化纖紡織染整廢水中銻污染控制策略分析

施震山，王垂?jié)q，陳 剛

(1.浙江省平陽(yáng)縣綜合行政執(zhí)法局，浙江 溫州 325400；2.上海水星家用紡織品股份有限公司，上海 201400；3.浙江獻(xiàn)馳環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 杭州 311612）

引言

《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》中提到，紡織行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是面向國(guó)際合作的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。雖然銻會(huì)加劇環(huán)境污染，但在沒(méi)有找到銻的完全替代品的前提下，其在各行業(yè)領(lǐng)域的地位仍然十分穩(wěn)定[1]。所以相關(guān)工作者在開(kāi)發(fā)利用銻資源的過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)銻污染的防治及資源化利用，已經(jīng)成為我國(guó)控制銻引發(fā)的環(huán)境污染和節(jié)約資源的一項(xiàng)重要舉措。

我國(guó)面對(duì)日漸復(fù)雜的環(huán)境形勢(shì)，如何做好對(duì)紡織行業(yè)染整廢水中銻污染的有效防治，目前已經(jīng)引起各化纖紡織企業(yè)的高度關(guān)注。

1 銻污染的總體概況

1.1 銻資源應(yīng)用的相關(guān)政策

在現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的背景下，我國(guó)對(duì)銻的消耗量一直在不斷地增加，所以要求銻礦能夠持續(xù)保持高產(chǎn)，但銻礦的儲(chǔ)存量卻在不斷地下降，因此國(guó)家也出臺(tái)了相應(yīng)的銻保護(hù)政策與控制銻出口量的政策。不同國(guó)家目前對(duì)水中銻的含量均出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，比如美國(guó)規(guī)定飲用水及地表水中銻的含量不能超過(guò)5.0 μg/L，人體每天攝入的銻含量也不能超過(guò)0.4 μg/kg，世界衛(wèi)生組織和我國(guó)針對(duì)飲用水中銻的含量所采用的標(biāo)準(zhǔn)也與美國(guó)保持一致。

《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確了0.10 mg/L的銻含量限值要求，各省在此基礎(chǔ)上做出了適當(dāng)調(diào)整，如江蘇省規(guī)定紡織染整廢水中的銻含量不能超過(guò)0.08 mg/L，企業(yè)排放的污水中總銻的最大含量為0.05 mg/L，而且不能超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對(duì)殘留在織物纖維中的銻以及染整過(guò)程中每升廢水中的銻含量均提出了嚴(yán)格要求。

1.2 銻的危害

銻是一種有毒有害的金屬元素，相比于砷、汞等金屬元素，人們目前對(duì)銻的污染過(guò)程仍缺少系統(tǒng)性認(rèn)知。銻有著很強(qiáng)的毒性，其對(duì)酶的活性有很強(qiáng)的抑制作用，人體中如果積累了過(guò)量的銻，就會(huì)引起心肌炎、阿-斯綜合征等，并對(duì)人體的多個(gè)內(nèi)臟器官有損害作用，而且還會(huì)影響人的神經(jīng)系統(tǒng)。

銻是一種具有潛在毒性和致癌特征的金屬元素，其具有的生物毒性，能夠經(jīng)食物鏈不斷積累。

2 化纖紡織染整廢水中銻的來(lái)源

2.1 催化劑

2.2 燃料、助燃劑

在化纖紡織品染整期間，一些助劑或者燃料中也含有一定量的銻，而且紡織品阻燃劑中的銻含量較高，同時(shí)化纖紡織染整過(guò)程中銻涉及多道涉水工序，這也決定了染整廢水中銻的含量較高，如果不對(duì)廢水中的銻進(jìn)行有效控制或處理，就會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，從而進(jìn)一步危害人體健康。例如，滌綸織物具有易燃的特點(diǎn)，需要通過(guò)整理使滌綸織物具有阻燃性，而銻化合物具有良好的阻燃性能，因而含銻阻燃劑發(fā)揮著重要作用，所以在滌綸織物的阻燃中有著廣泛應(yīng)用，但在這一階段殘留的阻燃劑會(huì)直接進(jìn)入廢水，并隨著企業(yè)的生產(chǎn)污水進(jìn)行處理和排放。

在化纖紡織染整廢水中，銻主要以Sb（Ⅲ）或者Sb（V）的形態(tài)存在，其中Sb（Ⅲ）的毒性最高，Sb（V）次之[2]。

2.3 高溫處理

以滌綸纖維為例，該化纖材料的結(jié)構(gòu)十分緊密，其對(duì)水分子并不具備較強(qiáng)的親和力，一般是在高溫和高壓的條件下對(duì)織物進(jìn)行染色[3]。

針對(duì)滌綸織物的染整、印花一般采用分散顏料直接進(jìn)行印花，在織物烘干以后進(jìn)入高溫和高壓的環(huán)境中，并結(jié)合熱熔法等技術(shù)手段進(jìn)行固色。受溫度的影響，一旦溫度超過(guò)滌綸纖維的承受范圍，會(huì)導(dǎo)致PET分子鏈產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng)，這就會(huì)導(dǎo)致織物中的銻出現(xiàn)析出的情況，其中織物中銻的析出量主要受纖維比表面積的影響，銻的析出量和纖維比表面積成正比關(guān)系。紡織染整階段一般采用定形、阻燃、防水等處理工序，使滌綸織物具備一定的外觀特性和較強(qiáng)的舒適感，且直接決定了滌綸織物的使用壽命。

3 化纖紡織染整廢水中銻污染處理技術(shù)

3.1 常規(guī)處理技術(shù)

3.1.1 混凝沉淀處理技術(shù)

混凝沉淀處理技術(shù)主要在混凝劑與助凝劑的作用下，促使廢水中的銻發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并凝聚形成較大的絮體沉淀，以此達(dá)到去除銻的目的。該方法的操作便捷性很強(qiáng)，占地面積較小，而且支持大批量廢水的處理，并且有著良好的脫色率，還能降低含銻廢水中的COD、色度等，適用于一些難以通過(guò)生物降解的染整廢水處理。不同混凝劑的除銻效果存在著一定的差異性，但使用該技術(shù)對(duì)混凝劑的選擇十分重要，如鋁鹽、鐵鹽等是常用的混凝劑，其中鐵鹽和鐵鋁復(fù)配混凝劑的效果更好，鋁鹽混凝劑的效果次之。該方法的處理成本較低，最重要的是能夠獲得較高的去銻處理效率，但大量混凝劑的使用可能會(huì)引起二次污染。

3.1.2 電化學(xué)法

染整廢水中對(duì)銻污染的處理，用到的電化學(xué)法主要包括電沉積法和電絮凝法，其中電極材料、pH值、干擾離子、初始濃度等要素直接決定了采用電化學(xué)法時(shí)的除銻效果，也是決定該方法除銻效率的關(guān)鍵指標(biāo)[4]。如在采用電絮凝法時(shí)，工作人員應(yīng)嚴(yán)格控制好持續(xù)時(shí)間、初始質(zhì)量濃度等，在鐵鋁電極條件下對(duì)染整廢水中銻的去除率高達(dá)95%以上，幾乎能夠完全消除廢水中的銻。電化學(xué)法的使用一般不會(huì)引發(fā)二次污染問(wèn)題，而且除銻過(guò)程的靈活性以及便捷性?xún)?yōu)勢(shì)顯著，不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的能耗較高，因而適用于小規(guī)模含銻染整廢水的處理。雖然該方法具有很高的銻去除率，但在實(shí)際應(yīng)用中其利用率沒(méi)有混凝沉淀技術(shù)高。

2013年，“一帶一路”倡議的提出為我國(guó)食品工業(yè)搭建了更為寬廣的筑夢(mèng)空間，倡議借用古代絲綢之路的歷史符號(hào)，積極發(fā)展與沿線國(guó)家的經(jīng)濟(jì)合作伙伴關(guān)系，共同打造政治互信、經(jīng)濟(jì)融合、文化包容的利益共同體、命運(yùn)共同體和責(zé)任共同體。

3.1.3 吸附法

吸附法是一種常用的物理處理方法，其操作便捷性較強(qiáng)，產(chǎn)生的污泥量較少，并且可以進(jìn)行重復(fù)操作。該方法是一種處理含銻染整廢水的簡(jiǎn)易方法，比較適用于銻含量較低且廢水量較大的情況。

吸附法主要是在吸附劑的作用下對(duì)水中的銻進(jìn)行處理，該方法可以使用活性炭、水合氧化鋁、納米二氧化鈦等作為吸附劑，以及利用纖維素、幾丁質(zhì)、淀粉等有機(jī)吸附劑等對(duì)污水進(jìn)行處理。

3.2 新型處理技術(shù)

3.2.1 混凝沉淀技術(shù)

混凝沉淀技術(shù)的操作便捷性較強(qiáng)，而且投入資金較少，屬于常用的含銻染整廢水處理技術(shù)。不過(guò)采用該技術(shù)時(shí)，常用的鐵鹽絮凝劑雖然能夠有效去除廢水中的大量銻，但對(duì)銻的去除效果受廢水pH值、共存離子的影響較大，所以在當(dāng)前的研究中，研究者應(yīng)致力于研發(fā)一種高效混凝劑，力求規(guī)避各種要素對(duì)混凝劑去銻率產(chǎn)生的影響，從而進(jìn)一步提高混凝沉淀技術(shù)的除銻效果。也有學(xué)者將混凝沉淀技術(shù)與超濾膜處理技術(shù)聯(lián)合使用，在綜合兩項(xiàng)技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，憑借混凝體的吸附能力以及超濾膜的分離性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中Sb（V）的有效處理，且去除率超過(guò)40%。

3.2.2 新型吸附材料

吸附法作為使用范圍最廣的一種銻處理技術(shù)，近年來(lái)的重點(diǎn)主要集中在新型吸附材料的研發(fā)上，如金屬氧化物材料、復(fù)合材料、鐵基材料的研發(fā)，使得吸附法的除銻效果得到了大幅提升[5]。例如，有機(jī)凝膠對(duì)廢水中的銻能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附效果，而且吸附容量較大，因而顯著提高了吸附法的除銻效果。

4 化纖紡織染整廢水中銻污染的控制策略

4.1 加大除銻新技術(shù)的研發(fā)力度

為了使化纖紡織染整廢水中的銻含量達(dá)到國(guó)家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn)，有效控制企業(yè)在含銻染整廢水處理中投入的成本，相關(guān)人員需要適當(dāng)提高對(duì)新型除銻技術(shù)的研發(fā)力度，需要將除銻工藝及除銻材料作為研發(fā)的重點(diǎn)，確保能夠解決傳統(tǒng)銻處理技術(shù)面臨的高成本和低效率等問(wèn)題。例如，研究人員可以借助材料合成與分離技術(shù)的發(fā)展契機(jī)，落實(shí)對(duì)化纖紡織染整廢水中銻污染的無(wú)害化處理，進(jìn)一步達(dá)到國(guó)家和地方制定的銻排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，企業(yè)需要考慮在控制染整廢水中銻污染的同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)銻的資源化利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)銻污染的無(wú)害化處理，并與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出相結(jié)合，將其作為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種手段。

4.2 加強(qiáng)對(duì)污染源的把控

4.2.1 倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)

清潔生產(chǎn)是當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)的大趨勢(shì)，除了要加強(qiáng)對(duì)清潔能源、清潔材料及清潔工藝技術(shù)的應(yīng)用外，還需要適當(dāng)改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)、管理等措施，從生產(chǎn)源頭上控制好銻污染問(wèn)題，并注重銻資源利用效率的提升，有效減少生產(chǎn)過(guò)程中銻污染物的排放，降低染整廢水中銻的含量[6]。

在化纖紡織染整過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，需要企業(yè)始終貫徹“預(yù)防為主”的理念，盡量在生產(chǎn)過(guò)程中使用清潔能源和清潔材料，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各種材料及資源的最大化利用，逐步降低銻等污染物的排放量，盡量控制化纖紡織染整對(duì)環(huán)境造成的破壞。

4.2.2 源頭控制

除了末端治理之外，也要做好源頭控制工作，通過(guò)利用清潔生產(chǎn)理念有效控制污染物的排放。所謂源頭控制，就是要在企業(yè)生產(chǎn)的最初階段采取銻污染的預(yù)防措施，避免出現(xiàn)污染問(wèn)題，例如控制源頭的物料應(yīng)用等。而紡織染整企業(yè)應(yīng)該遵循資源綜合利用和環(huán)境友好的原則對(duì)物料進(jìn)行選擇，如果存在銻超標(biāo)排放的情況，則應(yīng)采用不含銻的替代品，例如在聚酯纖維生產(chǎn)過(guò)程中，可以利用不含銻的催化劑替代原有的含銻催化劑。

目前鈦系和鍺系這兩種無(wú)銻催化劑已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，但其中鍺系催化劑主要應(yīng)用的是GeO2，這種催化劑活性溫和且具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和透明性，但因?yàn)榫哂休^高的成本，所以無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。鈦系催化劑則有著較強(qiáng)的環(huán)境友好性和活性，但因?yàn)槠淙狈ψ銐虻姆€(wěn)定性且容易出現(xiàn)水解的情況，所以可選擇性也不強(qiáng)。除此之外，在選擇染料助劑時(shí)，紡織染整企業(yè)應(yīng)該盡可能地選擇不含銻的環(huán)保型助劑和染料，而且必須要從源頭上控制銻的使用，從而達(dá)到零排放的目的。

4.3 健全化學(xué)品管理體系

在化纖織物的染整環(huán)節(jié)所要用到的化學(xué)品類(lèi)型較多，且數(shù)量較大，不同類(lèi)型的化學(xué)品有著不同的作用，許多化學(xué)品中都含有銻，如含銻催化劑、燃料、阻燃劑等。如果在染整過(guò)程中存在濫用化學(xué)品的情況，會(huì)對(duì)員工的健康造成危害，而且會(huì)加劇染整廢水排放導(dǎo)致的銻污染問(wèn)題，因此企業(yè)有必要對(duì)化學(xué)品進(jìn)行有效管理，通過(guò)制定科學(xué)的管理制度、搭建完善的管理體系，進(jìn)一步規(guī)范染整生產(chǎn)中化學(xué)品的使用[7]。如企業(yè)可以安排專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)落實(shí)化學(xué)品的管理，設(shè)置明確的含銻化學(xué)品使用目標(biāo)、銻污染控制目標(biāo)等，而且要結(jié)合國(guó)家和地方的相關(guān)要求，定期對(duì)含銻化學(xué)品的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且在此基礎(chǔ)上適當(dāng)完善相關(guān)管理制度，盡量避免銻污染對(duì)環(huán)境和人體健康造成的不良影響。

4.4 做好產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃

為了更好地控制染整廢水中的銻污染，地方政府應(yīng)該適當(dāng)?shù)貙?duì)產(chǎn)業(yè)布局進(jìn)行規(guī)劃，通過(guò)規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、集聚基地等方式，為實(shí)現(xiàn)化纖紡織染整行業(yè)染整廢水的集中處理創(chuàng)造良好條件。在此過(guò)程中，政府部門(mén)可以適當(dāng)發(fā)揮其引導(dǎo)作用，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并落實(shí)對(duì)企業(yè)的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)含銻染整廢水的集中處理，從而有效降低廢水處理的難度以及經(jīng)濟(jì)成本投入。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在化纖染整廢水中，銻污染主要與化纖織物染整生產(chǎn)中用到的大量含銻化學(xué)品有關(guān)，對(duì)染整廢水中銻污染的處理及控制，需要利用各種處理技術(shù)，所以相關(guān)人員要不斷創(chuàng)新銻污染處理技術(shù)，研發(fā)更多有助于除銻的材料、藥劑，并注重防止除銻引發(fā)的二次污染，而且要加大對(duì)染整廢水資源化處理的研發(fā)力度，體現(xiàn)清潔生產(chǎn)、集約節(jié)約生產(chǎn)等特征。

隨著社會(huì)各界對(duì)于節(jié)能減排、環(huán)境污染等問(wèn)題的持續(xù)關(guān)注[8]，企業(yè)應(yīng)加大內(nèi)部管理力度，規(guī)范相關(guān)人員的操作行為，加強(qiáng)對(duì)紡織染整全過(guò)程的控制，從而為有效控制染整廢水中銻的含量創(chuàng)造良好條件。