Rening av avloppsvatten från färgning och efterbehandling inom textilindustrin

• 1. Utsläpp av avloppsvatten vid färgning och efterbehandling inom textilindustrin
• 2. Egenskaper hos avloppsvattnet som genereras vid färgnings- och efterbehandlingsprocesser
• 3. Behandlingslinje för avloppsvatten från färgning och efterbehandling
• 4. Slutsats

1. Utsläpp av avloppsvatten vid färgning och efterbehandling inom textilindustrin

Färgnings- och efterbehandlingsanläggningarna inom textilindustrin ger material, fibrer och tyger färg, struktur och funktionella egenskaper genom en rad fysiska och kemiska processer, bland vilka ingår:

1. Förberedelse av tyget: Man utför processer som avfettning, avskalning och blekning, i syfte att avlägsna naturliga föroreningar (fetter, vaxer, pektiner) och rester från spinnprocessen. För detta används tvättmedel, alkalier och oxidationsmedel.
Avloppsvattnet från dessa processer har ett högt pH-värde och en hög koncentration av suspenderade fasta ämnen (TSS). Vid blekningsprocessen kan rester av oxidationsmedel som H₂O₂ förekomma.

2. Färgning: Detta är det steg där tyget färgas med hjälp av färgämnen och kemiska hjälpmedel. Det krävs stora mängder vatten för färgbad och sköljningar. Det avloppsvatten som uppstår har en intensiv färg på grund av läckage av färgämnen, hög salthalt, högt COD-värde och variationer i pH-värdet. Det innehåller även andra föroreningar såsom dispergeringsmedel, fixeringsmedel och, i vissa fall, spår av metaller.

Färgämnen är de mest förorenande avfallsämnena, eftersom de har en stor inverkan på miljön:

• De minskar syrehalten i vattendragen genom att blockera ljuset, vilket leder till syrefattiga förhållanden.
• De är mutagena och cancerframkallande ämnen för djur och människor.
• De är giftiga för växter eftersom de hämmar fotosyntesen.
• Höga halter av SDT leder till en ökad salthalt och förändrar vattnets naturliga pH-värde.

3. Tryckning: Tryckning innebär att man applicerar mönster eller motiv med hjälp av färgämnen. Processen omfattar fixeringssteg och efterföljande tvätt. Tvätten efter tryckningen ger upphov till avloppsvatten som innehåller pigment, förtjockningsmedel, bindemedel och lösningsmedel. Vattnet har en hög halt av organiska ämnen, färg och suspenderade fasta ämnen, samt föreningar som är svåra att bryta ned biologiskt.

4. Efterbehandling: Denna process ger materialet specifika egenskaper, såsom mjukhet eller vattentäthet. Man använder hartser, mjukgörare och andra efterbehandlingsmedel, följt av torkning och värmehärdning.

Avloppsvattnet från efterbehandlingen innehåller hartser, mjukgörare, silikoner och impregneringsmedel, syntetiska organiska föreningar samt rester av katalysatorer, vilket ger ett högt COD-värde, och dessutom förekommer resterande färg.

2. Egenskaper hosavloppsvattnet som uppstår vid färgnings- och efterbehandlingsprocesserna

Avloppsvattnet från dessa anläggningar kännetecknas av:

• Hög halt av organiskt material (COD och BOD) som ofta är svårnedbrytbart
• Färgning
• variabelt pH-värde
• Upplösta salter
• Suspenderade fasta ämnen
• Beständiga organiska föreningar
• Förekomst av tungmetaller och giftiga föreningar.

Det är avloppsvatten som orsakar miljö- och driftsproblem, både i mottagande miljöer och i reningssystemen.

• Problem som beror på förändringar i pH-värde och salthalt.
• Förekomsten av intensiv färg minskar ljusgenomsläppet vid utsläppsplatserna, vilket påverkar fotosyntesen och de akvatiska ekosystemen. 
• Den höga organiska belastningen (COD/BOD) förbrukar upplöst syre, vilket kan leda till syrefria förhållanden, eutrofiering och dödlighet bland djurlivet.
• Vissa av de färgämnen och kemikalier som används i dessa processer är giftiga eller svårnedbrytbara.

Avloppsvattnet från färgnings- och efterbehandlingsprocesserna inom textilindustrin har en extremt varierande sammansättning, med värden som ligger inom de intervall som anges i följande tabell:           

PARAMETER	ENHET	SAMLING
pH	–	6 – 11
Temperatur	°C	25–45
COD	mg/l	800 – 3 000
DBO5	mg/l	200 – 800
SST	mg/l	100 – 600
TDS	mg/l	1 500 – 8 000
Oljor och fetter	mg/l	10 – 100
Klorider	mg/l	300 – 2 000
Sulfater	mg/l	200 – 1 500
Metaller	mg/l	1 – 10
Ytaktiva ämnen	mg/l	5 – 50
Totalt kväve	mg/l	10–50
Totalt fosfor	mg/l	2 – 15

Vattenförbrukningen inom textilindustrin uppskattas till mellan 80 och 150 liter per kilogram bearbetat tyg. Mängden vatten som används vid tillverkningen av kläder varierar beroende på fibertyp (bomull, ull, nylon, polyester osv.) och den utrustning som används i de olika processerna.

Industriellt avloppsvatten innehåller en stor mängd ämnen som inte är biologiskt nedbrytbara och som kvarstår i miljön, särskilt i vattenmiljön. De pigment som används är mycket förorenande, eftersom de är tillverkade för att ha lång livslängd och vara motståndskraftiga mot biologisk nedbrytning.

3. Behandlingslinje för avloppsvatten från färgning och efterbehandling

Avloppsvattnet från textilfärgnings- och efterbehandlingsanläggningar är utformat för att avlägsna färgämnen, organiskt material, suspenderade fasta ämnen och andra föroreningar som överskrider de gränsvärden som fastställs i gällande avloppsvattenlagstiftning (N, P, metaller m.m.).

Den vanligaste reningsprocessen för detta avloppsvatten består av följande steg:

3.1. Förbehandling

• Galler och silar för att kvarhålla grova fasta partiklar.
• En homogeniseringsbehållare som utjämnar flödet och föroreningsbelastningen samt gör det möjligt att justera pH-värdet.

3.2. Fysikalisk-kemisk behandling 

• Koagulering-flockning med aluminium- och järnsalter samt polymerer (polyelektrolyter).
• Flotation med upplöst luft (DAF) för att separera fasta ämnen.

3.3. Kemisk oxidation

Ibland används kemiska oxidationsprocesser med hjälp av oxidationsmedel (ozon, peroxid, Fenton) och lämpliga katalysatorer (Fe, Cu) för att bryta ned svårnedbrytbara organiska föreningar, såsom färgämnen och pigment. På detta sätt minskas längden på de bildade kedjorna, vilket gör dem mer biologiskt nedbrytbara och underlättar den biologiska verkan i den efterföljande behandlingen.

OXIDERINGSTEKNIK	PRESTANDA
TiO2/UV/H2O2	Färgborttagning på mellan 65 och 100 %. 60 % av det totala organiska kolet (TOC) avlägsnas.
OzonbehandlingO3	Avlägsnande av >95 % av färgen. Avlägsnande av >60 % av DQO.
H₂O₂i subkritiskt vatten (150–200 °C)	Fullständig eliminering av färg och DQO
OHP medH₂O₂och katalysatorer (Fe, Cu)	Fullständig borttagning av färg och DQO vid 104 °C
Fenton-processen (Fe(II) +H₂O₂)	Avlägsnande av >96 % av färgen. Avlägsnande av 40 % av TOC.
Elektro-Fenton	Fullständig färgborttagning. 89 % av DQO avlägsnas.
Elektrokemisk oxidation (elektrolytisk cell)	Avlägsnande av >95 % av färgen. Avlägsnande av >95 % av DQO.3.

3.4. Biologisk behandling

Det är vanligt att använda biologiska membranreaktorer (MBR) på grund av deras höga effektivitet när det gäller att minska halten av totala suspenderade fasta ämnen och färg. Systemet kan inkludera anoxiska/aeroba zoner för att avlägsna kväve och kalium, om halterna av dessa ämnen överskrider utsläppsgränserna.

3.5. Tertiär behandling (vid behov)

En tertiär rening är nödvändig om man vill återanvända vattnet eller när utsläppskraven är mycket stränga. De vanligaste teknikerna är:

• Adsorption med aktivt kol (FCA)
• Halvgenomsläppliga membran (nanofiltrering eller omvänd osmos)
• Slutdesinfektion (_O3,_Cl2O2, UV-strålning)

3.6. Hantering av slam

Slammet från den primära och biologiska reningen avvattnas i en filterpress för att minska kostnaderna för transport och deponering, och hanteras sedan som avfall.

Ibland innehåller det avfall som uppkommer pigment som kan återvinnas och utnyttjas.

Schema över en reningsanläggning för avloppsvatten från färgning och efterbehandling inom textilindustrin

En korrekt utformad och dimensionerad anläggning ska uppfylla följande mål:

• Anpassa avloppsvattnet så att det uppfyller utsläppsgränserna.
• Återanvända vattnet i olika tillverkningsprocesser för textilprodukter (tvätt, färgning, värmebehandling) samt vid rengöring, bevattning m.m.
• Återvinna råvaror som är upplösta i avloppsvattnet, såsom pigment eller färgämnen (möjligt vid hantering av avskilt slam).
• Minska driftskostnaderna för produktionsprocessen.
• Minska den miljöpåverkan som företagens verksamhet medför.

4. Slutsatser

Färgnings- och efterbehandlingsprocesser inom textilindustrin ger upphov till avloppsvatten med hög organisk belastning, intensiv färg, hög salthalt, komplexa kemiska föreningar och stor variation. Dessa avloppsvatten har varierande pH-värde och innehåller suspenderade fasta ämnen, ytaktiva ämnen, salter och, i vissa fall, tungmetaller och svårnedbrytbara ämnen.

Dess miljöpåverkan omfattar syreförbrukning i mottagande vatten, toxicitet för vattenlevande organismer och problem i reningssystemen.

För behandlingen används en kombinerad produktlinje som omfattar:

• Förbehandling (siktning och homogenisering med pH-justering)
• Fysikalisk-kemisk rening (koagulering–flockning och flotation med upplöst luft, DAF).
• Ibland, när DQO inte kan brytas ned genom den biologiska processen, används avancerade oxidationsmetoder som ett försteg.
• Biologisk rening med membran (MBR) för att minska halten av organiskt material och, vid behov, tertiär rening såsom filtrering eller membranrening. Syftet är att avlägsna färg, fasta ämnen och föroreningar, uppfylla utsläppskraven och, i många fall, underlätta återanvändningen av vattnet.

Litteraturlista och källor

Behandling och återanvändning av avloppsvatten från textilindustrin

Avloppsrening inom textilindustrin: En heltäckande guide till en hållbar process | Instituto del Agua