以技术为依托 以低碳为方向(II)

(接上期)

6在印染行业开展循环经济

6.1印染行业的循环经济

6.1.1印染行业循环经济简介

循环经济即生态经济,其目的是保护环境,提倡“减量化,再利用,循环”,要求对废弃物进行回收综合利用。循环经济的前提是必须实施清洁生产,核心是强调污染预防,全过程控制和减少污染;强调节约资源和充分清洁地利用资源;强调在产品设计时就考虑产品使用后回收利用以及无害化处理。

通过实施清洁生产,可以节约资源、减少污染、降低污染治理设施的建设和运行成本、提高企业经济效益和竞争能力,实现将污染物消除在源头的目的。清洁生产的重要内容是对资源的循环利用。所以发展循环经济,就是对有限的资源实现低开采、高利用、低排放,使所有的资源和能源在不断进行的经济活动中得到合理和持久的利用,把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。

因此,在染整行业发展循环经济,就是将染整过程的废水、废气、废热、废物料变“废”为宝。这种对第二资源的再利用是染整企业发展低碳经济和可持续发展的出路所在。

6.1.2实行清浊分流、分质用水的实例分析

针对不同废水的特点采取清浊分流使整个处理系统更具节能效应。如前处理退浆、煮练、废水COD浓度达到 1 万mg/L以上,由于含有大量的PVA浆料,可生化性很差。借助PVA在低温和偏酸性条件下析出的特点,可将这股废水单独分离出来储入氧化池 3 ～ 5 天进行降温,再通过物化处理使COD浓度降至 5 000 ～ 8 000 mg/L,进水温度由 70 ℃降至 40 ℃以下,COD值可降低到 1 000 mg/L左右。这说明退浆煮练废水经清浊分流后可使COD浓度下降 50% 以上。又如蜡防印花,其真蜡废水COD浓度可达 2 000 ～ 30 000 mg/L。借助蜡脂在偏酸性条件下析出的特点,采取清浊分流单独预处理,使处理后的废水COD浓度降到 300 ～ 500 mg/L。这些事例说明,采取清浊分流的措施是有用、有必要的。

6.1.3印染行业循环经济的发展方向

印染行业循环经济的发展,除了技术,还包括设备与助剂,各方面都必须以低碳经济(节能减排、清洁生产、循环)为核心,并与染整工艺同步发展。要以染整工艺为中心采用高新技术,发展适用于染整技术的各种新工艺、新技术以及易于生物降解、利于环保的新助剂,以满足生产工艺发展的要求。同时又要以工艺为中心,要求印染机械行业以机电一体化的高新技术来加快染整设备的更新换代。具有数据登录功能的全工艺流程自动化系统,能真正实现工艺参数的在线监控、运行监控和故障诊断,达到在工艺参数快速变化过程中,对参数信号的检测、转换和及时控制处理,能稳定可靠地工作,以真正满足节能减排,为实现和发展低碳经济服务。总之助剂行业、印染机械行业与染整行业必须紧密联合,有效合作,为我国纺织染整行业尽快发展和实现低碳经济作出更大贡献。

6.2印染废水处理

6.2.1印染工艺闭环化技术

印染工艺闭环化是实现印染工艺减少甚至没有污染物排出的新方法,其基本原理是将投入的过剩原料与药剂进行回收回用,形成一个闭路循环系统,因此在加工过程中只有少量甚至没有污染物生成。如将有机高聚物浆料溶解至三氯乙烷、三氯乙烯或四氯乙烯等有机溶剂中,经纱上浆织成织物后,再在溶剂煮练设备中进行退浆、煮练,退浆液中大约有 75% ～ 80% 的浆料可以回收使用。又如美国Auburn大学研发的环境友好型酶前处理闭环体系新工艺,其基本原理是将酶退浆、酶煮练和漂白 3 个工序组合起来,将酶退浆和酶煮练残液中的葡萄糖和葡萄糖氧化酶作用生成的双氧水进行漂白。这样组合建立的前处理闭环体系,将其废液作处理后回用,从而实现节能、节水、减轻污染、降低成本的新工艺。

6.2.2非水相印染技术

为减少污染,目前国外对非水相或用水极少的印染工艺进行研究。如溶剂练漂技术,在国外已有很大进展,是以溶剂代替水。该技术可节约大量水,并且不产生污染严重的煮练废水,如英国帝国化学工业有限公司的马卡尔(Makkal)练漂法。又如溶剂染色是用有机溶剂代替水进行染色,可节约大量水,且不产生废水,并具有消耗能量少、染色速度快、均染性能好的优点。目前欧洲各国均采用此法染色,如英国的溶剂气相法染色,还有用燃料或整理剂的蒸汽或烟雾状物进行染色的气相染色、泡沫染色等新 工艺。

6.2.3其他印染废水处理新技术

近年来研发更新、效果更好、效率更高的印染废水处理方法较多,并带来较大影响,如利用活性炭纤维来处理印染废水。活性炭纤维布(毡)是以粘胶纤维为基本原料,经化学处理、烘干、热处理、高温碳化和活化制成,其表面积一般能达到 1 200 m2/g。其吸附速度是普通颗粒活性炭的10 ～ 100 倍,具有优异的导电、催化等性能,有良好的生物亲和性,还可以再生后重复使用,不会造成新的污染,比较清洁,适合深度处理印染污水。活性炭纤维对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料有较好的处理效果,但对硫化染料、还原染料和分散染料等不溶性染料效果较差。

活化煤是从日本引进的一种新型优质水处理滤料,它是以劣质煤与原料经过破碎、筛选、浸泡、接种等工艺加工而成,具有较大内表面积(600 ～ 800 m2/g),特别是中空较为发达(40 ～ 2 000 m2/g),有利于对较大分子有机污染物的吸附。其内生长的微生物有自身氧化再生作用,不产生污泥沉淀。实践证明,活化煤处理印染废水的效果明显,COD去除率大于 60%,色度去除率大于 70%。

我国辽源市科研所研发成功的VS型离子变换纤维是一种新型的离子交换材料,具有物理吸附及离子交换功能。其比表面积大,离子交换速度快,具有明显的吸附脱色性能,其脱色率达 90% 以上。

中科院微生物研究所也研究了 7 种染料脱色降解菌,在处理各种染料及PVA洗涤剂、助剂等各种难降解物的印染废水试验中都取得了明显效果。

6.2.4发展趋势

随着高科技在印染行业中的运用越来越多,新技术的开发应更加注重生态观。生产中不仅要在后期进行“三废”治理,更重要的是在整个生产过程中的每一工序都要注意生态平衡和绿色生产。在整个染整加工过程中,要尽量不使用非环保性的染料和助剂,使污水治理中的COD和BOD等指标降到最低。目前国外染整工业防治污染、节能减排的研究发展趋势主要是改变加工工艺,尽量采用不排或少排废水、废气和固体废物的新工艺,并在加工过程中回收药品、废水,最后用有效的方法处理剩余的废水和其他废物。

6.3印染废料回收

6.3.1丝光碱的回收

应采用汽水比高(1∶4)的高效蒸发器,淘汰三效蒸发器。传统工艺采用三效蒸发器,随着技术进步,发展了“多级分效法”及高效的“扩容沸腾组合法”新技术。该技术汽水比大幅提高,能耗显著下降。

新颖的“扩容沸腾组合”蒸发技术的特点是由 8 个扩容器室与 1 个沸腾室组合而成,这是我国自主开发的蒸发技术,是一种新颖的淡碱回收设备。其沸腾室与 15 级扩容蒸发器的“后效”相当,其蒸发温度为 18 ℃,比“后效”低 10 ℃,降低的 10 ℃增加到扩容部分。这样扩容部分的理论汽水比将增大 0.85,这是增加了沸腾室的技术贡献。因而沸腾室自身的理论汽水比为 1∶1.85,大于“后效”的汽水比,其效果超过 15 级扩容蒸发器。从单元上比,15 级扩容蒸发器少 3.5 个单元,因而造价便宜。同时由于 9 级组合蒸发器其 8 个扩容室的温度范围增加至 51 ℃,热端温度增大至 12.5 ℃,因而扩容部分的理论汽水比为 1∶4.08(51÷12.5)。加上沸腾室的理论汽水比为 1∶1,这样总的理论汽水比等于 5.08。另外由于 9 级组合蒸发器设计时特别注意了耐用性,故设计浓碱温度为 52 ℃(低于脆化温度),从而大大减轻了脆化腐蚀程度。据调查,已使用了 15 年的 9 级组合蒸发器尚未发生脆化损坏。

6.3.2PVA浆料的回收

采用清水退浆工艺有利于PVA的回收处理。如采用SSPorCLer法通过凝聚、胶化、吸附、相乘的综合效果其回收率可达 98%,COD可从 15 520 mg/L降至 40 mg/L。上海同济大学环境科学工程学院根据含PVA的印染退浆废水具有COD浓度高、可生化性差、处理难度大等问题,通过调研国内外PVA废水处理技术及回收利用的实际情况,开发了可生物降解的超滤化学凝结法回收技术。其适用范围为:

(1)回收温度以 40 ～ 50 ℃为宜,温度过低反应不完全,过高则PVA呈凝胶状,回收率下降;

(2)pH值较佳范围为 7.5 ～ 9,过高或过低都会使回收率下降甚至不发生凝结反应;

(3)凝结反应在 10 ～ 15 min内基本完成;

(4)搅拌转速需高于 250 r/min,较高转速可使反应完全,有利于提高回收率;

(5)凝结剂投加量:硼砂 0.5 g/L,硫酸钠 5 ～ 10g/L,可根据退浆浓度进行调整;

(6)退浆液PVA含量要大于 5 g/L,浓度越高回收率越高,回收成本相应降低。

回收PVA与块状产品的含固率为 15% ～ 20%,PVA回收率和COD去除率能达到 80% 左右。回收后的PVA经适当处理可重复利用或经缩聚后制成改性PVA胶水,实现较好的环境改善和经济效益。

6.3.3对苯二甲酸的回收

涤纶是我国目前产量最大、应用最广的聚酯品种。为制成涤纶仿真丝产品,采用碱减量工艺,即利用涤纶分子结构中心的脂链减量易被碱水解的特性,在一定温度下,用高浓度烧碱溶液对涤纶织物进行减量使纤维表层(聚对苯二甲酸乙二醇)水解,产生不同程度的不规则凹坑。水解程度随碱的浓度、温度的作用时间不同而有别,而对纤维芯层无大影响。经碱减量处理后的织物手感柔软、爽滑、富有弹性,改善了织物的悬垂性和透气性,由此满足服用性和品质提高的目的。

但从涤纶织物上溶解剥离的聚酯组分绝大部分为对苯二甲酸(TA)的钠盐和乙二醇(EG)以及少量不同聚合度的低聚物,它们会进入碱减量废水。对苯二甲酸(TA)不溶于水,能溶解在碱液中,加酸可沉淀析出。由于碱减量废水中的COD含量高达每升数万毫克,且废水中对苯二甲酸的浓度很高,pH值也高,生物处理困难,环境污染严重。

目前我国年产聚酯 1 300 多万t,其中 20% 要进行碱减量处理,所以每年将有数万吨的对苯二甲酸盐水解而溶于废水中,而对苯二甲酸又是用途广泛的工业原料,如把这些 70% ～ 80% 含量的对苯二甲酸的废水排放掉,不仅会严重造成环境污染而且也造成了资源浪费。况且,近年来我国对苯二甲酸的自给率仅 47%,大部分依靠进口,因此回收碱减量废水中的对苯二甲酸的研究具有重要意义。

目前在碱减量废水中回收对苯二甲酸的方案,主要有物化法和物化生化联合处理法。近年来,国内外出现了不少回收对苯二甲酸的方案对策,主要包括:

(1)直接向废水中加酸中和得到对苯二甲酸;

(2)通过离子交换膜或采用超滤膜先过滤去除废水中杂质再用酸中和;

(3)高温高压下用酸中和;

(4)分两步加酸中和回收对苯二甲酸。

但上述方案也有不足之处,如:

(1)直接酸析回收的对苯二甲酸纯度低;

(2)采用超滤膜回收法虽然能有效去除微粒子,但无法去除废水中的低分子杂质,而且在操作过程中微粒子和胶体状物质易引起堵塞,从而使过滤速度降低;

(3)高温高压回收技术要求高,成本高;

(4)分两步加酸中和回收法,废水中残留的表面活性剂和一些处理剂影响对苯二甲酸的纯度,而且回收率 较低。

6.3.4真蜡印花中松香的回收

蜡染印花时以松香蜡为主要防染剂的传统纺织品印花技术。过去多采用手工操作,近年来陆续投建了许多机械化蜡染印花生产企业,产品主要出口非洲。在生产过程中使用松香蜡的量很大,其废水有机污染严重、pH值高、色度大。目前对该类废水的治理多采用混合废水集中处理的方法,不仅处理费用高,难回收有用的污染物质,且难于实现达标排放。后来成功开发了皂化松香的回收技术,对实现资源再利用和环境保护有着十分重大的意义,为生产真蜡花布的废水排放解决了一大难题。该技术能较完全地将废水中已皂化的松香进行回收利用,可有效降低生产成本。处理前COD达 10 万mg/L以上,处理后降低到 2 000 mg/L左右。该回收技术有利于环保,为企业清洁生产循环经济的实施、降低废水处理成本,做出了积极贡献。

(1)蜡染废水特点

蜡染废水浓度很高,在排入污水站前先要经过预处理以减少对污水站的冲击(主要在沉淀池进行)。进入沉淀池的废水主要有 3 类:第一是从印花机出来的印花水洗废水呈红色,为红水,主要含活性染料,pH值为 8 ～ 9,色度为 5 000 ～ 6 000 倍,COD浓度为 2 000 ～ 3 500 mg/L;第二种是蜡纹机、甩蜡机出来的蓝色废水,为蓝水,主要含冰染料、靛蓝等偶氮染料,pH值为 10 ～ 12,色度为 5 000 ～ 5 500 倍,COD浓度为 5 000 ～ 8 000 mg/L;第三是从碱洗机出来的皂化脱蜡废水呈绿色,为绿水,主要含未被利用的及溶解在水中的松香,pH值为 10 ～ 13,色度为 1 500 ～6 000 倍,COD浓度为 5 000 ～ 100 000 mg/L。根据各段废水的污染特性采用清浊分流、分段处理与综合治理相结合的方法。

(2)废水处理方法

分流后红水采用沉淀气浮工艺进行处理;蓝水采用酸化气浮工艺析出废水含有的蓝色染料;皂化脱蜡废水(绿水)分流后单独收集,采用酸化气浮工艺进行蜡回收,出水与其他工段废水混合后进行混凝沉淀,生物降解氧化气浮综合处理。

(3)废水预处理

红水进入沉淀池前,先经过水膜脱硫除杂塔,脱硫率可达 85%。再经加碱调节pH值后进入沉淀池进行初沉,然后进入气浮机加脱色剂和PAM进行第一次气浮来降低色度和COD含量。这样红水出水的pH值达到 8 ～ 9,COD降到 2 500 mg/L以下,色度降到 800 倍以下。

蓝水经加酸气浮后可有效去除废水中含有的染料松香,其中染料回收率可达 98% 以上。

皂化脱蜡废水(绿水)经酸化气浮工艺进行蜡回收。污水分流后,加酸酸化使其pH值至 2 ～ 4,松香酸钠可由松香皂转化为疏水性松香,其亲水性大为降低,且易于自发凝聚形成较大絮体,从而易于实现气浮回收。回收后的松香含水率低于 20%。采用此工艺其回收率可高达 92% 以上,环境效益和经济效益十分显著。

(4)皂化松香回收原理

蜡染花布生产过程中,松香从织物上被去除的方法,正是通过皂化反应形成了皂化松香,即C19H29COOH + NaOH C19H29COONa + H2O。这种用松香酸和烧碱皂化而成可溶于水的松香酸钠盐,多泡沫有肥皂功效,通常称为皂化反应。而皂化松香经加酸中和,并使其保持酸性,那么被皂化的松香又会变成松香酸,这说明从蜡染废水中通过加酸中和分离方式可提取松香。另外蜡染废水经酸中和后不溶于水的松香酸就会析出,在常温下通常以颗粒状态存在于废水中,这给分离造成困难且分离后含水量较高,必须高温加热把水份蒸发后才能利用。由于松香的软化定在 72 ～ 80 ℃。当升温至 70 ℃左右时松香的悬浮颗粒就会聚集,就很容易从水份中分离出来,回收的松香含有大量杂质(如染料、纤维绒毛、尘土等),必须经脱色除杂提纯后才能再 利用。

(5)皂化松香回收方法

①分离提取方法:热水中和法将高温皂化退蜡废水集中后,直接加酸中和,在 60 ～ 70 ℃的酸性条件下,松香就会聚集漂浮于水面上,然后将其分离出来。

②冷中和法:将高温皂化退蜡废水集中后,经降温处理,再加酸中和(pH值 5 ～ 6),松香析出形成悬浮颗粒,再通过涡凹气浮机,使松香漂浮起来,将其括入加热的容器内进行分离。

③除杂提纯法:蒸锅法,将黑松香放入蒸馏罐内逐渐升温至 300 ℃,再经冷凝器冷凝,分别蒸馏水份、脂肪酸和松香等,最后将剩余杂质排出。

④溶剂法:将黑松香与溶剂按 2∶1 混合,泵入罐内静置约 20 h,罐内由上至下分为 3 层,水、松香、染料和灰分等杂质,然后将最下层的染料、灰分等杂质由罐底泵入蒸馏罐中进行蒸馏,将中间的松香层泵入另一蒸馏罐中进行蒸馏,蒸馏出的溶剂经冷凝器冷凝后回收循环使用,松香和杂质分别由蒸馏罐下部排出,该法能将松香中的大部分杂质清除,提纯的松香可回用到生产中。

(6)青岛凤凰印染有限公司是国内较早生产真蜡产品的企业,在非洲地区享有较高声誉。该公司生产真蜡防印花布时使用的松香量很大,在熔化松香、从织物上剥离松香到机械退松香的回收等方面积累了丰富的经验,特别是在皂化松香回收技术的开发上,有充分的技术准备,掌握了该项目的技术关键。该回收技术在国内属首创。

皂化松香回收利用技术的开发成功,对实现资源再利用和环境保护有着十分重大的意义,为真蜡花布产品生产的废水排放解决了一个重大难题。该回收技术不仅能较完全地将废水中已皂化的松香进行回收利用,还能有效地降低生产成本,为企业的可持续发展开辟了空间。更重要的是大幅度降低了污水中的COD值(从 10 万mg/L降低到 2 000 mg/L左右)。同时为企业的清洁生产、循环经济体系的形成做出了积极的贡献。

6.3.5苯类废气的回收

根据《国家环境保护十一五科技发展规划》(环发 [2006] 103号)确定的重点领域和优先主题,将挥发性有机废气污染物控制技术研发纳入其中。为促进发展循环经济,坚持按照“减量化,再利用,资源化”的原则形成具有循环经济和可持续发展的产业体系。

自改革开放以来,沿海各省的纺织印染、制鞋、电子、树脂工艺等行业对苯类有机溶剂的使用与日俱增。甲苯等有机溶剂的使用,从量到浓度都有不同程度的扩大,这虽然促进了各种产品性能和功效的使用,但同时也带来了有机废气对环境的污染,而苯等有机溶剂又是一种较为昂贵的化工原料。所以选择有效途径将生产过程散发出的有毒废气进行收集回收,不仅可减少苯类有机物对环境的污染,而且还可减少原料的投入,这对行业和区域的可持续发展是一个积极的贡献。

目前,国内外对苯类有机废气的污染治理方法主要有冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附回收法等,其中采用较多的是催化燃烧法和吸附回收法。催化燃烧法是把废气加热到 200 ～ 300 ℃,经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳气体和水蒸汽,以达到净化的目的。该法特点是起燃温度低、节约能源、净化率高、无二次污染、工艺简单、操作方便、安全性好、装置体积小、占地面积少、设备维修与折旧费低。该法适用于高温或高浓度的有机废气治理。

吸附回收法可回收大约 70% 的有机溶剂。其工艺合理,能有效满足环保要求,既可减少对环境的污染又可使资源再生回用。

特别是福建高科技环保研究院在研究分析国内外目前对有机溶剂废气处理方法的基础上,对现有常规工艺设备进行优化,其研发的GK JBH型苯类有机废气回收技术及成套装置技术成果,通过专家评审,被确认为2006年国家重点环保实用技术示范工程,其技术性能处于国内领先地位。排出的有机溶剂废气经该设备收集过滤、冷却后进入吸附塔中,以专用高效率活性炭吸附有效溶剂,待活性炭吸附饱和后,再以水蒸汽进行脱附处理。回收的溶剂再经冷凝、集聚分离或蒸馏脱水等程序获得回收溶剂。采用该设备和技术具有如下优势:

(1)有机溶剂回收率可达 86% 以上,废气净化率可达99% 以上并确保尾气排放达到环保要求;

(2)采用新型吸附材料(颗粒或柱状活性炭),吸附脱附速度快,脱附解析完全,再生吸附率衰减慢,使用寿命长;

(3)脱附能力强,采用热蒸汽对吸附槽中饱和的有机溶剂进行脱附,脱附率达 99%;

(4)节能省电(设备阻力小、主风机功率小、设备不用燃料),运行费用低;

(5)安全性高,系统的循环冷却装置可有效控制流体在控制点温度以下运行,在设计中采取多点式温度监控系统,确保系统安全生产,设备运行稳定高效,故障率低;

(6)自动化程度高,采用PLE自动化控制和触摸屏式人机界面,有效降低操作管理人员的劳动强度;

(7)回收的有机溶剂能重复用于生产,既降低了生产成本,同时又有效防止了苯类废水污染的产生。

6.4印染废水废料处理后产生污泥的资源化利用

6.4.1污泥的组成和处理

目前,印染废水污泥的主要处置方式有填埋、堆肥、抛海、焚烧、土地利用和资源化利用等。各地区对于污泥处置方式的选择是根据本地区的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素而确定的,并随着公众意识的提高和兴趣的改变而发生变化。但必须清楚,生化污泥和物化污泥是性质截然不同的两种污泥。

生化污泥除水之外其主要成分是残留的有机化合物、微生物、后生动物等。而物化污泥除含有有机污染物外,还有大量铝、铁等无机物,而铝和铁在建筑材料中(如砖)具有增强力的作用。但实际上物化污泥烧结后成为酥松状,因此不论在建材还是水泥中其添加量还是很少的。

根据上述印染废水污泥的各种处置方式的比较(如烧制建筑用砖),由于印染污泥中的有机化合物含有毒素,因此堆肥和填埋是不适合的。而厌氧发酵制沼气的方案投资巨大、效益较低。因而上述 3 种处置法不能用于印染废水污泥。而用作水泥生产原料和生产水泥砌块的处置方案虽然可行,但污泥的消纳量小。如烧制建筑用砖(优质轻质保温砖)和生产陶粒是可以考虑的方案,可节约耕地但污泥的消纳量不高(一般只有 15%)。

从经济效益方面比较,陶粒属于高附加值产品,销售价格要高于建筑用砖,而且消纳污泥量可能较大,但陶粒生产的技术要求较高,目前工业化生产和进入市场需要一定的时间。为此,在目前情况下建议先烧制建筑用砖,初步解决污泥的去向问题,待陶粒销路成熟后再用于烧制陶粒或悬浮填料,可取得更大的经济效益。如综合考虑,最好最简单的方案还是做道渣,该方案成本最低最实用,但技术要求并不低,需进一步落实强度、浸出毒性等,再由环保城建部门协调后生产。

6.4.2污泥的处理工艺及方向

由于染整污泥含有较高的有机组分和纤维物质,因而具有较高的热值。这比其他污泥作为资源被利用有更明显的优势。目前,国内已研发了利用烟气余热来处理染整污泥的专利技术。这不仅为染整污泥能得到彻底的无害化、减量化、资源化处理开辟了一条行之有效的新途径,也对我国染整污泥处理领域以废治废和废物循环利用的目标,具有重要的理论意义和实践指导意义。

而染整污泥要实现无害化、减量化、资源化处理的目标,首先必须对染整污泥进行干化固化处理,污泥的干化工艺是染整污泥得到彻底有效处理的关键。该污泥的干化工艺是经过烟气余热干化后最终形成含水率在 20% 左右的污泥团粒,其质地坚硬不溶于水,含热值高达 1 800 ～ 2 100 kcal/kg,约为标准煤含热值的 1/3。它的物理性质、燃烧过程以及低位发热量等和煤有许多相似之处,是热电厂燃煤理想的辅助燃料,可获得理想的经济效益。

另外染整污泥经烟气余热干化后形成的污泥团粒还可以烧制轻质节能砖,但技术上难度较大。浙江大学经多年研究,终于攻克了这一世界性难题,并获得国家发明专利。其研究利用热电厂烟气余热,通过二段式污泥干化和成粒方法产生的污泥团粒,能烧制轻质节能空心砖。这是一种新型的建筑墙体材料,其抗压强度可达到特等砖的要求,重量比同体积的普通砖轻 8.5% ～ 10.1%,节省烧砖能源 10% 左右,同时节省黏土资源 10% ～ 15%。该产品经天然放射性测试,完全符合《建筑材料放射卫生防护标准》(GB 6566 ― 2000)中A类产品的要求。

这种利用染整污泥团粒烧制的轻质节能空心砖属于国家目前提倡的新型建筑墙体材料,既节省了土地资源,又处理了染整污泥。而目前所有砖瓦厂为节省黏土资源和能源,在制砖环节中加了 15% 的煤渣,但经粉碎处理后煤渣市场价为 100 元/t,污泥团粒具有的热值和增强砖体强度的特点均优于煤渣,加上使用起来方便而受到砖瓦厂的欢迎。如污泥团粒以与煤渣相同的市场价用于制砖,由此产生的经济效益可进一步降低污泥干化的总体运行成本。

采用染整污泥干化技术产生的污泥团粒,还可以生产水泥压制品。由于污泥团粒具有颗粒坚硬、不溶于水的特点,因此可用来作为市政水泥制品原料,可替代部分石粉,制造各种形状和规格的人行道板砖、植草砖、侧石和压制砖等水泥压制品。它们的抗压强度、抗折强度和抗冻性等指标均能达到国家标准和国家建筑行业标准。当污泥团粒与水泥石粉、水一起成为混凝土后,污泥中的物质包括金属已完全固化,不会释放出来对环境产生影响。

目前我国利用热电厂的烟气余热可无害化、减量化、资源化处理印染污泥,这不仅为处理印染污泥开辟了一条既安全又经济的有效处理途径,也为我国印染行业的印染废水处理的正常运行解决了后顾之忧。更重要的是,它标志着我国印染废水的处理进入了一个以废治废和废弃物循环利用的新阶段。

6.5蒸汽回收利用

6.5.1冷凝水的产生和影响

染整企业是高耗能单位,一个大型染整企业(生产规模为 1.2 亿m/a)每年需消耗饱和蒸汽约 40 万t。通常,用汽设备消耗多少蒸汽即能产生多少凝结水。蒸汽在用汽设备中进行热交换的过程中会发生相变而放出“潜能”,同时产生大量的高温凝结水。根据热力学分析,0.4 MPa饱和蒸汽的饱和温度为 143.6 ℃,所含总热能(焓)为 2 738 kJ/kg。其中汽化潜热为 2 133 kJ/kg,占总热能的 77.9%,饱和水显热为 605 kJ/kg,占总热能的 22.1%。

而我国用汽设备对“潜热”的利用率不高。笔者认为除设备本身结构不合理外,主要是安装在用汽设备上起“阻汽排水”作用的疏水阀损坏率较高,导致用汽设备在热交换过程中产生的大量凝结水不能迅速及时地排放所致。加上疏水阀是在较高压力和温度下工作,又有汽蚀等因素的影响,使得设备内存积大量凝结水,减少了设备的换热面积,导致设备的热效率降低。所以,必须选用好的疏水阀,既要能迅速及时地排尽设备内的凝结水,又要能封住蒸汽,防止 泄漏。

6.5.2冷凝水回收系统

凝结水的回收系统有开式和闭式两大类。开式系统中,上口敞开,凝结水箱不受压,其设备简单,操作方便,初始投资小,加上凝结水和空气直接接触会吸收空气中的氧造成疏水阀和设备内部腐蚀,凝结水箱上开口面积较大而无盖,散热损失很大,只能回收 40% 的凝结水热量。而闭式系统中,凝结水箱和所有管路全部处于压力下,由于凝结水不和空气接触,系统寿命长,可回收凝结水的全部热量,但因系统为受压系统,因此必须安装安全阀及压力表,故系统比较复杂,操作条件较差,初始投资较大。

7建议

综上所述,我国纺织染整行业必须认清形势、抓紧发展,实行清洁生产,发展循环经济,完善资源的综合利用技术,最终实现低碳经济的发展目标。对此,笔者有如下建议。

(1)首先要用低碳经济的理念来制定“十二五”、 “ 十三五”发展规划,并考虑将单位GDP的碳排放作为约束性指标纳入“十二五”、“ 十三五”发展规划,以保证到2020年单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降 40% ～ 50%。

(2)大力推广应用比较成熟的染整工艺,在前处理、染色、印花、后整理及其他助剂、设备、管理等方面应用节能减排的染整技术。

(3)加快实施清洁生产工艺,这在当前能源紧张、环境污染严重、国家重点狠抓节能减排和环境污染期间尤为重要。

(4)建议国家科委加强和重视对纺织印染基础理论的研究,鼓励节能减排、环保、低碳新技术的研发,特别是对目前在研究部门已初步研发成功,并有实用价值的节能降耗的新技术和新工艺,要加大推广力度,使其早日实现产业化。

(5)加快发展循环经济,要让资源、能源以及废弃物循环利用,达到“减量化、再利用、循环”的要求,以促进印染行业可持续发展。

8结论

染整行业向低碳经济转型已成必然趋势。印染行业要以科学发展观为指导方针,把发展低碳经济与生态文明建设结合起来,与调整能源结构、优化产业结构结合起来,与促进经济的持续增长相统一,以推动染整行业向创新型、生态型、环保型的低碳经济模式转型。这既是未来发展的必然趋势,也是当下经济发展的当务之急。总之要发展、要生存就必须发展低碳经济。

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