咸阳纺织工业的水污染现状及控制治理
第一章 咸阳市简介
1.1 咸阳市概况 咸阳是我的家乡，她地处“八百里秦川”的腹地，是陕西省第3大城市，省辖市，中国著名的古都，同时也是中国第一帝都。关中平原中部，渭河北岸，九嵕山之南，因山南水北俱为阳，故名咸阳。秦始皇统一全国后，咸阳成为全国政治经济交通和文化中心。从此，咸阳市便在中国的历史发展中起到了举足轻重的作用。在1949年新中国成立后，咸阳在政府支持下蒸蒸日上的发展。到今天，咸阳已经成为了一个下辖秦都、渭城两区、兴平市和泾阳、永寿、乾县、礼泉、三原、武功、淳化、旬邑、彬县、长武10个县的较大的城市。同时，咸阳也拥有中国甲级对外开放城市、国家级历史文化名城、全国双拥模范城、国家卫生城市、中国地热城、全国十佳宜居城市及首批优秀旅游城市、全国精神文明创建工作先进市等众多头衔。2004年又被评为首届中国魅力城市。
咸阳拥有几乎和华夏文明一样长的历史，因此提到咸阳，大家首先会想到的肯定是秦始皇时代的首都和众多皇帝的陵寝。从古至今，武则天、汉武帝、汉景帝和唐太宗等赫赫有名的皇帝纷纷安葬于这片美丽的土地上，也为咸阳留下了乾陵、茂陵、汉阳陵和昭陵等珍贵的文物古迹以供后人对我们的历史瞻仰学习。其次，大家想到的应该是陕西众多的美味小吃，臊子面、油泼面、锅盔、肉夹馍等小吃是舌尖上的中国的主角，也是每一个咸阳人魂牵梦绕的味道。对于外地人来说，咸阳的文化与美食是对他们最大的吸引。因此，旅游业是咸阳市非常重要的产业，也是经济的一大支柱。但是，其实咸阳和中国其他很多的城市一样，工业才是咸阳的支柱产业，是咸阳人民富强的根本来源。
1.2 咸阳市工业发展概况
咸阳工业发展源远流长，和它的历史几乎一样悠久。在咸阳，早在虞时就出现了百工。殷商时，冶铜、铸铁、纺织、酿酒、磨粉等业颇为兴盛。唐、宋、元时纺织业、陶瓷业闻名于世。清末，永寿的炼药膏、泾阳的铁轧花机、兴平的新法织布机等相继问世。1934年，杨虎城将军出资引进德国榨油设备，民国政府兴建打包公司、酒精厂，三原成立三泰面粉公司，开咸阳现代工业之先河【1】。
上世纪60年代中期到70年代初期，国家对内陆地区开展了大规模的“三线”建设，一批国民经济骨干企业纷纷建成。80年代，改革开放的春风催生了诸多民营企业，非公有制工业企业走上了快速发展道路。1999年，党中央明确提出实施西部大开发战略，一大批大中型企业纷纷落户，咸阳工业经济规模和总体实力显著提高，全市逐步形成了以能源化工、电子、食品、纺织、医药、建材、装备制造等产业为主的工业体系，形成以北部煤炭电力、中部建材食品和南部电子纺织医药为主的“三大产业带”。截止2010年底，全市规模以上企业户数达到
631户，资产总额800多亿元，规模以上工业企业完成工业增加值422.18亿元，比上年增长21.9%。规模以上工业总产值1334.5亿元，比上年增长37％。
而在咸阳种类繁多的工业体系中，纺织工业由于国家的大力支持而成为“重中之重”。咸阳因国棉一厂、二厂、七厂及陕棉二厂、八厂等大中型国有纺织企业的存在而被美誉为“纺织城”。经过多年的发展，特别是改革开放以来，纺织服装工业取得了长足的发展，企业户数由少到多，规模由小增大，实力由弱变强，门类由单一到多元，经济类型由纯国有到国有、民营、股份制竞相发展，纺织服装工业经历了一个由量变到质变的发展过程。纺织工业对扩大就业、增加农民收入、积累资金、繁荣市场、提升城镇化水平、带动相关产业发展和促进地方经济发展都发挥了重要的作用。纺织工业更加具体的特点及问题将在下一章节进一步论述。
1.3 咸阳市水资源分布及使用情况
咸阳市水资源主要由河川径流和地下水组成。全市水资源总量为73. 8亿m 3, 大气降水是地表径流及地下水补给的主要来源之一。河流水系属黄河流域渭河水系, 渭河干流从南缘流过, 在市境汇入的主要支流有漆水河、新河、沣河、泾河、石川河, 其中泾河最大, 形成了泾河、渭河两大水系。渭河从武功县大庄乡入境, 流经武功、兴平、秦都、渭城, 市内流程80. 7 km, 市内流域面积3519. 1 km2, 占全市总面积的34. 4% 。渭河段年平均流量176. 3 m3/s, 多年平均径流量54. 73亿m3。泾河从长武县马寨乡汤渠村进入咸阳市, 经长武、彬县、永寿、淳化、礼泉、泾阳, 于泾阳县高庄乡桃园村出境, 市内流程272. 3 km, 在咸阳市流域面积6 705. 3 km2, 占全市总面积的65. 6%。多年平均流量61.5 m3/s,多年平均径流量19. 11亿m3。市内流域面积为10 ㎡以上的河流和沟道有158条, 100 km2以上的河流有26条。
咸阳市地下水根据含水岩组及地下水赋存特征, 可划分为三种类型: 河流阶地、黄土台塬和山前洪积扇第四系松散岩类孔隙水、孔隙裂隙水; 低山丘陵基岩裂隙水、裂隙岩溶水; 高塬沟壑区黄土裂隙水和下伏基岩裂隙岩溶水; 咸阳市地下水多年平均资源量7. 5亿m³【2】。
2008年, 咸阳市用水量为114 642 万m 3, 各区域的农业用水、工业用水、生活用水、生态及其他用水状况如表1所示。总体而言, 农业用水占咸阳市总用水量较大比重, 达59. 6% , 与咸阳市地处关中平原, 农业较为发达是一致的; 其次, 工业用水量所占比重达15. 6%, 而生态用水所占比重极低, 不足1%。
表1 咸阳市2008年各单位用水量 万m
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第一章 咸阳市纺织工业现状
2.1 咸阳市纺织工业发展现状
目前，全市共有规模以上纺织服装工业企业42户，拥有纱锭106.9万枚各类织机9960台。主要产品包括纱线、坯布、印染布和服装。年产纱线11万吨、各类坯布2.7亿米、印染布6831万米、服装110余万件。截止2012年8月，完
成工业总产值57.9亿元，占全部规模以上工业总产值的4.1%，在七大支柱产业中的位次比上年同期前移一位【3】。
咸阳纺织服装工业产值占全省纺织服装工业总产值的比重达到54.6%，可谓占据“半壁江山”。据笔者了解，咸阳市的工人大约有50%都是工作在国棉一厂、二厂等大中型棉纺织企业。因此可以发现，咸阳的纺织工业不仅仅在全省纺织工业中占据主导地位，更是对咸阳市居民就业和生活质量提供了重要保障。
2.2 咸阳市纺织工业的主要特点
纺织工业可以对咸阳起到如此举重若轻的地位，可以归结为以下的四个特点：
1、纺织、服装工业发展优势明显。首先是地理优越，陇海铁路从市域东西穿过，是新疆优质棉花运往全国各地的集散地和中转站。丰富的煤炭和电力资源可以满足纺织业发展的需求。其次是技术优势，咸阳的纺织企业在近几年的国企改革中不断进行产业结构调整，通过引进先进的技术设备，使产品质量、款式都上了一个新台阶。还拥有陕西纺织服装学院、陕西纺织器材研究所等一批纺织类研究所和专业院校。第三是劳动力优势。咸阳纺织业发展起步早，拥有一大批技术娴熟的纺织工人。另外，咸阳属内陆农业市，富余劳动力较多。
2、纺织、服装工业中纺织业产值仍占据主导地位，但占比逐步下降。1—8月，全市纺织服装工业产值57.9亿元，其中纺织业产值51亿元，占88.1%，较上年下降2.6个百分点，服装、服饰业从无到有，1-8月实现产值6.9亿元，占11.9%，较上年增加2.6个百分点。纺织业产值占比逐步下降，服装业产值占比逐步上升，说明咸阳纺织服装工业内部结构发生变化。
3、民营纺织企业蓬勃发展。纺织行业由于市场开放程度高、准入门槛较低，民间投入较易进入。目前，全市范围内民营经济已经涉入棉纺织业、服装制造业、纺织机械配件制造业等行业，表现出很强的竞争活力。上世纪80年代，乾县主要以棉花、化纤布等纺织品贸易流通业为主。随着贸易的发展，逐渐造就了一批经营大户、管理和技术人才，形成了从原料到生产、再到流通的产业链条。截止目前，全县共有各类纺织企业30家，纱锭规模已达60万锭，织机4600台，年产值28.3亿元，从业人员2.2万人，成为西北地区民营纺织第一大县。泾阳金盾纺织有限公司发展不断壮大，已经走出咸阳（到渭南）、走出陕西（到江西）扩张生产。1—8月，县域纺织企业产值42.5亿元，占全部产值的73.4%，比上年同期提高14.6个百分点【3】。
4、产品逐步多样化。过去，咸阳纺织服装企业的产品主要以棉纱、坯布为主，初级产品居多，效益低。现在，印花布、化纤布、服装高档面料等新产品大量上市，产品逐步多样化，生产、加工一条龙。2011年化纤布生产4372.1万米，比上年增长75.8%。今年1—8月，化纤布生产4806万米，同比增长112.7%。
5、纺织服装工业发展步入“园区化”。随着城市的发展，市内的棉纺织企业生存、发展的空间受到制约。在省委、省政府主要领导的关怀下，咸阳与2011年4月设立咸阳市新兴纺织工业园，规划用地面积约8平方公里，把市内的西北二棉、八方等纺织企业全部外迁，再招引一大批国内外知名纺织服装企业，延伸产业链，形成研发、生产、销售、分工协作配套的产业集群。目前，园区的基础设施基本到位，国棉二厂、华润纺织等外迁企业的厂房正在紧张施工。
第三章 纺织工业中的水污染问题
3.1 纺织工业中水的消耗
纺织工业和其它的化学工业一样, 会产生各种污染。纺织工业在各种加工操作中会消耗大量的水, 其中, 以物理加工为主的纺纱和织造, 与大量其它湿加工, 如退浆、精练、漂白以及染色、印花和整理工艺相比, 其耗水是非常少的。在纺织湿加工中, 几乎全部的化学品、染料等都从污水中排放, 产生大量的水污染。相对而言, 其对空气和土壤的污染问题则可以忽略。
因此，纺织工业中水的消耗与利用主要集中于纺织湿加工。在纺织湿加工中, 水主要用于两个用途一是在化学品加工中作为溶剂, 二是作为洗涤的介质。除此之外, 有些用水是用于加热蒸汽水的消耗量, 很大程度取决于设备的设计和工艺的繁简。不同的设备具有其各自的特性, 这些性能规定了设备所需水量的最低限度。例如, 绞盘绳状染色机的浴比要求至少在1:10-1:15, 而卷染机则需要1:3即可【4】。各种纺织品材料的染色工艺平均耗水量见表2。
3.2 纺织工业的水污染
纺织工业是一个传统的加工工业, 它既是生产大户, 又是排污大户。纺织加工的废水组分有很大的不同, 而没有一种处理方法可推荐用于所有的污水。通过分别检测各种类型废水的污染物, 了解废水源, 以获得有关废水性质的信息。事实上, 纺织工业产生的污染负荷主要是来自于湿加工, 其污染负荷的数量和组成, 因工艺不同而变化很大。
污水由加工中所用的化学品以及在退浆、精练和漂白工艺中从纺织材料中萃取出来的杂质组成。就所使用的化学品用量而言,仅有那些施加并固着在纺织品上的化学品染料、整理剂不会流人污水中。纺织污水的主要污染物有酸、碱、盐、表面活性剂、溶剂、鳌合剂、消泡剂以及荧光增白剂等。
工业废水对环境的影响主要用以下参数来表示：
生化需氧量（BOD）—微生物在生化分解污染物过程中所消耗的氧量, 通常是以5天来计算的。
化学需氧量（COD）—在沸煮酸性重铬酸溶液中污染物被氧化时所消耗的氧量。
总有机碳量（TOC）—悬浮和溶解的总有机污染物, 以污水中的碳含量表示。 可溶解有机碳量（DOC）—在离心或膜过滤处理后的溶解相中含有的有机碳量。
生物降解性—经特定条件下的生物处理后的有机污染物的分解程度。
生物消除性—指对生物体吸附处理后以及经生物分解后所去除的物质。 在整个湿加工中, 漂白和洗涤耗水量占总耗水量的75%,但BOD值只有6%,污染负荷为而在退浆和精练工艺中, 产生的BOD值和污染负荷占75%, 但耗水仅6%；染色工艺产生的废水份额占总的10%一20%,其中,合成纤维染色和整理也需
要大量的水, 但BOD值通常较低, 这是由于合成纤维含有的杂质与天然纤维相比较低的缘故。
对棉而言, 在经前处理工艺处理后的水中, 含有高负荷的浆料、纤维杂质, 以及高含量的碱和其它电解质。连续整理的废水,其量和污染负荷较低,pH值为酸性。染色和印花工艺的废水色度高, 但污染并不严重。
在染色工艺中, 聚醋的载体染色有机污染严重, 其COD值非常高。而棉的还原、硫化或活性染料染色, 以及普通的聚醋或尼龙分散染料染色,COD值中等。棉的直接染料染色, 羊毛和尼龙的酸性染料染色, 以及睛纶的碱性染料染色, 产生的值较低。对于活性、还原、硫化染料染棉, 其无机电解质的污染达到中至高的程度。而直接、酸性或碱性染料染色, 无机电解质的污染较低。聚醋或尼龙染色时其污染可忽略。
对于印花, 有使用可溶性的或分散型的染料的传统水系印花方法, 有溶剂型和水系的涂料印花, 以及聚醋织物的转移印花。很多学者对这些印花方法在印花质量、工艺的通用性以及废水污染的相对程度及工作环境进行了比较。从印花机和印花停车时排出的污水, 含有未固着的染料或涂料、粘合剂、增稠剂、碱剂、还原剂、重金属盐、有机固色剂和乳液系统中的有机溶剂。其污水可能还含有未使用或未回收的色浆以及设备上冲洗下来的大量残留物。实际上, 印花中的用水主要是印花后的水洗工艺。在纺织污水中，污染物的主要类型可归为表3。
表3 纺织污水中的污染物类别
第四章 纺织工业污水处理方法
据对有关资料统计测算，整个纺织行业印染加工总量约为320多亿米/年。按棉制品的印染耗水量计算(平均在300L/kg以上,除少量蒸发外,大部分成为废水排出),耗水总量超过100亿吨/年；如果按平均染整加工100米织物产生5吨废水计算,每年全国将有约16亿吨印染废水产生：再按污染率1:12（即每排放1吨印染废水又将污染20吨清洁水体)，中小规模以上企业平均达标排放率70%计算，每年未达标排放的废水又将破坏96多亿吨清洁水体【5】。如此巨大的污染程度，而且近年来污染量逐步呈加速度上升态势，
己经给我国环境和人民生活造成
了严重影响。如果对污水不加以处理，将产生无法弥补的严重后果。
污水处理方法可以分为三大类物理方法、化学方法和生物方法。初级处理阶段主要是物理处理, 包括筛滤、沉降、气浮和絮凝。其主要目的是去除纤维状碎屑、化学品和特定的物质。悬浮物可能被均匀地分散在液体相中, 且液体相的密度相同, 这就需要在平衡池中加人絮凝剂来完成沉降, 其作用是使粒子变得更大, 使沉淀加速和更趋完全。聚电解质是高效凝聚剂。物理澄清对脱色效果较小, 但如果将初级的物理处理与化学分解相结合, 则可去除废水中的大部分的颜色。
第二阶段是直接去除有机负荷, 包括最基本的物理一化学分离和生物氧化。生物处理虽然不能去除足够的色度、COD和电解质, 但这种方法最为经济。
4.1 污水处理的物理方法
沉降是传统废水处理方法的一个重要特性, 其动力是重力, 与可沉降固体一起分离成为水性污泥, 然后被机械去除。絮凝也是常设的一个步骤, 以提高分离效果, 或通过化学沉淀作为一种特定的隔离手段, 或提高传统沉降或气浮工艺的速率。废水中的固体物质粘附在凝聚颗粒上, 形成膨松凝胶材料, 称为絮凝物,并通过直接过滤、沉降或气浮法去除。有两种作用会产生凝聚颗粒表面七电位的降低, 使颗粒更为靠近, 然后形成更大的絮凝聚集体凝聚助剂, 如活性硅、合成聚电解质, 通过促进快速沉降絮凝物的增长, 以提高分离效果。动力隔膜超滤法或反相渗透法则将浓缩的染料溶液留下, 待进一步处理, 如蒸发或焚化。
近来, 吸附处理已越来越重要, 活性炭是使用最广且吸附效果好的吸附剂, 高分子量染料被吸附在活性炭的过渡孔中,而较小的有机分子则渗透至微孔中。在吸附处理时，可加人活性硅作为初级凝聚剂，尤其是在冬天低温情况下，以加速沉降池中絮凝物的生成。也有文献报道, 使用有机硅吸附剂来吸附惠醒型酸性染料。高岭石类的陶土矿物质, 主要是由硅酸铝镁水合物以及膨润土和蛙石组成，可用于污水处理的絮凝剂和吸附剂。泥炭和木屑是最廉价的吸附剂，而硅是最高价的材料之一。人们对各种植物系的聚合物材料，以及炭化纺织纤维的吸附性能也有评价，包括酸性木质素废弃物、甲壳素、炭化植物、炭化木纤维以及炭化废料。
4.2 污水处理的化学方法
虽然许多微生物的生长需要微量的重金属元素, 但其过量时, 通常呈现毒性。对于有毒重金属的去除, 推荐采用化学沉淀、离子交换和反相渗透方法。在Sulfex工艺中, 重金属以其硫化物的形式从污水中除去, 因这些金属硫化物溶解度比相应的氢氧化合物更低。
许多染料对破坏性的氧化、还原或氧化还原处理敏感。就偶氮染料而言, 采用碱性的连二亚硫酸的还原处理是比较实用的方法。但是, 对所有可溶性染料, 用含有液态抓、氯水或次抓酸盐, 是化学脱色的主要方法。目前, 使用臭氧进行污水脱色的方法应用越来越广, 在有关氯处理和臭氧处理详细的比较研究中可以发现, 活性和酸性染料易于破坏, 而直接和分散染料反应较慢, 在所有的情况下, 已证明臭氧是比较有效的。生物反应器在氯化和臭氧化的液体中运行良好, 能有效去除COD且污泥分离良好。
离子交换处理需要通过一合适的树脂进行污水的洗提, 直到在树脂中所有的位置完全被占满, 并且污染物离子出现在排放物中。使用适宜的酸性或碱性溶液逆向冲洗洗提床, 使其再生。离子交换处理虽然对于已知组成的特定溶解污染
物的去除非常有效, 但是这种方法显然不适宜大量的多组分污水。
4.3 污水处理的生物方法
生物处理方法是目前工业废水处理发展趋势【6】。例如：好氧生物处理法能够去除掉工业废水中的COD 和BOD5，由于好氧生物处理法的效率高、工艺成熟、稳定性好，所以目前获得了较为广泛的应用，但由于需要不间断供氧，所以这种方法的耗电也较高。目前可以采用厌氧法去除高浓度的工业废水中的COD 和BOD5。但是，从好氧生物处理法的去除效率来看，BOD5 的去除率不一定会很高，相反可能COD 的去除率更加高一些。这是因为原来难以降解的COD 在经过厌氧处理之后就可以转化为容易被生物进行降解的COD，这样就可以使高分子的有机物转化成为低分子的有机物。如果采用厌氧处理方法作为工业废水处理的第一级，同时再串以第二级的好氧法，就能够使经过净化的工业废水的COD 含量下降到100mg/L~150mg/L。因此，厌氧法经常被用在处理含难降解的COD 工业废水。
如果经过生物处理之后，COD 依然不可以降低到可直接排放的标准时，我们就要考虑采用深度处理。而绿色膜生物反应器（G-MBR）工艺是LG 公司研发的新型工业废水处理技术。G-MBR 是基于LG 高效与先进的技术成果而设计的，它表明了LG 意欲成为水处理市场领导厂商的决心。通过采用LG的纤细扁平型微过滤膜组件，并优化组件之间的间距，G-MBR工艺的主要组件，即LG 膜生物反应器，所需的空间比常规的MBR 减少了34%，从而让安装工作变得更高效、更容易。不仅如此，得益于先进的碎片筛查技术，LG 的 G-MBR 工艺使用的膜具有高度的耐污染和抗沉积特性。这确保了膜的长期使用寿命，同时可以大幅节约维护成本。此外，在去除废水中的磷残留物方面，G-MBR 的除磷系统效率几乎是同样规模系统的两倍。对任何水处理解决方案来说，在将净化水重新输入到生活环境中前去除其中的磷，都是一个重要环节，因为事实显示，磷会促进湖泊、池塘或其他水体内的富养化作用，或者说提高水体内的生物活性。
第五章 咸阳纺织工业污水处理案例
为了更好的阐述咸阳纺织工业，现以咸阳华润印染厂为例说明咸阳纺织工业的水污染是如何控制的。
印染废水的常规处理方法一般分为生化+物化和物化+生化两大类处理工艺, 但由于缺少水解酸化单元, 实际运行中存在好氧生化单元反应不够彻底, 导致后续物化处理费用偏高的问题。在传统的好氧生物处理装置前增加水解酸化处理的“水解+好氧”串连工艺, 可以使印染废水中难以降解的有机物进行水解, 生成为较易生物降解的物质,改善废水的可生物降解性, 从而提高传统流程的COD去除率。目前国内许多新建的印染废水处理装置(包括生活污水和印染废水集中处理) 均采用由这一工艺开发的“水解—好氧”生物处理工艺, 已取得了明显的
【7】环境效益和经济效益。工艺流程见图2。而华润印染厂恰恰就是采用此种工艺，
让印染废水通过一整套这样的装置，使得印染所产生的废水达到排放标准，对环境做出了巨大的贡献。
图2
第六章 结语
综上所述，纺织工业是咸阳的支柱产业，然而，纺织工业也是产生废水的大户。纺织工业废水主要产生于印染和化纤两个行业,其中以印染废水污染最为严重,占到整个行业废水排放的80%。印染废水是一大类工业废水,成分极其复杂,差异性很大,难以净化处理。尤其是近年来随着印染加工新技术工艺和染料助剂新品种的不断发展,使废水处理难度进一步加剧,造成水体污染愈加严重，给环境和水资源造成了严重的威胁。然而咸阳并不是一个水资源充沛的城市，因此纺织工业的水污染对于咸阳的可持续发展具有深远的意义。
可喜的是，我们可以看到随着社会的进步与经济的发展，人们越来越重视水资源的保护。污水的处理技术日新月异的提高，有责任感的企业也纷纷将污水处理提上日程，一个个先进的污水处理装置开始在工厂运行，比如上章提到的华润印染厂。有了政府的支持和企业的觉醒，相信咸阳的水资源将更加清洁，明日的咸阳会更加富饶，更加美丽。
参考文献
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[2]冯金，刘科伟，郝金伟. 城乡统筹视角下咸阳市水资源可持续利用研究. 地下水，2011,1.
[3]咸阳市纺织工业发展现状分析.
[4]印染废水处理方法的进展. 印染，2004, 22
[5]陈金坤. 纺织行业的清洁生产初探. 污染防治技术，1996,12.
[6]俞亦政. 21世纪纺织行业所面临的水环境问题及对策. 2005.
[7]印染废水处理工艺浅析.