解决环境污染必须推行环保上浆
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摘要：介绍了PVA上浆对环境、节能减排、印染质量的影响，PVA上浆使印染厂污水处理成本大大提高。我国自主研发环保浆料的各项性能都由于PVA，不仅能完全取代PVA浆料，而且性价比已处于世界先进水平。为尽快推行环保上浆实现清洁生产、保证全面完成“十二五”各项指标，提出几点建议。
关键词：PVA浆料；环保上浆；环境污染
中图分类号：TS103.846 文献标志码：B
Promoting Eco-friendly Sizing Technology： A Solution for Solving Environmental Pollution Problem
Abstract： The influence of PVA sizing on environment， energy-saving and discharge reduction as well as printing and dyeing quality is discussed in this paper. Using PVA sizing can significantly increase the wastewater treatment costs of printing & dyeing plants. Domestically-developed eco-friendly sizes have better properties than PVA and world-leading price/performance ratio. They can be used as substitutes for PVA sizes. In order to promote eco-friendly sizing technology， so as to realize cleaner production and reach the goals of the “12th Five-year Plan”， the author gave some suggestions.
Key words： PVA size； eco-friendly sizing； environmental pollution
PVA浆料在我国已使用了几十年，但在20世纪90年代初就已被世界公认为不洁浆料，采用环保浆料上浆已成为全球共识。欧盟已有不少国家早已明确禁止使用PVA上浆，但我国对采用环保上浆的进展却十分缓慢。
我国环保上浆进展缓慢的主要原因是纺织厂领导缺乏推行环保上浆的内在动力，他们对PVA上浆造成环境污染和后道印染的危害认识不足，而对PVA浆料的优点却念念不忘。使用几十年的PVA上浆，已掌握了丰富的应用经验，要更换新的、不熟悉的环保浆料，在没有经济利益驱动的情况下，一般织造厂是难以接受的。部分纺织厂领导又错误地认为影响环境污染是印染厂的事，没有意识到PVA上浆是导致环境污染的罪魁祸首。尽管棉纺织行业协会早在20世纪90年代就提出不用PVA上浆，至今已过去17年，由于棉布产量的大幅度增长，用于上浆的PVA却由1997年的 6 万 ～7 万t/a增加到目前的20万t/a左右，对印染及环境造成严重危害。
笔者在2013年环保年会上再次呼吁印染厂采用“环保上浆”的坯布，以大力降低印染废水CODcr，衷心希望棉纺织和印染行业协会的领导能重视这项浆纱工艺的改革，以促使织造厂能及早推行环保上浆工艺，实现纺织行业的清洁生产，确保我国环境不受或少受污染，造福子孙后代。
1 PVA上浆对印染行业的危害
1.1 PVA上浆对环境的危害
PVA是生物降解性很差的高分子聚合物。印染厂使用PVA上浆的坯布，退浆后的废水含有大量很难降解的PVA，其有机污染物的含量很高，COD可达4 000 ～ 8 000 mg/ kg，有时甚至超过10 000 mg/kg，这是印染厂废水中COD大量上升的主要原因，对环境的危害很大。山东华纺曾于2007年开始组织16家坯布供应厂提供无PVA坯布，结论是使用无PVA坯布比含PVA坯布的CODcr降低50%以上。正如《“十二五”纲要》中指出的，在我国39个工业行业中，纺织工业的化学耗氧量（CODcr）排放量的占比呈增加趋势，不能与全国工业排放COD总量每年明显下降所同步，这必须引起纺织全行业的高度重视。根据该《纲要》公布的数字：2010年全国工业排放CODcr总量从2005年的493.2万t已降到355万t，降低了28%，而纺织工业COD的排放量却从2005年的42.4万t增加到45.3万t，增加了7.3%，这样造成纺织工业COD的排放量从全国第四位上升到第二位。在整个纺织工业排放的45.3万t COD中2/3是由印染厂仍在大量采用PVA上浆的坯布排放的。这些坯布按棉布产量400亿m计算，PVA用量达20万t，这些坯布经印染厂加工退浆后排放的COD达36万t，占2010年COD排放总量45.3万t的79.5%。这里特别要提出的是，当年棉纺织行业协会负责浆料生产应用部的魏焕卿高工是坚持要采用无PVA上浆的大方向，这为推行无PVA上浆奠定了基础。但由于种种原因使无PVA上浆的进展缓慢，而导致纺织工业COD的排放总量落后于其他行业的局面。特别在2009年的浆料会议上，有些专家正式提出了对推行无PVA上浆的不同看法，认为现在还没有一种浆料能完全取代PVA，致使不少织厂加深了对推行无PVA上浆的顾虑。他们把存在的问题绝对化，对已能完全取代PVA的环保浆料视而不见，又不去研究分析自己观点上的片面性，加上领导的决心不大，而造成目前的局面。笔者完全同意在浆料会议不少代表的发言，采用环保上浆符合改革的大方向，推行无PVA上浆不是技术问题，而是政府、协会和企业领导的决心问题。
1.2 PVA上浆对节能减排的影响
我国PVA绝大多数是用乙炔法生产，这种生产工艺不仅能耗高，而且对环境的破坏是非常严重的。以纺织上浆PVA用量20万t/a计，能耗和排放是相当可观的。
（1）20万t PVA耗用标准煤88万t/a。①生产 1 t PVA要耗用电石 1 t多，每吨电石用电高达3 400 kW・h，用电石生产 1 t PVA要用电610 kW・h。20万t PVA总耗电=20×（3 400+610）=80 200万 kW・h，每度电耗煤0.4 kg计，用煤量达32万t/a；②生产 1 t PVA要消耗21 t蒸汽，每吨蒸汽用煤0.133 t计，20万t PVA用煤量=20×（21×0.133）=56万t/a。两项合计节约标准煤88万t，占全国“十二五”规划节能 3 亿t标准煤的0.3%。
（2）20万t PVA排放化学需氧量（COD）36万t，占全国“十二五”规划新增削减能力420万t总量的8.6%，占纺织工业2010年排放化学需氧量45万t的80%。
（3）加重污染空气的排放量，加剧雾霾天气的横行。①二氧化碳排放量：88万t耗标准煤一年排放二氧化碳=88×2.493=219万t，生产20万t电石排放一氧化碳=20×0.55=11万t；②88万t耗标准煤一年排放二氧化硫=88×0.075=6.6万t；③88万t耗标准煤一年排放氮氧化物=88×0.037 5=3.3万t；④烟尘排放量：88万t耗标准煤一年排放烟尘=88×0.009 6=8 500 t；生产20万t电石排放粉尘=20×6%=1.2万t。
1.3 PVA上浆对印染质量的影响
选用PVA上浆的坯布是较难退浆的，PVA遇碱时分子中的乙烯基会发生水解，其水溶性又很差，洗下的PVA浆料又会重新凝聚沾到织物上，这给染整加工增加了许多困难，不仅影响织物的毛效（采用滴水试验，PVA上浆的坯布退浆后，水滴消失时间几乎是用无PVA上浆胚布的两倍；用渗透法测量水滴，同样也是两倍以上），而且阻碍染化料助剂与纤维的接触，增大了染化料助剂的耗用量；特种整理其品级能从用PVA上浆坯布的 2 ～ 3 级提高到 4 ～ 5 级；在还原氧化皂洗工序中，如退浆不净，其残留的浆液也会参与反应，会影响色光和深度差异；由于退浆不净，布面上带有浆斑，染色后就形成色差、色花、色牢度下降、斑渍、光泽不匀、整理效果差等疵病，严重影响产品质量，特别对一些敏感的深色会产生布面发花现象；漂白产品的白度甚至会泛黄；影响印染成品手感和柔软度外，外观质量也会影响。
根据实践，采用环保上浆后，退浆温度还可降低，能降多少各厂条件不一样，据有的印染厂实践用水量可减少20%左右，这为节能减排提供了新的途径。
1.4 PVA上浆使印染厂污水处理成本大大提高
随着国家对环保力度的加大，2008年1月起实施《太湖地区重点工业行业主要水污染物排放限值》规定，其中COD排放值由100 mg/L降为80 mg/L，再降为60 mg/L，从而使污水处理成本大大提高，不计污水处理设施的2 500元/t外，仅运行费用就难以承受。COD的初始浓度为1 500 ～ 2 000 mg/L，据有关资料估算，如处理达到100 mg/L则需费用 2～ 2.05元/t，达到80 mg/L则费用为 3 ～ 5 元/t，如处理降为60 mg/L则处理费用要增加到 8 ～ 10元/t（2008年的价格），按目前物价其费用还要增加。根据江苏盛泽镇污水厂2013年提供的资料：排放污水的COD浓度在1 000 mg/ L以下，每吨污水收费为3.2元/t，1 001 ～ 1 100 mg/L要收费 4 元/t，1 101 ～ 1 200 mg/L收费4.8元/t，1 201 ～ 1 300 mg/L收费5.5元/t，1 301 ～ 1 400 mg/L收费6.3元/t，1 401 ～ 1 500 mg/L收费7.2元/t，如4 000 mg/L以上则协议价为10元/t。一个中型规模的印染厂每天排放污水5 000 t，则每天处理费用高达 5 万元，每年以300天计算，则每年污水处理就要花费1 500万元，任何企业都难以承受。如果采用环保上浆COD以减少50%计算，则一年至少可节约污水处理费800万元左右。另据苏州佳瑞丰特润印染厂提供的资料（一条特润生产线），每天污水处理量为500 ～ 700t，COD为2 500 mg/kg，生化+物化处理费用5.5元/t，处理结果为500 mg/kg以下，每天处理费用3 850元，每年污水处理费用为115.5万元，如采用环保上浆则一年可节约处理费用60万元左右。
为此印染厂对纺织厂关于坯布上浆问题提出如下要求：（1）采用环保上浆（无PVA上浆），这对提升环境保护水平、提高印染产品质量、节能减排、减少污水处理费用等具有重要意义；（2）尽量避免多组分的浆料，有利于印染厂的退浆；（3）尽量少加或不加油蜡物质，如必须加，应选择溶解性好的蜡质；（4）在保证经纱强力和耐磨性能的前提下尽量减少上浆量；（5）尽早在短期内实现以环保浆料完全取代PVA浆料上浆的坯布，实现清洁生产为纺织面料符合生态要求打下基础。
2 我国自主研发的环保浆料不仅能完全取代PVA浆料，而且性价比已处于世界先进水平
中国棉纺行业协会于20世纪90年代在南昌浆料浆纱年会上，遵循中央制订的基本国策结合国际纺织品贸易中提出不用PVA浆料上浆的要求，提出了上浆不用PVA的战略目标。经过10多年坚持不懈的努力，苏州天华企业发展有限公司和有关纺织企业共同努力，成功地开发出高性能变性淀粉PR-Su，其上浆性能已超越了PVA浆料。
2.1 高性能变性淀粉PR-Su对纤维的粘结性能已超越
PVA
用50%PR-Su与50%常规变性淀粉混合后的浆液，与纯PVA溶液对纤维的粘结性能进行对比，其浓度同为1%，其测试数据见表 1。
PVA如混用等量常规变性淀粉后，则它的粘结性就会明显下降，故PR-Su高性能变性淀粉对纤维的粘结性能已超越PVA。
2.2 浆膜的耐磨性能也已超过PVA
用50%PR-Su与50%常规变性淀粉混合后的浆液与纯PVA溶液对浆膜的耐磨性能进行对比，其浓度同为1%，其测试数据：PR-Su∶常规变性淀粉=1∶1混合浆膜的耐磨性0.291 mg/cm2，PVA浆膜的耐磨性0.467 mg/cm2。
从测得数据分析，高性能变性淀粉的耐磨性能已超过PVA浆料的0.176。
2.3 高性能变性淀粉浆膜的撕裂强度只有PVA的5%
用50%PR-Su与50%常规变性淀粉混合后的浆液与纯PVA溶液对浆膜的撕裂强度进行对比，其浓度同为1%，测试数据：PR-Su∶常规变性淀粉=1∶1混合浆膜撕裂强度1.78 N/mm2，PVA浆膜撕裂强度28.70 N/mm2。
从数据分析看出，高性能变性淀粉与常规变性淀粉混合浆膜撕裂强度仅为PVA浆膜的5%，所以浆纱干分绞阻力小，再生毛羽少，分绞断头少，浆轴并绞头少，好轴率高。
2.4 淀粉与PVA的浆膜断裂伸长差异巨大
淀粉与PVA的浆膜断裂伸长差异巨大，对浆纱性能产生明显影响。用50%PR-Su与50%常规变性淀粉混合后的浆液与纯PVA浆膜断裂伸长的对比测试数据：PR-Su∶常规变性淀粉=1∶1混合浆膜断裂伸长3.51%，PVA浆膜断裂伸长258.97%。
从数据进行分析，由于PVA浆膜的断裂伸长高达200%以上，在织造时当浆纱伸长超过5%时，浆纱已断裂，而PVA浆膜还没有受到多少力，所以PVA浆膜是不能有效地帮助浆纱抵御拉伸载荷，而高性能变性淀粉浆膜的断裂伸长（4%左右）接近纱线的断裂伸长，所以它能够全力以赴地帮助浆纱抵御拉伸载荷。经常会出现纯淀粉浆纱的机械性能全面优于用PVA上浆的浆纱，故PR-Su的浆纱增强率和减伸率均优于PVA上浆。
2.5 环保浆料的生物降解性也优于PVA浆料
2012年中国棉纺行业协会到用户工厂现场采集的浆料样品，经编号后送第三方权威检测机构的检测结果见表 2。
表 2 的BOD5 /CODcr为0.462，说明环保浆料PR-Su的降解性能良好。
2.6 生产实例
以60S普梳纱的PVA上浆和环保上浆的实际生产为例进行比较，浆纱工艺的比较见表 3，测试情况见表 4。
从测试的数据分析看，以60S普梳纱的PVA上浆和环保上浆的实际生产指标进行比较：环保上浆退浆率较PVA浆纱降低了10.7%，回潮率提高了30.9%，浆纱的平均强力提高了4.8%，浆纱的强力CV值降低14.5%；断裂伸长率提高了15.4%，浆纱最低断裂伸长提高了32.1%，浆纱断裂伸长CV值降低23.8%；织机经纱断头降低了5.9%。
2.7 与国外浆料的比较
当天华公司的环保浆料在日资企业的T/C 65/35 45S产品上浆成功的消息传到日本后，日本组织了环保浆料厂商到该工厂进行了多次试验，最终效果仍差于苏州天华公司的环保浆料（表 5）。
从表 5 对比数据分析：天华公司的环保浆料上浆优于回收PVA浆料和日本环保浆料，不仅织机效率最高，而且成本最低，故判断天华公司环保浆料的性价比已处世界领先水平。
2.8 纯棉产品推行环保上浆的成绩
纯棉产品推行环保上浆成绩比较突出，大部分指标都已超过PVA上浆，几家纺织企业纯棉产品的浆纱质量、织造效果和用浆成本见表 6。
2.9 涤棉产品推行环保上浆的成绩
在推行环保上浆涤棉产品的过程中，浆纱质量、织造效果和用浆成本成绩比较突出的几家纺织企业详见表 7。
从上述所列举的数据说明了采用环保上浆后其浆膜撕裂强度仅为PVA浆膜撕裂强度的5%左右，这对原纱强力差的浆纱质量提高更为明显，所以织造生产基本能保持原有水平，平均还有所提高，而且用浆成本明显下降。经计算环保上浆后纯棉产品的毛羽降低率平均由58%可提高到88%，纯棉的用浆成本平均可降低13.3%，而涤棉的用浆成本则平均可降低21.7%，高难度纯棉产品织机经纱断头平均可降低38.3%，涤棉织机断头率平均可降低43.6%，高难度纯棉产品织机效率平均可从89%提高到90%，涤棉织机效率平均可从86.4%提高91.9%。实践证明环保上浆还可减少织造疵点，尤其是浆斑等疵点可消失。纯棉的下机一等品率平均可从89%提高到90%，涤棉的下机一等品率平均可从72.6%提高到83.4%。而且推行环保上浆还可节约能源，煮浆时间可缩短，浆槽温度可降低，浆纱回潮率可提高2% ～ 3%，在相同浆纱速度条件下，烘筒温度可降低30℃左右。因此推行环保上浆对我国纺织行业可持续发展和国家的环境保护事业可作出极其重要的贡献。
3 尽快推行环保上浆实现清洁生产，保证全面完成“十二五”各项指标
尽快推行环保上浆实现清洁生产，保证全面完成“十二五”各项指标特，提出以下几点建议。
3.1 对推行环保上浆的两点建议
（1）“上浆的概念”取消“不用PVA上浆”的提法统一讲“环保上浆”比较合理，为了防止用其它不是环保浆料来取代PVA，如聚酯浆料目前还未明确为不洁浆料，目前用于上浆的聚酯浆料用量增加很快，要引起重视。聚酯浆料不仅CODcr值高，降解后的“对苯二甲酸”降解性差，而且具有毒性，对人类的皮肤、眼睛、呼吸道有刺激作用，对动物有突变致缺陷作用，对照我国新生儿缺陷率高达5%的惊人数字，不得不引起对聚酯浆料的重视。
（2）对推行环保上浆的浆纱专家组成员需要加强，建议增加推行环保上浆效果显著的工厂领导和积极推广环保上浆工程技术人员参加，以帮助环保上浆做得好的工厂总结经验，指导推广环保上浆。
3.2 要充分调动纺织厂推行环保上浆的积极性，必须
制订好有关政策法规
（1）运用税收政策对使用不洁浆料的单位征收100% ～200%的环境保护税，以调动织厂推行环保上浆的积极性；
（2）合理协调纺织厂与印染厂的利益分配，印染使用环保上浆的坯布可节省和降低印染污水的处理成本，可相应提高环保上浆坯布的价格；
（3）对推行环保上浆作出巨大贡献的单位国家应给予奖励，可授予“全国环保上浆”先进单位，同时给予适当减免税收，以资鼓励；
（4）鉴于目前浆料市场的混乱，应由工商管理部门加强浆料市场管理，并制定对假冒伪劣产品从严从重惩处的细则。
3.3 纺织厂和印染厂联合起来用市场经济法则来解决
环保上浆的坯布供应
（1）棉纺行业协会已开始筹备“无PVA织物”认证工作
2013年纺织浆料浆纱年会上，着手筹备“无PVA织物”吊牌活动，坯布外包装上吊有“无PVA织物”的吊牌，说明坯布是使用“环保浆料”上浆，确保坯布不含PVA，印染厂可以放心地使用无PVA织物的印染工艺。
① 织厂对所用浆料必须与浆料供应商签订浆料不含PVA的书面合同；
② 织厂确认坯布不含PVA，可向棉纺行业协会申报“无PVA织物”认证，由棉纺行业协会现场采样（坯布浆料），送权威检测机构测试，全部符合要求者通过认证，发放“无PVA织物”吊牌；
③ 吊有“无PVA织物”标识的坯布，负有相应的法律责任，一旦出现因含有PVA造成印染企业的经济损失，全部由坯布生产厂负责赔偿；
④ 织厂赔偿由PVA的浆料供应商全部负责。
（2）印染行业回应棉纺织行业“无PVA织物”认证的管理创新
① 棉纺织“无PVA织物”认证产品如能得到全面实施，对印染成品质量的提升、用水和能耗的降低、燃料助剂的节约、废水CODcr大幅度降低、对印染行业起着全局性非常关键的推动作用；
② 为确保“无PVA织物”认证制度的持久和不断完善，印染行业从制度创新着手，彻底解决织造推行“环保上浆”积极性问题（即织造只能创造社会效益不能创造自身经济效益的问题）；
③ 印染行业使用“无PVA织物”产生的经济效益，如何合理反馈至织物生产厂，成为纺织、印染行业管理创新的重要课题。
“无PVA织物”究竟能为印染产生多少经济效益？需要组织纺织、印染有关人员深入工厂认真测算，拿出“无PVA织物”能为印染产生的经济效益细账，包括“无PVA织物”印染废水CODcr降低幅度；“无PVA织物”退浆节能、节水效果；印染产品质量提升产生的效益。
④ 印染使用“无PVA织物”后产生的经济效益，反馈多大比例至织厂比较合理，有助于解决织厂推行“环保上浆”积极性问题。纺织行业花很大精力进行上浆的改革创新，应得到合理的回报和奖励，这对确保“无PVA织物”认证制度的持久和不断完善、解决织厂推行环保上浆的积极性非常重要，这部分奖励由印染厂增收的经济效益中支出，分配多少比例由两个行业共同协商解决。
4 结论
推行环保上浆是纺织印染行业实现清洁生产的重点工作，从“十一五”期间可持续发展的 5 个主要目标值的完成情况可看出，其中 4 个目标值都完成得很好，唯独主要污染物化学需氧量（COD）排放总量不仅没有完成降低10%的目标，还增加了7.3%，这是环保上浆进展不快的结果。由于使用污染源PVA的织厂不是退浆废液的排放单位，不承担排污责任，而承担排污责任都是后道的印染厂，而印染厂与织厂之间又不发生直接和固定的供需关系，必须经过布商这一中间环节，所以无法把排污责任落实到使用污染PVA的有关织厂。问题的关键是如何调动织厂推行“环保上浆”的积极性，笔者认为如果国家政府真正要重视“环保上浆”的话，只要明确对全面推行环保上浆的工厂，提前执行增值税从17%降为11%的减税政策，可以肯定，全国的织厂就会立即积极主动来推行环保上浆，纺织工业的COD排放总量就会明显下降，就能提前完成“十二五”的排放任务，从根本上解决纺织行业COD排放总量长期降不下来的大问题。
参考文献（略）