂白废水中几乎完全分解，而次氯酸钠和亚氯酸钠等含氯漂白剂的大部分氯又在漂白过程中被分解，所以漂白废水的特点是量虽大，但污染程度小，BOD和COD均较低，基本上属于清洁废水，可直接排放或循环使用。3.漂白废水2021/9/2131丝光处理是将织物在氢氧化钠浓碱液内浸透，目的是提高纤维的张力强度，增加纤维的表面光泽，降低织物的潜在收缩率，同时增加与染料的亲和力。丝光废水含氢氧化钠35，一般通过多效蒸发蒸浓回收后，先供丝光应用，再用于调配煮炼液、废碱液和用于退浆。所以丝光废水实际上很少排出，它在工艺上被多次重复使用4.丝光废水2021/9/21325.染色废水染色废水的特点是水质变化大，色泽深，主要的污染源是染料和助剂。不同纤维原料需用不同的染料、助剂和染色方法，加上染料上色率的高低、染液的浓度不同、染色设备和规模不同，废水水质变化很大。一般染色废水的碱性都强，特别当采用硫化染料和还原染料时，pH值高达10以上。染料本身的BOD均较低，COD却要高得多。染色废水中的许多物质不易被生物分解，生物处理对印染废水的COD去除率仅60一70，脱色率也仅50左右。2021/9/2133印花废水污染物主要来自调色、印花滚筒、印花筛网的冲洗水，以及后处理的皂洗、水洗、洗印花衬布的废水。印花废水的污染程度很高。此外活性染料应用大量尿素，使印花废水的氨氮含量升高。6.印花废水2021/9/21347.整理废水整理废水除花衣毛之外，尚含有多种树脂、甲醛、表面活性剂等，但废水量较少。（后整理对于纺织面料而言,可提高其美观性,因为在销售时这是一个卖点。）2021/9/2135 四、纺织印染废水治理状况四、纺织印染废水治理状况 我国印染企业总体上与国外相比单位产品取水量是发达国家的2-3倍，能源消耗量则为3倍左右。通常，印染环节能耗占纺织产品链能耗的30%以上，而印染环节的能源利用效率却很低，目前，只有少部分企业采用的余热回收利用技术，而量大面广的企业热废气、热废水直接排放，设备控制没有节能装置。2021/9/2136 国有大中型纺织印染企业基本建有废水处理装置，并相当一部分正常运行，其处理成本为0.71.0元/吨左右。而多数乡镇企业则很少修建污染处理装置，其污染不容忽视。对于大型纺织厂而言，纺织工业废水处理常用的流程为一级好氧处理工艺。最近，一些大型纺织生产厂采用了二级厌氧好氧技术。经厌氧好氧处理后，废水的COD和BOD去除率可分别达到70和95。2021/9/2137 大多数中小型纺织厂没有生物处理设施。只有在一些厂中采用了沉淀或一级处理以减少废水中悬浮固体的浓度和一部分BOD。一些中小型纺织厂还采用了化学处理法（如絮凝）。必须强调的是，化学处理法由于要投加化学药剂，其成本一般是较高的。工业生产实践表明，单纯用化学法处理纺织工业废水很难达到排放标准的要求。2021/9/2138在过去的二十年中，相对于变化的产品和市场而言，我国纺织工业的工艺特征并没有发生多大变化。而提高纺织行业竞争力的一个重要因素是要不断采用新技术，在提高产品产量和质量的同时降低环境污染。自1996年10月以来，由于我国的执法部门加强了纺织厂和染料厂废水的管理和执法，大量中小型纺织企业因污染问题被迫关闭。同时，ISO14000环境标准的实施也对纺织企业尤其是出口型纺织企业采用环境无害化技术产生了推动力。5.纺织印染行业应用环境无害化技术的途径2021/9/2139 柔性生产（如适应市场变化）；提高产品质量；降低成本，靠改善管理系统和生产工艺的自动化，而不是靠单纯扩大生产规模。在进行环境无害化技术转让时，需要考虑到上述要求。据估计，通过实施环境无害化技术和优化管理系统及操作控制，大约可节水20-30%，同时削减COD15-50%。废水经过厌氧处理后，COD和BOD可进一步分别减少60-70%和95%。1.柔性生产；提高产品质量；降低成本，2021/9/2140 纺织印染行业可能进行的工艺改造有：A.设备的改进与控制 加强工艺和单元操作的计算机控制 以卧式水洗代替立式水洗 使用水和化学药剂计量装置 B.减少加工工序，采用逆流清洗，如短流程染色 C.采用转移印花工艺，以减少废水污染，同时削减水耗和染料消耗，取消汽蒸或烘干等后处理 D.采用热熔染色，降低盐和染料的消耗，减少废物产生，降低水耗和能耗，同时提高产品质量 E.能源管理，包括能量回收、控制蒸汽质量和均匀度，防止蒸汽过量等 2.改革工艺2021/9/2141在浆纱工艺中用变性淀粉取代聚乙烯醇和原淀粉 用甲酸替代乙酸 改用纤维活性染料 染色单元使用的控制泡沫的表面活性剂 3.原材料替代 2021/9/21423.废物削减、回收和利用上降剂和丝光处理的废碱液，用化学混凝方法和超滤技术回收合成浆料，采用双效蒸发器回收碱液；回收洗毛工艺产生的油脂。当前，我国的纺织印染行业正在进行全行业的结构调整，环境无害化技术的应用将为企业摆脱困境开辟出一条新路。2021/9/21436.纺织印染行业废水处理方法与工艺 印染废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异，污染物组分差异很大。一般印染废水pH值为6-13，色度可高达1000倍，CODcr为400-4000mgL，BOD5为100-1000mgL。印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点。以处理难度为标准可分为：1.高浓度印染废水：机织布的退煮漂废水、牛仔线的浆染废水、印花废水、蜡染废水、碱减量废水和绣花废水等。2.中等浓度印染废水：毛织物染色、针织染色、丝绸染整、缝纫线染色及拉链染色等。3.低浓度印染废水：牛仔服饰洗漂废水。2021/9/2144废水量废水量 （进水）（进水）800800吨吨/天天 CODcrCODcr1767mg/l1767mg/lBOD5BOD5868mg/l868mg/lSSSS121mg/l121mg/lpHpH912912NH3-NNH3-N15.1mg/l15.1mg/lS2-S2-2.3mg/l2.3mg/l色度色度10001000倍倍福建省某某印染有限公司 水质水质废水量（出水）2.5m3/百米布 CODcr100mg/lBOD525mg/lSS70mg/lpH69NH3-N15mg/lS2-1.0mg/l色度40倍2021/9/2145吸附法特别适合低浓度印染废水的深度处理，具有投资小、方法简便、成本低的特点，适合中小型印染厂废水的处理。传统的吸附剂主要是活性碳，活性碳只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，但是不能去除水中的胶体疏水性染料，并且再生费用高，使活性碳的应用受到限制。近几年，研究的重点主要在开发新的新的吸附剂以及对传统的吸附剂进行改良方面。6.1 纺织印染行业废水处理方法6.1.1.1 6.1.1.1 吸附法吸附法6.1.1 6.1.1 传统方法传统方法2021/9/2146混凝法具有投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高等优点。混凝剂有无机混凝剂、有机混凝剂及生物混凝剂等。传统混凝法对疏水性染料脱色效率很高。缺点是需随着水质变化改变投料条件，对亲水性染料的脱色效果差，COD去除率低。如何选择有效的混凝脱色工艺和高效的混凝剂，则是该技术的关键。6.1.1.2 6.1.1.2 混凝法混凝法2021/9/2147化学氧化是目前研究较为成熟的方法。氧化剂一般采用Fenton试剂 Fe 2+，H2O2)、臭氧、氯气、次氯酸钠等。按氧化剂的不同，可将化学氧化分为：臭氧氧化法和芬顿试剂氧化法。臭氧氧化法不产生污泥和二次污染，但是处理成本高，不适合大流量废水的处理，而且CODcr去除率低。通常很少采用单一的臭氧法处理印染废水，而是将它与其它方法相结合，彼此互补达到最佳的废水处理效果。传统Fenton法氧化能力相对较弱，随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。6.1.1.3 6.1.1.3 化学氧化法化学氧化法2021/9/2148电化学法具有设备小、占地少、运行管理简单、CODcr去除率高和脱色好等优点，但是沉淀生成量及电极材料消耗量较大，运行费用较高。传统的电化学法可分为电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解、电解内法等。国外许多研究者从研制高电催化活性电极材料着手，对有机物电催化影响因素和氧化机理进行了较系统的理论研究和初步的应用研究，国内在这一领域的研究还刚刚起步。6.1.1.4 6.1.1.4 电化学法电化学法2021/9/2149生物处理法主要包括好氧法和厌氧法。目前国内主要采用好氧法进行印染废水处理。好氧法又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有机物质，又能去除部分色度，还可以微调pH值，运转效率高且费用低，出水水质较好，适合处理有机物含量较高的印染废水；生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。但是生物法存在着三个自身无法解决的问题：剩余污泥的处里费用较高；单一运用生物法己不能满足实际运用的需要；有时需要在其前端加一道提高废水可生化性的预处理，提高了投资及运行成本。6.1.1.5 6.1.1.5 生物处理法生物处理法2021/9/2150单一的好氧生物处理只能去除废水中的部分易降解的有机物，色度问题无法解决。为了降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物，出现了厌氧一好氧新型处理工艺和生物强化技术。厌氧一好氧法可先由厌氧过程中的产酸阶段，去除部分较易降解的有机污染物，将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物再通过好氧生物处理过程进一步去除。厌氧一好氧法处理难生化降解的印染废水具有除污染效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点。厌氧好氧法厌氧好氧法2021/9/2151光化学氧化法由于其反应条件温和(常温、常压)、氧化能力强和速度快等优点。光化学氧化可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化四种。目前研究和应用较多的是光催化氧化法。光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点，几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物。但是光催化氧化方法对高浓度废水处理效果不太理想。关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上。其中，TiO2化学性质稳定、难溶无毒、成本低，是理想的光催化剂。6.1.2 6.1.2 高新技术方法高新技术方法6.1.2.1 6.1.2.1 光化学氧化法光化学氧化法2021/9/2152膜分离技术处理印染废水是通过对废水中的污染物的分离、浓缩、回收而达到废水处理目的。具有不产生二次污染、能耗低、可循环使用、废水可直接回用等特点。膜分离技术虽然具有如此多的优点，但也存在着尚待解决的问题，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材质的抗酸碱、耐腐蚀性等问题，所以，现阶段运用单一的膜分离技术处理印染废水，回收纯净染料，还存在着技术经济等一系列问题。现在膜处理技术主要有超滤膜，纳米滤膜和反渗透膜。JianJunQin等运用纳米膜处理印染废水，染料的去除率达991，且70的印染废水可以得到回用。6.1.2.2 6.1.2.2 没分离技术没分离技术2021/9/2153利用超声波可降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物。它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身，降解条件温和、降解速度快、适用范围广，可以单独或与其它水处理技术联合使用。该方法的原理是废水经调节池加人选定的絮凝剂后进入气波振室，在额定的震荡频率的激烈震荡下，废水中的一部分有机物被开键成为小分子，在加速水分子的热运动下，絮凝剂迅速絮凝，废水中色度、COD、苯胺浓度等随之下降，起到降低废水中有机物浓度的作用。目前超声技术在水处理上的研究已取得了较大的成果，但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上。6.1.2.3 6.1.2.3 超声波技术超声波技术2021/9/2154高能物理法是一种新的水处理技术，当高能粒子束轰击水溶液时，水分子发生激发和电离，生成离子、激发分子、次级电子，这些辐射产物在向周围介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质HO自由基和H原子，与有机物质发生作用而使其分解。高能物理法处理印染废水具有有机物的去除率高、设备占地小、操作简单、用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高、能耗大、能量利用率不高等特点。若要真正投入实际运行，还需进行大量的研究工作。6.1.2.4 6.1.2.4 高能耗物理法高能耗物理法2021/9/2155印染废水印染废水2021/9/21562021/9/21572021/9/21582021/9/2159