堿減量工藝是處理合成纖維（主要是滌綸纖維和滌錦纖維）織物的一種重要方法，是將滌綸纖維織物或滌錦纖維織物在一定溫度條件下（一般100℃左右），用一定濃度的燒堿（濃度一般為20~30g/L）進(jìn)行減量處理，減量率一般為8%~20%。通過(guò)堿減量工藝使滌綸或滌錦纖維紗線表面產(chǎn)生水解并剝落，形成不規(guī)則凹坑和龜裂，消除織物的極光，織物的光澤柔和更近似于天然絲，手感柔軟、滑爽、富有彈性，同時(shí)增加了纖維的孔隙率，透氣性也大幅提高。堿減量工藝按運(yùn)行方式可以分為間歇式和連續(xù)式，本項(xiàng)目堿減量工藝采用的是間歇式運(yùn)行，主要染色設(shè)備為溢流染色機(jī)。

3、堿減量廢水

堿減量工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，其主要污染物為滌綸織物（主要成份為聚對(duì)苯二甲酸乙酯）的水解產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸（PTA）、乙二醇等，其中對(duì)苯二甲酸含量高達(dá)75%。該廢水PH值高，一般會(huì)在10~13之間，COD濃度高，可生化性差，根據(jù)減量率的不同，水中COD濃度隨著減量率的提升也不斷增加，可從6000mg/L高至10000mg/L（即10g/L），有時(shí)甚至更高達(dá)到10000mg/L以上，處理難度也隨著濃度的增加不斷加大。

4、酸析法處理堿減量廢水

鑒于堿減量廢水的特點(diǎn)，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理后，再與其他印染工藝段排水混合進(jìn)一步處理。因廢水中對(duì)苯二甲酸含量可高達(dá)75%，為廢水中主要污染物，因此應(yīng)將其盡可能地從水中去除。目前采用較多的預(yù)處理方法為酸析法。酸析法是利用對(duì)苯二甲酸在酸性條件下微溶的物理性質(zhì)，將廢水的PH值調(diào)整至酸性，使水中對(duì)苯二甲酸不斷析出從而將其分離出來(lái)的方法。一般而言，對(duì)苯二甲酸隨PH值的不斷降低，析出量也不斷增加，當(dāng)PH＜3.5時(shí)析出效果佳。下圖為實(shí)驗(yàn)室堿減量廢水酸析前后的對(duì)比

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明，調(diào)整PH值至酸性并充分混合攪拌后，再靜置沉淀，所得上清液COD濃度大幅度降低，當(dāng)PH＜3.5時(shí)，COD的去除率顯著提高，一般在60%~75%；當(dāng)PH＜3時(shí)，COD的去除率可超過(guò)80%。

5、工程應(yīng)用

某印染企業(yè)主要以純棉坯布染色和毛巾制品染色為主的，其中毛巾制品又以滌錦或滌綸材質(zhì)的干發(fā)巾染色為主，占全廠毛巾制品加工產(chǎn)量的90%以上。在上述產(chǎn)品毛巾制品染色時(shí)，會(huì)大量采用堿減量工藝，該廠主要采取間歇式堿減量處理工藝，主要設(shè)備為溢流染色機(jī)，每天產(chǎn)生約300噸堿減量廢水。

根據(jù)本廠的實(shí)際情況，將堿減量廢水由染色機(jī)臺(tái)（溢流染色機(jī)）排水管收集，采用“酸析法+鐵屑內(nèi)電解”工藝進(jìn)行預(yù)處理，而后排入該廠綜合污水處理站與廠內(nèi)其它印染工段排放的廢水混合后一并處理。本廠堿減量廢水處理工藝流程如下：

堿減量廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→泵→酸析反應(yīng)池→高效沉淀池→鐵屑內(nèi)電解池→該廠綜合污水處理系統(tǒng)

本工程堿減量廢水處理工藝單元主要有：

①格柵。

主要作用：攔截污水中的大顆粒漂浮物及懸浮物，避免堵塞。

主要參數(shù)：過(guò)柵流速：0.8m/s，柵條間隙：5mm。

②調(diào)節(jié)池。

主要作用：調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)、水量，以保證后續(xù)處理單元連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)節(jié)池出口設(shè)置提升泵和加酸裝置，廢水輸送管道上設(shè)置管道混合器，在廢水提升過(guò)程中加入濃硫酸，調(diào)整廢水PH值，使PH值由10~13迅速降至3.5或3.5以下（即使PH值≤3.5）。

主要參數(shù)：有效容積：300m3，停留時(shí)間：24.0h。

③酸析反應(yīng)池。主要作用：通過(guò)設(shè)置在池內(nèi)的機(jī)械攪拌，使?jié)饬蛩岷蛷U水充分混合均勻。主要參數(shù)：有效容積：0.8m3，停留時(shí)間：4min，攪拌速度：200r/min。

④高效沉淀池。

主要作用：進(jìn)行泥水分離的工藝單元。池內(nèi)設(shè)有斜板填料，斜板將沉淀區(qū)的水流分隔成許多薄層，水流對(duì)懸浮物顆粒的沉淀不產(chǎn)生干擾，沉淀效率大大提高。沉降的懸浮物落入下層泥斗內(nèi)，在此還設(shè)置了污泥回流泵，將一部分污泥回流至酸析反應(yīng)池進(jìn)口，回流污泥增加了高效沉淀池進(jìn)水的污泥濃度，有助于提高沉降效率。剩余污泥排入污泥處理系統(tǒng)脫水處理。

主要參數(shù)：表面負(fù)荷：15m3/m2。

⑤鐵屑內(nèi)電解池：主要作用：利用電化學(xué)氧化還原原理，氧化分解水中有機(jī)物，改善和提高廢水的可生化性，使其更適于生物處理。池內(nèi)投入適量鑄鐵屑，與廢水接觸后形成原電池，碳的電位高，為陰極；而鐵的電位低為陽(yáng)極，形成原電池。在反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極不斷生成具有較高化學(xué)還原活性的Fe2+。陰極產(chǎn)生氧化性較強(qiáng)的新生態(tài)[H]。上述產(chǎn)物與廢水中的有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng),難以生物降解的大分子物質(zhì)被開(kāi)環(huán)斷鏈分解成小分子有機(jī)物，提高了廢水的生化性。

活性染料是纖維素纖維染色的主要染料，但由于其利用率不高（大都在60%~70%），染色水洗耗水量大，造成染色廢水色度深、處理難度大、廢水排放量高。目前普遍應(yīng)用于工業(yè)的處理方法仍是中水回用以及分離脫色，然后達(dá)標(biāo)排放，因而廢水的排放尚未得到真正解決。近年來(lái)，也有研究者嘗試通過(guò)分析活性染料染色殘液中的殘留染料以及其他水質(zhì)情況，以便不加處理即可回用于染色，但也受到循環(huán)次數(shù)以及色光控制的影響。

基于印染行業(yè)發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)升級(jí)目標(biāo)，本文提出了一種新型活性染色廢水零排放染色技術(shù)。該技術(shù)本著“有限資源，無(wú)限循環(huán)”的開(kāi)發(fā)理念，采用細(xì)分“原始點(diǎn)”治理和染色廢水全流程循環(huán)利用的全新技術(shù)模式，研究開(kāi)發(fā)循環(huán)染色清潔生產(chǎn)新技術(shù)及其整體解決方案，通過(guò)染色全過(guò)程各工序（染色、皂洗、水洗、還原清洗等）殘液的深度治理，不改變加工介質(zhì)，快速、地分離和除去不需要的成分，保留所需要的成分，再分別回用到相應(yīng)的染色工序中去，循環(huán)往復(fù)高頻次利用，大限度地節(jié)水（相比傳統(tǒng)工藝節(jié)水超過(guò)90%），大限度地減排和減污，趨“零”排放，實(shí)現(xiàn)印染節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的重大突破。

1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近10年來(lái)，我國(guó)在印染節(jié)能降耗減排新工藝、新技術(shù)、新裝備以及印染廢水終端治理技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上雖發(fā)展較快，進(jìn)步較大，但總體節(jié)水程度不高，深度治理和循環(huán)利用能力不夠，綜合系統(tǒng)性不強(qiáng)，一般節(jié)水工藝技術(shù)和終端治理中水回用的水平通常也只有30%~50％，仍不能適應(yīng)國(guó)家對(duì)改善資源環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。

活性染料染色廢水水質(zhì)多變，含有機(jī)染料、表面活性劑、高濃度電解質(zhì)等化學(xué)物質(zhì)，有酸堿度高、色度高、可生化性差等缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排這一目標(biāo)，20世紀(jì)八九十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外業(yè)界都致力于這方面的努力，開(kāi)展了大量的研究工作，在理論和實(shí)踐上也取得了較大進(jìn)展，不同程度地推動(dòng)了業(yè)界的節(jié)水節(jié)能和降耗減排，主要技術(shù)包括無(wú)水、少水染色技術(shù)，短流程染色新工藝和印染廢水中水回用、末端治理，以及近年來(lái)報(bào)道的仿生物結(jié)構(gòu)生色染色技術(shù)等。

在無(wú)水或少水染色技術(shù)上，主要是研究探索超臨界二氧化碳染色技術(shù)，國(guó)內(nèi)不少單位進(jìn)行過(guò)小試研究，個(gè)別單位還試制出中試樣機(jī)，終因技術(shù)條件苛刻、設(shè)備制造和使用安全、投資成本高昂等原因，工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程遲緩。國(guó)際上，德國(guó)西北紡織研究中心E.Schollmeyer于1989年發(fā)明了以超臨界CO2作為染色介質(zhì)的無(wú)水染色技術(shù)；2012年，亨斯邁和荷蘭Dye?Coo公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)了CO2超臨界染色設(shè)備，有報(bào)道Nike公司與DyeCoo公司合作采用超臨界CO2無(wú)水染色機(jī)推出了ColorDry無(wú)水染色成衣產(chǎn)品。據(jù)了解，該設(shè)備需數(shù)千萬(wàn)元一臺(tái)，要在國(guó)內(nèi)大面積使用，目前可能性不大。近幾年，有文獻(xiàn)報(bào)道了D5（十甲基環(huán)五硅氧烷）等非水介質(zhì)染色技術(shù)，研究探索了以生態(tài)友好的D5作為染色介質(zhì)進(jìn)行滌綸纖維的分散染料非水染色、蠶絲織物的酸性染料染色、棉織物的D5反膠束體系活性染料染色、腈綸的陽(yáng)離子染料染色、棉織物的D5/活性染料懸浮體系染色等工藝技術(shù)。特別是D5/活性染料懸浮體系染色技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)鹽節(jié)水染色，能使活性染料在無(wú)鹽條件下接近地上染，固著率也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)水浴染色，有效解決了傳統(tǒng)活性染料水浴染色染料上染率低、廢水含鹽量高的問(wèn)題。染色后，D5介質(zhì)可以回收利用，具有較大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值。但D5非水介質(zhì)染色目前仍處于研究階段，而且也僅局限于染色工序。實(shí)際上染色后的皂洗、水洗、固色、柔軟等工序的用水量遠(yuǎn)超過(guò)染色工序，所以廢水排放仍未得到解決，實(shí)際生產(chǎn)中還存在著成本高等問(wèn)題。近來(lái)，國(guó)外對(duì)D5健康安全性存有爭(zhēng)議。2012年，英國(guó)環(huán)保局等相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出D4/D5屬于REACH法規(guī)中的PBTs（持久性、生物累積性和毒性物質(zhì)）和vPvBs（高持久性和高生物累積性物質(zhì)）。近期，歐盟委員會(huì)又?jǐn)M對(duì)D4/D5新增一項(xiàng)REACH法規(guī)附件ⅩⅦ限制物質(zhì)要求。