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，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，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（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；而鐵的電位低為陽極，形成原電池。在反應(yīng)過程中陽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，達(dá)標(biāo)排放，廢水的排放尚未得到真正解決。近年來，也有研究者嘗試通過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，無限循環(huán)”的開發(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，通過染色全過程各工序（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，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，國(guó)內(nèi)外業(yè)界都致力于這方面的努力，開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，以及近年來報(bào)道的仿生物結(jié)構(gòu)生色染色技術(shù)等。

在無水或少水染色技術(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)的無水染色技術(shù)；2012年，亨斯邁和荷蘭Dye?Coo公司聯(lián)手開發(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無水染色機(jī)推出了ColorDry無水染色成衣產(chǎn)品。據(jù)了解，該設(shè)備需數(shù)千萬元一臺(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)在于無鹽節(jié)水染色，能使活性染料在無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、廢水含鹽量高的問題。染色后，D5介質(zhì)可以回收利用，具有較大的應(yīng)用開發(fā)價(jià)值。但D5非水介質(zhì)染色目前仍處于研究階段，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)超過染色工序，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題。近來，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。