目前，全世(shi)界(jie)粘膠(jiao)纖(xian)維產(chan)(chan)量(liang)占(zhan)化(hua)纖(xian)總產(chan)(chan)量(liang)的(de)1/3左(zuo)右，我國粘膠(jiao)纖(xian)維年產(chan)(chan)達幾十萬噸，是主要的(de)化(hua)纖(xian)品種。粘膠(jiao)纖(xian)維的(de)生產(chan)(chan)過(guo)程中會產(chan)(chan)生大量(liang)的(de)酸(suan)、堿廢水(shui)，其直接排放將造成嚴重的(de)水(shui)污染(ran)和大量(liang)纖(xian)維資(zi)(zi)源的(de)流(liu)失浪費(fei)。由于粘膠(jiao)纖(xian)維生產(chan)(chan)混合(he)廢水(shui)的(de)酸(suan)性很強且富含鋅鹽和硫化(hua)物(wu)，治理(li)難度較(jiao)大，采用(yong)常規的(de)物(wu)化(hua)+生化(hua)治理(li)工藝存在運(yun)行(xing)效果不夠穩定(ding)、占(zhan)地面積大和投資(zi)(zi)高等問題，急(ji)需研究(jiu)開(kai)發既可靠又經濟(ji)的(de)治理(li)新工藝。

1 廢水概況

1.1 廢水來源［1］

粘(zhan)膠纖維生產廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)主要包括酸性和(he)堿(jian)性廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)兩大類，其中(zhong)酸性廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)主要來源于紡(fang)絲(si)(si)車間和(he)酸站，包括塑化浴(yu)溢流水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、洗(xi)(xi)紡(fang)絲(si)(si)機水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、酸站過(guo)濾器洗(xi)(xi)滌(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、洗(xi)(xi)絲(si)(si)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)后處(chu)理酸洗(xi)(xi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等(deng)(deng)；堿(jian)性廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)主要來源于堿(jian)站排水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、原液(ye)車間廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)膠槽(cao)及設備(bei)洗(xi)(xi)滌(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、濾布洗(xi)(xi)滌(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、換噴絲(si)(si)頭時的帶出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)后處(chu)理的脫硫廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等(deng)(deng)。

1.2 廢水(shui)水(shui)量及特征污染物

粘(zhan)膠(jiao)纖(xian)維(wei)生產(chan)過程中(zhong)(zhong)廢(fei)水排放總量大致為：短(duan)纖(xian)維(wei)300m3/t，長纖(xian)維(wei)1200m3/t。粘(zhan)膠(jiao)纖(xian)維(wei)生產(chan)混合(he)廢(fei)水中(zhong)(zhong)的(de)特征污(wu)染(ran)物為硫(liu)(liu)酸(suan)、硫(liu)(liu)化物、鋅鹽和(he)纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)。其(qi)中(zhong)(zhong)硫(liu)(liu)酸(suan)、硫(liu)(liu)化物(主(zhu)要(yao)是H2S、CS2等)和(he)鋅鹽污(wu)染(ran)主(zhu)要(yao)來自粘(zhan)膠(jiao)成形工段廢(fei)水，且鋅鹽主(zhu)要(yao)以硫(liu)(liu)酸(suan)鋅和(he)纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)磺(huang)酸(suan)鋅的(de)形式(shi)存(cun)在；纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)主(zhu)要(yao)是由于堿性廢(fei)水中(zhong)(zhong)的(de)粘(zhan)膠(jiao)纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)與酸(suan)性廢(fei)水混合(he)后酸(suan)析而產(chan)生。

2 常規治理工藝

2.1 一級物(wu)化處理

目(mu)前，國內粘膠(jiao)纖維生(sheng)產廢水的(de)一級物化處理工藝(yi)普遍采用如(ru)圖(tu)1所示(shi)的(de)流(liu)程。粘膠(jiao)纖維生(sheng)產過(guo)程中(zhong)產生(sheng)的(de)酸性廢水和(he)堿性廢水經混合中(zhong)和(he)、曝(pu)氣吹脫硫化物、加石灰乳除(chu)鋅和(he)沉淀澄清后，出水很難達到(dao)國家排放標準，尤其是廢水的(de)S2-、Zn2+和(he)COD等不易達標。

存在的問題：

① 廢水經混(hun)合后酸(suan)(suan)性仍較強(pH＝2～3)，此時原廢水中的粘膠纖維素大(da)量地被酸(suan)(suan)析出來，而纖維素體積質量小，以(yi)常規的沉淀方式難以(yi)徹底去除，從而影響出水水質，造成COD超(chao)標和資源的流(liu)失浪(lang)費。

② 該工藝主(zhu)要(yao)通過曝氣吹(chui)脫方式去除硫化物(如(ru)H2S、CS2等)，但受(shou)到(dao)諸多(duo)因素的影響，吹(chui)脫效(xiao)率不是很高，出(chu)(chu)水常會出(chu)(chu)現S2-超(chao)標的現象。

③ 在加石灰乳除鋅(xin)的沉淀過程(cheng)中，由于其沉淀反應(ying)(ying)的最佳pH值(zhi)范圍較(jiao)窄(pH＝8～9)，反應(ying)(ying)條(tiao)件難于控制，加上人工投藥，出(chu)水常出(chu)現(xian)Zn2+超標的現(xian)象。

④ 由于(yu)混合廢水的pH值較低，要達到后續的沉淀反(fan)應條件需投加(jia)大量的石(shi)(shi)灰(hui)乳液，這一則(ze)增(zeng)加(jia)了(le)運(yun)行費用，二則(ze)產生(sheng)的大量石(shi)(shi)灰(hui)渣(zha)增(zeng)加(jia)了(le)后續沉淀池的負荷，從而也增(zeng)加(jia)了(le)整(zheng)個治理過程(cheng)中的污泥處理量和(he)處置(zhi)難度(du)。

2.2 二(er)級(ji)生化處理

為(wei)全面提高(gao)粘膠纖維生(sheng)產廢水(shui)(shui)治(zhi)理(li)后(hou)的出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質，達(da)到國家(jia)一級(ji)排放標準，丹東化纖廠(chang)和山東高(gao)密(mi)化纖廠(chang)在國內率先采用(yong)了在一級(ji)物(wu)化處理(li)的基礎上再加活性污泥二級(ji)生(sheng)化處理(li)工藝(如圖(tu)2所示)。

粘(zhan)膠纖維(wei)生產廢(fei)水經一級物(wu)化(hua)(hua)處理后(hou)，一些主要(yao)污染物(wu)(如COD、SO2-4、Zn2+和硫化(hua)(hua)物(wu)等)有相當一部(bu)分被去除，再經后(hou)續的活性污泥二級生化(hua)(hua)處理，使得(de)廢(fei)水中BOD5、COD等得(de)以進一步去除，正(zheng)常運(yun)行時(shi)出水可達(da)國家一級排(pai)放標(biao)準。

存在的問題：

① 由于(yu)僅(jin)是在(zai)物化處理(li)的基礎上(shang)增加了一(yi)道活性污泥(ni)生(sheng)化處理(li)工藝，故原物化處理(li)過程(cheng)中(zhong)的一(yi)些問題(ti)(如資源的流失(shi)浪費、運行費用高、泥(ni)量大)仍然存在(zai)。

② 由于前面物化處理過(guo)程的(de)自動化控制(zhi)程度不高，運行效果不穩定，使得(de)一級處理后的(de)出水時(shi)常(chang)(chang)出現(xian)SO2-4、Zn2+超(chao)標的(de)現(xian)象，而通常(chang)(chang)當SO2-4＞1000mg/L或Zn2+＞20mg/L時(shi)，微生物的(de)生長(chang)會(hui)受到明顯抑制(zhi)，這大大影響了后續生化處理的(de)效率。

③ 由于前面物(wu)化處理(li)過程對COD的去(qu)除效(xiao)率(lv)不高(gao)，使得廢水中酸析(xi)出的大(da)量輕質纖維素進入后續的活(huo)性污泥(ni)生(sheng)化處理(li)時(shi)，污染(ran)負荷較(jiao)(jiao)大(da)，活(huo)性污泥(ni)質量不高(gao)，需要(yao)較(jiao)(jiao)長的停留(liu)時(shi)間(5.7～9.5 h)，這使整個基建投資和運(yun)行(xing)成本較(jiao)(jiao)高(gao)，占地面積也較(jiao)(jiao)大(da)。

3 改進工藝

根據目前(qian)國內粘膠纖維生產廢水(shui)(shui)治理工藝存在的(de)(de)(de)一些不足，結合該廢水(shui)(shui)的(de)(de)(de)實際水(shui)(shui)質水(shui)(shui)量情況，通過中(zhong)試試驗(yan)研究，提出(chu)了(le)在常規的(de)(de)(de)物化+生化處(chu)理工藝的(de)(de)(de)基礎上(shang)增添淺層氣浮+鐵(tie)屑過濾的(de)(de)(de)改進(jin)新工藝(如(ru)圖3所(suo)示(shi))。

3.1 主要(yao)工藝原理

① 淺層氣浮工藝

原(yuan)水(shui)(shui)(shui)從氣(qi)浮池中心(xin)的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)轉進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)管(guan)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)，通過旋(xuan)(xuan)轉布(bu)水(shui)(shui)(shui)管(guan)布(bu)水(shui)(shui)(shui)，布(bu)水(shui)(shui)(shui)管(guan)的(de)(de)(de)移動速(su)度(du)和進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)流速(su)相同(tong)，這樣就(jiu)產生了“零速(su)度(du)”，在這種狀(zhuang)態下進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)不會對池水(shui)(shui)(shui)產生擾(rao)動，使得(de)顆粒的(de)(de)(de)懸(xuan)浮和沉降都在一(yi)相對靜止的(de)(de)(de)狀(zhuang)態下進(jin)(jin)行，且這類氣(qi)浮裝置(zhi)的(de)(de)(de)池深一(yi)般不超過650 mm。正是依據“零速(su)理(li)論(lun)”和“淺池理(li)論(lun)”，使得(de)該(gai)裝置(zhi)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)停留時間短(僅3～5min)，表面負(fu)荷(he)高達(da)9.5～12m3/(m2·h)，懸(xuan)浮物(wu)的(de)(de)(de)去除效率可達(da)85%以上。

② 鐵屑過濾工藝

鐵(tie)屑(xie)(xie)過(guo)濾系統是(shi)用廢鐵(tie)屑(xie)(xie)經(jing)預處(chu)(chu)理(li)和(he)活化(hua)(hua)后作填料(liao)，利用其產生的電(dian)化(hua)(hua)學反應的氧化(hua)(hua)還原、電(dian)附集、催化(hua)(hua)、混凝(ning)、吸附過(guo)濾等綜合效(xiao)(xiao)應達到(dao)處(chu)(chu)理(li)效(xiao)(xiao)果［2］，其中主(zhu)要作用是(shi)氧化(hua)(hua)還原和(he)電(dian)附集。

廢鐵屑的(de)主要(yao)成(cheng)分(fen)是鐵和碳，當(dang)將其(qi)浸(jin)入電(dian)解(jie)質溶液中(zhong)時，由于Fe和C之間存在(zai)1.2V的(de)電(dian)極(ji)(ji)電(dian)位差，因而會形成(cheng)無數的(de)微電(dian)池(chi)系統(tong)，在(zai)其(qi)作用空(kong)間構成(cheng)一個電(dian)場(chang)［3］，其(qi)電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)如下：

陽極　Fe-2e→Fe2+

陰極　2H++2e→2［H］→H2↑
　    O2+4H++4e→2H2O
　    O2+2H2O+4e→4OH-

陽極(ji)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)大(da)量的(de)(de)Fe2+進入廢(fei)水(shui)，形成(cheng)具有(you)較高吸附絮(xu)凝活性的(de)(de)絮(xu)凝劑；陰極(ji)反(fan)應(ying)產生(sheng)大(da)量新生(sheng)態(tai)的(de)(de)H·，在偏酸性的(de)(de)條件下，新生(sheng)態(tai)的(de)(de)H·能(neng)與廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)許多組分發(fa)生(sheng)氧化還(huan)原反(fan)應(ying)，使有(you)機大(da)分子發(fa)生(sheng)斷(duan)鏈降解，提(ti)高廢(fei)水(shui)的(de)(de)可生(sheng)化性，且陰極(ji)反(fan)應(ying)消耗(hao)了(le)(le)大(da)量的(de)(de)H+生(sheng)成(cheng)了(le)(le)大(da)量的(de)(de)OH-，這(zhe)使得廢(fei)水(shui)的(de)(de)pH值也有(you)所提(ti)高。

3.2 工藝說明

① 粘膠纖維生產(chan)中產(chan)生的酸性和堿性廢水(shui)按配比(bi)混合至(zhi)pH＝2～3后進入(ru)吹脫反應池，酸析出大量呈懸浮狀(zhuang)的粘膠纖維素，大部分H2S、CS2等成分也得以吹脫去除。

② 吹脫反(fan)應池出水進入(ru)淺(qian)層氣浮，大量纖維素(su)得以(yi)較為徹(che)底的去除并回(hui)收，這既降低了后續(xu)處理的污染負荷，也實現了粘膠(jiao)纖維素(su)的資(zi)源回(hui)收。

③ 氣浮(fu)池出水(shui)經鐵屑過濾(lv)產生了氧化(hua)還原和電附集作(zuo)用(yong)，廢水(shui)中的(de)主要污(wu)染物(纖維素磺(huang)酸鋅)發(fa)生了斷鏈脫鋅反應，利于(yu)后續(xu)處(chu)理對Zn2+的(de)徹(che)(che)底(di)沉淀(dian)去除(chu)(chu)，廢水(shui)的(de)pH值和可生化(hua)性均得到了提高(pH＝5～6)，大(da)大(da)減少了后續(xu)中和沉淀(dian)的(de)投堿(jian)量(liang)和污(wu)泥產量(liang)，也有利于(yu)生化(hua)處(chu)理過程(cheng)。與此同時，該過程(cheng)產生的(de)大(da)量(liang)Fe2+既可兼作(zuo)絮(xu)凝(ning)劑，使(shi)后續(xu)沉淀(dian)過程(cheng)中不必外加絮(xu)凝(ning)劑，又可使(shi)廢水(shui)中殘留的(de)S2-以(yi)FeS沉淀(dian)的(de)方式得以(yi)徹(che)(che)底(di)去除(chu)(chu)。

④ 鐵(tie)屑(xie)過濾塔出水(shui)進入曲頸槽與電(dian)石乳液(ye)(代(dai)替石灰乳，節(jie)省(sheng)藥(yao)劑(ji)費(fei)用)充分混合反(fan)應(ying)，然后進入初沉(chen)(chen)池沉(chen)(chen)淀(dian)。通(tong)過pH值(zhi)自動控制投(tou)藥(yao)系統的控制，反(fan)應(ying)pH值(zhi)控制在(zai)8～8.5，此時廢水(shui)中(zhong)的Zn2+被(bei)徹底沉(chen)(chen)淀(dian)去除，廢水(shui)中(zhong)的絕大(da)部分Fe2+也得到沉(chen)(chen)淀(dian)去除。經鐵(tie)屑(xie)塔處理后的廢水(shui)，沉(chen)(chen)淀(dian)性(xing)能(neng)好(hao)(僅需0.5～1.0h即可(ke)完全沉(chen)(chen)淀(dian)下(xia)來)，大(da)大(da)減少(shao)了沉(chen)(chen)淀(dian)池的池容；另外，出水(shui)中(zhong)含(han)有(you)的極少(shao)量Fe2+，它(ta)是生物氧(yang)化(hua)酶的重要(yao)組成部分，同(tong)時在(zai)Fe2+→←Fe3+的過程中(zhong)，電(dian)子(zi)傳遞(di)對生化(hua)反(fan)應(ying)有(you)刺激作(zuo)用，從而使生化(hua)反(fan)應(ying)速度(du)有(you)所提高(gao)。

⑤ 初沉(chen)后(hou)的(de)(de)出水(shui)(shui)進入(ru)好氧(yang)池進行生物處理，由于廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)可(ke)生化(hua)性(xing)得到了提高，使廢(fei)水(shui)(shui)中殘(can)余的(de)(de)COD、BOD5能在很短(duan)時間內得到進一步的(de)(de)降(jiang)解(jie)去除，出水(shui)(shui)再經二沉(chen)池沉(chen)淀后(hou)達標排(pai)放。

⑥ 初沉池(chi)(chi)和二(er)沉池(chi)(chi)中的污泥，先經(jing)污泥泵(beng)泵(beng)入污泥濃(nong)縮(suo)(suo)池(chi)(chi)濃(nong)縮(suo)(suo)，再經(jing)脫水(shui)機脫水(shui)(因纖維素含量少，其脫水(shui)性能(neng)好)，產(chan)生(sheng)的泥餅外運，濃(nong)縮(suo)(suo)池(chi)(chi)的上清液回流至好氧(yang)池(chi)(chi)進行生(sheng)化(hua)處理(li)。

3.3 治理效果

在(zai)南平天元化纖(xian)廠(chang)現場進行了粘膠纖(xian)維廢水的中試，原水水質情況見表1。

堿性和(he)酸性廢(fei)水按1∶2.5混(hun)合(he)，經處理后出水水質能達到國家一級(ji)排放標準。試驗結果見表2。

① 經淺層氣浮后(hou)的(de)出水，其COD含量能(neng)降(jiang)至250mg/L，COD的(de)去除(chu)率能(neng)達到85.9%以上的(de)水平，這充分說(shuo)明(ming)了淺層氣浮在本工藝中運用的(de)合(he)理性(xing)和優(you)越性(xing)。

② 廢水在鐵(tie)屑過濾(lv)塔中反應(ying)，停留30min左右后，出水Zn2+的含(han)量(liang)＜0.05mg/L，硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)的含(han)量(liang)＜0.5mg/L，這充分說明了鐵(tie)屑過濾(lv)完全滿足本工(gong)藝(yi)對Zn2+和(he)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)的治理要求。

4 結論

通過改(gai)進(jin)工(gong)藝的中試研究，可得出(chu)以下結論：

① 采用改(gai)進(jin)工(gong)藝處理粘膠纖(xian)維生產廢水切實(shi)經濟(ji)可行，出水水質能(neng)穩定地(di)達到國(guo)家(jia)一級(ji)排放標準，且(qie)能(neng)回收纖(xian)維素資(zi)源，值得在(zai)實(shi)踐(jian)中推廣應用。

② 實踐(jian)證明：淺層氣浮和鐵屑過(guo)濾在粘(zhan)膠纖維生產廢水治(zhi)理過(guo)程中的(de)運用(yong)是合理、先(xian)進的(de)，徹底解決了常規(gui)處(chu)理中時常會出現的(de)COD、Zn2+和S2-等超(chao)標的(de)問(wen)題(ti)。

③ 結合(he)粘膠纖維(wei)生產廢水(shui)的實際水(shui)質情(qing)況(kuang)，充分發揮淺(qian)層氣浮和鐵屑過濾(lv)的特點(dian)和優勢，整個工程投(tou)資和占地面積較常(chang)規方法均(jun)能節省1/3左(zuo)右，也無需(xu)另(ling)外投(tou)加(jia)絮(xu)凝劑，用(yong)電石乳廢液代替石灰乳使投(tou)加(jia)量大為(wei)減少，故投(tou)藥費用(yong)也能節省近2/3。

④ 采用(yong)改進工藝能(neng)使處理過(guo)程中產生的(de)污(wu)泥量大為減少，大大降(jiang)低(di)了污(wu)泥的(de)處置費用(yong)和難度。

⑤ 改進(jin)工(gong)藝(yi)設施操作(zuo)簡單(dan)方便、運行可靠、自(zi)動化程度較高。

⑥ 對粘膠纖維廠現有的物化+生化治理設施，利用本改進工藝能很容易地實現技術改造。
 

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