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        低水足跡紡織產(chǎn)品量化、評價(jià)與示范

        2022-02-24 10:25:58陳必林邱笑笑朱紫嫄王曉蓬王來力
        染整技術(shù) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:富營養(yǎng)化足跡面料

        陳必林 ,邱笑笑 ,朱紫嫄 ,王曉蓬 ,王來力

        (1.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院,浙江杭州 310018;2.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心,浙江杭州 310018;3.科學(xué)技術(shù)研究院,浙江杭州 310018;4.絲綢文化傳承與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化技術(shù)文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江杭州 310018)

        水足跡作為一種量化與評價(jià)生產(chǎn)活動造成的水環(huán)境負(fù)荷指標(biāo),在紡織工業(yè)水資源取用和廢水及污染物排放管理中得到關(guān)注和應(yīng)用[1]。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2014年發(fā)布了ISO 14046:2014《Environmental man?agement-Water footprint-Principles,requirements and guidelines》,該標(biāo)準(zhǔn)用于量化與水相關(guān)的“潛在環(huán)境影響”,并根據(jù)不同影響類型分為水稀缺足跡和水劣化足跡(富營養(yǎng)化、酸化、生態(tài)毒性和堿性化等)[2-3]?;贗SO 14046:2014標(biāo)準(zhǔn),何琬文等[4-5]對紡織服裝產(chǎn)品水足跡核算與評價(jià)中的方法論、框架、系統(tǒng)邊界、指標(biāo)體系等進(jìn)行了討論,并以絲綢產(chǎn)品為例進(jìn)行了分析評價(jià);任潔等[6-7]基于模塊化理論構(gòu)建了印染紡織品水足跡模塊數(shù)據(jù)庫,并分析了羊毛織物染整加工各工序的水足跡;朱菊香等[8-10]、楊伊朵等[11]、陳必林等[12]、劉思思等[13]、鞏小曼等[14]分別對黏膠纖維及其紡織品、絲綢服裝、麻紡織產(chǎn)品、滌綸印花面料、全棉毛巾生產(chǎn)加工階段的水足跡進(jìn)行了量化與評價(jià);陳芳麗等[15]、王克等[16]分別分析了中國和浙江省紡織工業(yè)中3個(gè)子行業(yè)對水資源環(huán)境的影響,結(jié)果都表明紡織行業(yè)對水資源環(huán)境的影響遠(yuǎn)大于紡織服裝服飾行業(yè)和化學(xué)纖維制造業(yè);任曉晶等[17]對紡織印染企業(yè)的水足跡變化趨勢進(jìn)行了評估,結(jié)果表明該企業(yè)的水稀缺足跡和水劣化足跡總體呈下降趨勢;此外,朱菊香等[10]、陳芳麗等[18]還提出了水堿性化足跡的概念,并分別選取黏膠紡織和染色生產(chǎn)工序進(jìn)行了示范研究。

        目前對于紡織領(lǐng)域的水足跡研究主要針對單個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品、企業(yè)的水足跡進(jìn)行核算與評價(jià)示范,尚無對低水足跡紡織產(chǎn)品的量化與分級評價(jià)。鑒于此,本研究基于水足跡理論,結(jié)合取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求,提出低水足跡紡織產(chǎn)品的概念和分級評價(jià)方法;以染色棉面料為評價(jià)對象,量化其各生產(chǎn)工序?qū)λY源環(huán)境的影響,并分析其低水足跡等級,為紡織產(chǎn)品的低水足跡認(rèn)證提供參考。

        1 低水足跡紡織產(chǎn)品

        1.1 低水足跡紡織產(chǎn)品的概念

        低水足跡紡織產(chǎn)品是指功能單位產(chǎn)品的各類水足跡值全部低于相應(yīng)低水足跡基準(zhǔn)線的紡織產(chǎn)品。低水足跡基準(zhǔn)線是基于現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的基準(zhǔn)水足跡值,主要是通過統(tǒng)計(jì)代表性企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)限值條件下的達(dá)標(biāo)情況來確定。通過對取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)編制說明的企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可知,達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中新建企業(yè)廢水污染物排放限值的企業(yè)數(shù)約為30%,因此選定新建企業(yè)的取水定額、廢水污染物排放限值作為低水足跡基準(zhǔn)線的量化與評價(jià)依據(jù)。

        1.2 核算、評價(jià)與分級方法

        1.2.1 水足跡的核算與評價(jià)方法

        紡織產(chǎn)品的水足跡核算與評價(jià)方法參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 07023—2021《紡織產(chǎn)品水足跡核算、評價(jià)與報(bào)告通則》。

        1.2.2 低水足跡的分級評價(jià)方法

        根據(jù)紡織產(chǎn)品的水足跡核算結(jié)果,低水足跡紡織產(chǎn)品可進(jìn)一步分級評價(jià)。

        低水足跡分級評價(jià)方法見式(1)。

        其中,Gi為各細(xì)分類別水足跡的低水足跡得分;i分別為水稀缺足跡、水富營養(yǎng)化足跡和水生態(tài)毒性足跡;WFben,i為基準(zhǔn)水足跡,主要參考現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中新建企業(yè)的限值;WFi為實(shí)測水足跡;WFmin,i為最小基準(zhǔn)水足跡,主要參考現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中先進(jìn)和特殊地區(qū)企業(yè)的限值。

        低水足跡的分級從低到高分為“銅”“銀”“金”和“白金”4個(gè)等級,低水足跡得分越大,低水足跡等級越高,如表1所示。

        表1 低水足跡等級劃分

        鑒于紡織產(chǎn)品的水足跡包括水稀缺足跡、水富營養(yǎng)化足跡和水生態(tài)毒性足跡等,同一紡織產(chǎn)品進(jìn)行低水足跡分級評價(jià)時(shí),細(xì)分類別水足跡的評級可能有所差異。為更好發(fā)揮水足跡理論在紡織行業(yè)水資源管理中的作用,采用細(xì)分類別低水足跡最低得分作為衡量紡織產(chǎn)品低水足跡的標(biāo)準(zhǔn),見式(2)。

        其中,Gcom為紡織產(chǎn)品低水足跡綜合得分;G1、G2和G3為各細(xì)分類別水足跡的低水足跡得分。

        2 低水足跡紡織產(chǎn)品分級評價(jià)示范

        選取染色棉面料進(jìn)行低水足跡紡織產(chǎn)品量化與評價(jià)示范,染色棉面料的取水量與廢水污染物排放量參考GB/T 18916.4—2012《取水定額第4部分:紡織染整產(chǎn)品》和GB 4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,廢水污染物排放量根據(jù)取水量的80% 計(jì)算[19]。

        2.1 系統(tǒng)邊界

        以1 t染色棉面料為功能單位,水足跡核算與評價(jià)的系統(tǒng)邊界如圖1所示。由圖1可以看出,主要的取水、廢水污染物排放階段為上漿、預(yù)處理、染色和印花階段,排放的廢水污染物主要為化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)和六價(jià)鉻[Cr(Ⅵ)]。

        圖1 染色棉面料水足跡核算與評價(jià)的系統(tǒng)邊界

        2.2 結(jié)果與討論

        2.2.1 染色棉面料水稀缺足跡

        染色棉面料各工序的水稀缺足跡核算結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出,染色棉面料各工序的水稀缺足跡從大到小為:染色、預(yù)處理、后整理、上漿。染色和預(yù)處理兩段工序消耗較多的新鮮水資源,其水稀缺足跡分別約占染色棉面料水稀缺足跡的43.15%和42.29%。后整理與上漿工序的耗水量較小,尤其是上漿工序的水稀缺足跡僅占染色棉面料水稀缺足跡的0.73%。

        圖2 染色棉面料各工序水稀缺足跡

        2.2.2 染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡

        染色棉面料各工序的水富營養(yǎng)化足跡核算結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出,染色棉面料生產(chǎn)造成水體富營養(yǎng)化的污染物為:COD、TN和TP;其中,TN對水富營養(yǎng)化足跡的貢獻(xiàn)最大,其次是TP和COD,分別約占染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡的56.87%、33.51%和9.62%。在4段工序中,預(yù)處理和染色工序的水富營養(yǎng)化足跡最大,分別約占染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡的42.67%和37.65%。造成預(yù)處理和染色工序水富營養(yǎng)化足跡較大的主要原因是兩段工序中使用大量的助劑和染料,導(dǎo)致生產(chǎn)工序廢水中的COD和TN量較多。

        圖3 染色棉面料各工序水富營養(yǎng)化足跡

        2.2.3 染色棉面料水生態(tài)毒性足跡

        染色棉面料各工序的水生態(tài)毒性足跡核算結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,染色棉面料各工序的水生態(tài)毒性足跡貢獻(xiàn)由大到小為:染色、預(yù)處理、上漿和后整理。在4段工序中,染色和預(yù)處理工序的水生態(tài)毒性足跡分別約占染色棉面料水生態(tài)毒性足跡的59.00%和33.48%,而上漿和后整理工序的水生態(tài)毒性足跡僅占染色棉面料水生態(tài)毒性足跡的6.35%和1.17%。

        圖4 染色棉面料各工序水生態(tài)毒性足跡

        2.2.4 染色棉面料低水足跡等級

        根據(jù)式(1)與式(2)核算出染色棉面料的低水足跡得分,并參照表1進(jìn)行低水足跡等級評定,結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出,染色棉面料低水足跡的等級劃分情況為:水稀缺足跡為“銅”級低水足跡,水富營養(yǎng)化足跡為“白金”級低水足跡,水生態(tài)毒性足跡為“金”級低水足跡,染色棉面料的綜合低水足跡評級為“銅”級。綜上可知,降低染色棉面料生產(chǎn)的水資源消耗,是提升其低水足跡水平的關(guān)鍵。

        圖5 染色棉面料低水足跡等級

        3 結(jié)語

        水足跡為紡織行業(yè)的水資源取用及廢水和污染物管理提供了新的思路,并應(yīng)用于紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的水資源消耗和廢水排放的環(huán)境影響評價(jià),設(shè)定低水足跡紡織產(chǎn)品的限值標(biāo)準(zhǔn)可以更好地發(fā)揮水足跡量化和評價(jià)工具的效果。本研究提出了低水足跡紡織產(chǎn)品的概念,構(gòu)建了低水足跡紡織產(chǎn)品分級評價(jià)方法,并以染色棉面料為例進(jìn)行了低水足跡紡織產(chǎn)品量化和評價(jià)示范,為低水足跡紡織產(chǎn)品的認(rèn)證提供參考,以通過市場手段推動紡織行業(yè)的節(jié)水減排。

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