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工学论文范文:纺织染色行业污染分析
纺织染色行业污染分析
| 文章出自:职称论文格式 | 编辑:论文发表 | 点击: | 2013-04-21 19:02:41 |

AOX的产生及污染问题越来越受到世界各国的重视,美国环保局提出的129种优先污染物中,可吸附有机卤化物约占60%,以AOX表征的有机卤化物已成为一项国际性水质指标,如何控制AOX的产生及污染成为各国实施可持续发展战略的重要组成部分。在欧洲,AOX已经成为了衡量纺织染整废水排放的一个重要指标,而在我国,目前只有造纸行业将AOX指标列入排放标准。我国现行的《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—1992)将生物需氧量(BOD5)、化学需氧量(CODCr)、色度、pH值等11项列为考核指标,AOX指标尚未列入其中,但目前正在修订的新版标准已将AOX纳入指标控制范围之内。研究和分析纺织染整废水中AOX的污染现状及污染原因将对纺织染整行业AOX的控制起到重要作用。

1AOX的定义与相关标准

1.1AOX的定义与危害AOX是可吸附有机卤化物的英文缩写。这里的卤化物只包括氯化物、溴化物和碘化物,不包括氟化物。在有机卤化物测定过程中,有3个指标需要明确:AOX是对饮用水、江河水或废水中以有机结合方式存在的卤化物水平的量度;EOX表示可萃取有机卤化物,指脂溶性有机卤化物,它是由非极性溶剂从AOX中萃取出来的一部分;POX表示挥发性有机卤化物,指具有挥发性的有机卤化物。其中AOX的应用最为广泛,它包括EOX和POX的范畴,同时也包括一些亲水性的有机卤化物。广泛用于纺织染整行业的有机卤化物是人工合成的产物,例如一些干洗剂、漂白剂、消毒剂、阻燃剂、杀虫剂、羊毛脱脂剂等。这些有机卤化物除了具有优异的使用性,同时也具有较大的环境危害性。其中有一些种类不易生物降解,属于持久性的生物累积性有毒物质,极易积存于人体和动物的脂肪组织内,具有致癌和致突变作用,对人类健康和环境构成危害。

1.2AOX相关控制标准1987年德国联邦废水法规定AOX的直接排放标准为100μg/L,间接排放标准为0.5mg/L。1992年英国废水管理系统规定禁止排放含有AOX的物质。欧洲和其他一些国家,如瑞典、芬兰、比利时、荷兰、挪威和澳大利亚也相继通过了AOX排放标准的相关法令。欧盟在2002年5月15日发布的2002/371/EC关于纺织品使用生态标签(Eco-Label)的决定中也提出纺织品废水中AOX的排放标准:(1)人造纤维(包括粘胶、二醋酯、三醋酯、铜氨纤维和lyocell纤维等)生产中,AOX排放水平不得超过250mg/kg;(2)棉和亚麻等氯漂的最终漂白产品聚合度在1800以下时,AOX排放应低于100mg/kg,其它纺织品应低于40mg/kg。我国对于AOX排放标准的研究尚在起步阶段,2008年修订的制浆造纸工业水污染物排放标准(GB3544—2008)已将AOX列入考核指标之一,但是我国现行的《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—1992)中并没有对有机卤化物排放浓度进行限制。2纺织染整废水中AOX污染现状分析目前关于我国纺织染整企业生产废水中AOX浓度值报道较少,为初步了解目前我国纺织染整废水中AOX污染情况,笔者选择属于江苏省太湖流域的6家典型的染整企业(编号:1~6)和1家印染废水集中处理厂(编号:7)开展了废水中AOX的取样与监测工作。太湖流域周围纺织印染企业众多,属于我国环境保护重点流域,因而具有较强代表性。

2.1水样的采集与测定用磨口玻璃瓶取样,取样量为500mL(如果样品浓度低,取样量为1L),样品瓶贴标签注明采样时间和采样地点。用5mol/L的硝酸调节水样,使pH值在1.5~2.0之间,玻璃瓶内灌满水样不留气泡,并于4℃下保存。经过预处理的样品采用基于伟库论法的有机卤化物(TOX/AOX)测定仪进行测定。

2.2AOX监测结果分析6家染整企业污水处理设施和1家集中污水处理厂出水水样的AOX检测结果见表1。从表1可以看出,所调研的染整企业污水处理站进水AOX浓度较低,均在0.5mg/L以下,远低于即将颁布的《纺织染整工业水污染物排放标准》中规定的限值,说明尽管纺织品加工整理过程中使用的部分染料和助剂含有AOX类污染物,但是并没有对生产废水中AOX浓度造成很大影响。从污水站出水AOX检测结果中可以看出,有两个企业污水由图1可以看出,生产废水从进水到二沉池过程中AOX浓度均在1mg/L以下,变化幅度不大,二沉池出水投加含氯脱色剂后导致出水中AOX浓度高出进水10倍以上。分析可知,废水处理过程中使用的含卤素化学药剂,如次氯酸钠等脱色剂,是造成染整废水中AOX浓度升高的主要原因。由于加药处理一般在污水处理单元末端,一旦产生AOX,很可能导致AOX类污染物在没有经过后续处理的情况下直接排放进入环境水体中,直接对环境造成危害。

3染整废水中AOX的来源染整废水中的AOX主要有三方面来源:一是来自于天然纤维本身附带的农药残留物;二是来自于纺织品生产加工过程中使用的染料和助剂;三是纺织染整废水治理过程中添加的含氯消毒剂等化学药剂。

3.1纤维种植过程中产生的AOX天然植物纤维如棉花,在种植中会用到多种农药,如各种杀虫剂、除草剂、落叶剂、杀菌剂等。有一部分会被纤维吸收,虽然通过退浆、精练、漂白、水洗等前处理工艺可以将绝大部分被吸收的农药去除,但仍有可能有部分会残留在最终产品上。这些农药多数属于有机氯农药,包括被广泛应用的杀虫剂DDT和六六六等,也包括从DDT结构衍生而来、品种繁多的杀螨剂,如三氯杀螨砜、三氯杀螨醇、杀螨酯等。另外还包括一些杀菌剂,如五氯硝基苯、百菌清、稻丰宁等,以环戊二烯为原料的有机氯农药包括作为杀虫剂的氯丹、七氯、艾氏剂等。此外以松节油为原料的莰烯类杀虫剂、毒杀芬和以萜烯为原料的冰片基氯也属有机氯农药。

3.2生产过程中产生的AOX(1)前处理羊毛氯化法防缩处理过程中氯与蛋白质发生水解反应,羊毛上的酪氨酸中肽键发生断裂,氯气与氨基酸的残基发生作用,产生各种AOX浓度达5~6ppm。在氧化退浆工艺中使用的亚溴酸钠以及漂白过程中使用的次氯酸钠或亚氯酸钠,也会产生AOX。研究表明,原棉前处理废水中AOX浓度高达30mg/L,甚至以氧化而不是氯化为主的次氯酸钠漂白液中也能产生一定量的AOX,其浓度为11mg/L。(2)染色和印花染色和印花过程中使用的染料和助剂均可产生AOX污染。染色过程中的AOX主要来自于活性基团中含有卤素的活性染料,以及发色基团中含卤素原子的其它类染料,例如活性蓝、活性红、酸性红等。此外,染色过程中使用的载体也是AOX的来源之一,例如涤纶纤维在常温常压下采用的是载体法染色,这种方法所使用的有机氯载体可以产生AOX,有机氯载体主要包括:一氯邻苯基苯酚、甲基二氯基苯氧基醋酸酯、二氯化苯、三氯化苯等。印花工艺中用的某些助剂,如2-氯-3-羟基丙烯聚合物等也可产生AOX污染物。(3)后整理后整理过程中的AOX主要来源于干洗中使用的氯代溶剂,如四氯乙烯等,以及某些含有卤素的防虫剂、防毒剂、阻燃剂、卫生整理剂等。

3.3废水处理过程中产生的AOX废水处理过程中AOX主要来源于废水消毒过程中使用的含氯脱色剂,此类消毒剂主要包括氯气、二氧化氯和氯酸盐等含氯化合物,消毒剂中的有效成分Cl原子经化学作用产生一定数量的可吸附有机氯化物,造成出水中AOX含量升高。

4控制纺织染整行业中AOX污染的建议

目前我国尚未对染整行业中使用的AOX源进行限制,针对纺织染整行业中AOX污染的控制措施主要有清洁生产和末端治理两种方法。生产过程中可以采用清洁生产的方法,对于含有卤素的染料和助剂以非卤素产品替代使用。例如使用AOX污染负荷小的防缩整理剂和柔软整理剂,用无氯防缩整理工艺取代氯化-赫科塞特工艺,对于含有永久性AOX来源的活性染料应使用不含卤素的活性基团及母体结构的活性染料替代,如乙烯砜类的活性基团等。末端治理主要有以下几种方法:采用微滤膜或者膜组合工艺将废水中的AOX去除;通过加药絮凝法去除AOX;通过活性炭吸附去除AOX;采用生物法,通过培养特定微生物将AOX降解去除。尽管去除废水中的AOX有多种方法,但是这些方法往往需要较高的处理成本,对于企业来讲并不是首选的控制措施。由于废水中的AOX主要来自于处理单元末端添加的脱色药剂,避免使用含有卤素的水处理化学药剂或者寻求其它替代品是避免AOX污染的最佳方法。

5结论

(1)江苏省太湖流域若干典型染整企业的实地取样调研结果表明:生产废水AOX的浓度为0.17~0.49mg/L,远远低于修订后即将颁布的《纺织染整工业水污染物排放标准》中对AOX的特别排放限值;污水处理出水AOX的浓度为0.1~21.5mg/L,其中有两家企业处理出水超过新标准限值,污水处理过程中过量投加含氯脱色剂是造成AOX超标的主要原因。(2)纺织染整废水中AOX主要有三方面来源:一是来自于天然纤维本身附带的农药残留物;二是来自于纺织品生产加工过程中使用的染料和助剂;三是来自于废水治理过程中添加的含氯脱色剂等化学药剂。废水加药处理过程中使用的含卤素化学药剂是导致废水中AOX浓度升高的主要原因。(3)针对纺织染整行业中AOX污染的控制措施主要有清洁生产和末端治理两种方法,避免使用含有卤素的染料、助剂以及含氯消毒剂,寻求产品替代是降低废水中AOX浓度的最佳方法。

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