Оценка качества сточных вод и потенциала повторного использования промывочной воды в отделке денима на основе процессов: масштабируемая рамочная модель кругового управления водными ресурсами

Почему деним и вода — одна история

Большинство из нас думают о том, как джинсы выглядят и ощущаются, а не о том, сколько воды они используют или загрязняют. Между тем каждую выцветшую складку и потертость на паре джинсов получают в процессе стирок, которые расходуют большие объемы пресной воды и отправляют окрашенные, насыщенные химикатами сточные воды в сток. В этом исследовании рассмотрена работа реальной фабрики по производству денима в Тунисе, чтобы выяснить, на каких этапах образуется самая грязная вода, как меняется её качество на каждом этапе и какая доля этой воды может быть достаточно очищена простым ополаскиванием и разумным повторным использованием, чтобы сократить потребность фабрики в пресной воде.

Прослеживание воды по линии обработки денима

Исследователи отслеживали стоки через шесть ключевых этапов отделки денима: подготовка изделий к окрашиванию, сама покраска, стоунвошинг, отбеливание, нейтрализация остатков отбеливателя и окончательное мыление. На каждом этапе они брали пробы в течение нескольких недель и измеряли базовые показатели, такие как кислотность, мутность, растворенные соли, органическое загрязнение и цвет. Вместо того чтобы рассматривать все сточные воды как единую смешанную струю, они рассматривали каждый этап как отдельный источник, признавая, что то, что выходит из ванны для окрашивания, сильно отличается от того, что покидает барабан для отбеливания или стоунвошинга. Такой поэтапный подход позволил точно определить, какие части линии дают наибольшие всплески загрязнения, а какие уже производят относительно чистую воду.

Превращение множества измерений в один ясный сигнал

Чтобы разобраться во всех цифрах, команда адаптировала инструмент, называемый Индексом качества воды, который объединяет несколько измерений воды в одну оценку. Более низкие баллы указывают на более чистую воду, а более высокие — на воду, слишком грязную для повторного использования без серьёзной очистки. Они выбрали пять ключевых показателей, наиболее важных для повторного использования на фабрике и для местных норм: органическая нагрузка, взвешенные частицы, кислотность и солесодержание. Для большинства этапов одно число отражало, насколько вода отклонялась от рекомендуемых пределов, а исследователи также сгруппировали оценки в простые диапазоны — от отличного до непригодного. Для воды после отбеливания один компонент мешал обычному лабораторному тесту на органическое загрязнение, поэтому индекс для этого потока опирался на оставшиеся надежные измерения и интерпретировался с осторожностью.

Где сточные воды бьют сильнее всего

Измерения на фабрике показали, что не все этапы обработки денима одинаково вредны. Вода после подготовки к окрашиванию оказалась удивительно чистой, попав в категорию, которую авторы отнесли к хорошему качеству и пригодной для прямого повторного использования или безопасного сброса. Напротив, стоунвошинг, отбеливание, нейтрализация и мыление часто давали сильно окрашенные и более солёные потоки с органической нагрузкой, значительно превышающей национальные пределы. Нейтрализация, применяемая для удаления остаточного хлора после отбеливания, выделялась как основная «горячая точка» загрязнения: показатели качества воды там были в худшей категории даже после полоскания. Эти выводы показывают, что нацеливание усилий на несколько критических этапов может дать гораздо больший эффект, чем единообразная обработка всех стоков фабрики.

Переосмысление промывочной воды как ресурса

Поскольку за каждой влажной обработкой следуют одно или два ополаскивания, команда затем изучила, как менялось качество воды до и после этих ополаскиваний. На большинстве этапов уровень загрязняющих веществ резко падал от основной ванны к первому ополаскиванию и снова ко второму, иногда сокращая суммарный показатель загрязнения примерно на 70 процентов. В нескольких случаях вода второго ополаскивания достигала уровней качества, признанных хорошими или по крайней мере приемлемыми для повторного использования. Исходя из этого, авторы наметили «каскадную» схему, при которой относительно чистая промывочная вода с одного этапа подается в следующий совместимый процесс, а пресная вода добавляется только там, где этого требует качество продукта. Их расчёты показывают, что такая схема может сократить потребление пресной воды на фабрике по производству денима почти на две трети, одновременно уменьшая объём сточных вод, направляемых на внешнюю очистку.

Что это значит для вашей следующей пары джинсов

Для неспециалистов главный вывод в том, что большая часть воды, используемой для отделки денима, не обязательно должна расходоваться однократно. Тщательно измеряя качество воды на каждом этапе и перенаправляя более чистые промывные воды обратно в процесс, фабрики могут сохранить тот же уровень качества продукции, при этом потребляя гораздо меньше воды из рек и водоносных горизонтов. Исследование предлагает практическую дорожную карту, которую другие фабрики по выпуску денима и текстильные предприятия могут адаптировать, особенно в засушливых регионах, чтобы двигаться к круговой модели, где вода используется, очищается внутри предприятия и используется снова, а не быстро выбрасывается.

Цитирование: Hamdi, R., Mahjoubi, N. Process based assessment of wastewater quality and rinse water reuse potential in denim finishing: a scalable framework for circular water management. Sci Rep 16, 14710 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51562-3

Ключевые слова: сточные воды денима, повторное использование промывочной воды, текстильная промышленность, индекс качества воды, круговая вода