化纖生產(chǎn)廢水常用處理技術(shù)

劉良建

(福州市晉安生態(tài)環(huán)境局，福建 福州 350011)

1 化纖行業(yè)生產(chǎn)廢水的來源與性質(zhì)

化纖廢水大多產(chǎn)生于凝固浴的排水和清洗排水，噴絲、凝固、過濾以及成品的清洗是化纖廢水中COD及其它污染物產(chǎn)生的重要源頭。由于化學(xué)纖維的工藝特點(diǎn)決定了化纖廢水中污染物組分較為復(fù)雜。概括起來說，化纖生產(chǎn)廢水一般具有以下水質(zhì)特征：(1)有機(jī)物含量高，COD在1000～10000mg/L之間，甚至更高；(2)含有苯類、醛類、氰類等難以生物降解的有毒有害物質(zhì)，可生化性較差，BOD/COD的值一般小于0.25；(3)呈酸性或堿性；(4)含有較高濃度的總磷，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)比較困難；(5)廢水的水質(zhì)水量波動較大，導(dǎo)致處理過程中沖擊負(fù)荷大。

2 化纖生產(chǎn)廢水常用的處理技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 物化處理

2.1.1 混凝氣浮法

混凝法主要包括了吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃、吸附電中和、降低電位等4種混凝機(jī)理。氣浮過程由以下4個步驟組成：第一，在水中添加混凝劑或者氣浮劑，導(dǎo)致原水中的膠體脫穩(wěn)，然后形成大量的絮體；第二，產(chǎn)生大量的微氣泡；第三，絮凝體顆粒和氣泡形成良好的相互粘附作用；第四，使廢水和結(jié)合體分離。要實(shí)現(xiàn)氣浮分離所需要的條件是：水中要有足夠量的微小氣泡，并且需要分離的顆粒物質(zhì)呈懸浮狀態(tài)或者具有疏水性質(zhì)，這樣有利于絮體顆粒物與氣泡結(jié)合并上浮。

2.1.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是指向水中投加藥劑，經(jīng)過吸附架橋或電中和作用，使膠體或可溶性顆粒聚集結(jié)合成大顆粒，從而固液分離的過程。常用的混凝劑主要分成無機(jī)鹽混凝劑和高分子混凝劑。無機(jī)鹽混凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽，高分子混凝劑如常用的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵等，通常高分子混凝劑的混凝效果比無機(jī)鹽混凝劑更好。

2.2 厭氧生物處理技術(shù)的比較

2.2.1 上流式厭氧污泥床(UASB)

UASB反應(yīng)器關(guān)鍵的技術(shù)在于三相分離器和布水系統(tǒng)，其在操作過程中不需要建造沉淀池，也不需要攪拌。在UASB反應(yīng)器中，廢水從底部流入反應(yīng)器，從頂部流出反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，沉淀性能良好的活性污泥被三相分離器截留，能夠大大地降低污泥損失對反應(yīng)器運(yùn)行的負(fù)面影響。因?yàn)樵摲磻?yīng)器具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、有機(jī)負(fù)荷高等優(yōu)點(diǎn)，已在國內(nèi)外污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。但是，當(dāng)UASB反應(yīng)器應(yīng)用在常溫下可生化性差的高濃度有機(jī)廢水時，容易造成大量的產(chǎn)酸菌繁殖，也可能造成污泥上浮，從而導(dǎo)致反應(yīng)器的處理效率下降，甚至產(chǎn)生“酸敗”現(xiàn)象。

2.2.2 厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)

厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)是一種新型的高效厭氧反應(yīng)器，它相當(dāng)于一系列完全混合反應(yīng)器串聯(lián)，由多個垂直的折流板組成。該反應(yīng)器的生物量截留能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高。折流板的結(jié)構(gòu)使其分離成幾個獨(dú)立且連續(xù)的反應(yīng)室，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥被折流板阻擋時，污泥顆粒由于自身的重力從而可以自行沉降，有效地減少了污泥的損失。此外，折流板在不同反應(yīng)室將產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷階段分隔進(jìn)行，這樣就提高了抗沖擊負(fù)荷能力。

2.2.3 內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)

IC是由2個UASB反應(yīng)器疊加組成的，由污泥膨脹床、精處理區(qū)、循環(huán)系統(tǒng)和混合區(qū)4個部分組成。該反應(yīng)器不同于其它厭氧處理工藝，適合于高濃度有機(jī)廢水的處理，具有水力停留時間短、占地面積小、剩余污泥少、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。但存在投資高、自動化程度要求相對高、運(yùn)行管理困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

2.2.4 膨脹顆粒污泥床(EGSB)

EGSB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可分為5個部分：配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、沉淀區(qū)、污水回流系統(tǒng)。EGSB反應(yīng)器在運(yùn)行的過程中，廢水與回流出水混合，然后通過底部配水系統(tǒng)均勻地進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)區(qū)域厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的泥水混合液和沼氣向上流動，一部分沉降性能比較良好的污泥經(jīng)過污泥膨脹區(qū)后又回到污泥床上，其它泥水混合液和沼氣向上流動，通過三相分離器后，部分污泥經(jīng)沉降后回到了反應(yīng)區(qū)，而沼氣進(jìn)入集氣室，一部分沉降性差的污泥和液體一起排出反應(yīng)器，它的優(yōu)勢在于處理負(fù)荷高、投資少、占地面積小。

2.3 好氧生物處理技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的比較

2.3.1 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是工業(yè)廢水好氧生物處理法中應(yīng)用最廣泛的一種方法，池內(nèi)設(shè)有填料，填料的表面上覆蓋著大量的生物膜，污水中的有機(jī)污染物被微生物吸附，然后作為微生物的食物清除。該工藝具有容積負(fù)荷大、處理效率高、產(chǎn)泥量低等優(yōu)點(diǎn)，適合低濃度污水處理，因此在我國的分散式生活污水的處理及工業(yè)廢水中受到歡迎。但是由于布水、布?xì)怆y以均勻、要求對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理、填料價格偏高等原因，導(dǎo)致污染物去除的效率降低。

2.3.2 A/O工藝

A/O法出水水質(zhì)比較好，運(yùn)行成本和能耗也均低于傳統(tǒng)活性污泥法，但是如果只用A/O法，氮、磷很難同時去除，因此一般需在缺氧池前增設(shè)厭氧生物處理方法，也可以添加高效除磷的作用，但工藝相對A2/O工藝較為復(fù)雜。

2.3.3 序批式間歇活性污泥法

SBR工藝是間歇運(yùn)行的，污水經(jīng)過進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水這4個步驟，然后重新又從進(jìn)水開始下一個周期。SBR反應(yīng)池集調(diào)節(jié)、初沉、生化處理、二沉等功能于一體，無須污泥回流，該工藝的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行管理自控程度高、調(diào)節(jié)靈活、建設(shè)成本低以及出水水質(zhì)良好。缺點(diǎn)是需要PLC程序在線控制、容易故障、曝氣器容易堵塞、人工操作較繁瑣等。

2.4 化纖生產(chǎn)廢水處理案例

福建金綸石化纖維實(shí)業(yè)有限公司以對苯二甲酸和乙二醇為原料，生產(chǎn)聚酯來直紡成差別化短纖。廢水最大產(chǎn)生量為2400m3/d，廢水水質(zhì)列于表1。

表1 福建金綸石化纖維實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)廢水污染物濃度(單位mg/L，pH除外)

福建金綸石化纖維實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)廢水處理的工藝流程如圖1。

圖1 福建金綸石化纖維實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)廢水處理工藝流程

本企業(yè)生產(chǎn)廢水通過管道流入廢水處理廠，在集水井停留時間為5h，通過浮油吸收裝置使浮油與廢水分離；在中和調(diào)節(jié)池停留時間為9h，在中和調(diào)節(jié)池中投加尿素提高氮含量，在中和調(diào)節(jié)池中加堿調(diào)節(jié)pH值、均質(zhì)均量以及進(jìn)行預(yù)曝氣，預(yù)曝氣氣水比為4∶1，接著廢水進(jìn)入到UASB底部；將廢水中難降解的有機(jī)污染物分解為小分子的有機(jī)酸等，提高其可生化性，以利于后續(xù)的好氧生物降解。聚酯廢水中有紡絲油劑，這是一種表面活性劑，經(jīng)過厭氧菌的水解酸化作用后，表面活性劑的發(fā)泡基團(tuán)被破壞，起到減少接觸氧化池內(nèi)因?yàn)槠貧舛a(chǎn)生泡沫量的作用，UASB的停留時間為12h，水溫為35℃，設(shè)計容積負(fù)荷為3kg COD/(m3·d)；UASB的出水進(jìn)入一級生物接觸氧化池停留時間13h，出水經(jīng)過一級沉淀池的停留時間3h；進(jìn)入二級生物接觸氧化池停留時間13h，再通過二級沉淀池停留時間為4h；二級沉淀池的出水一部分約50m3/h回流到調(diào)節(jié)池，用于稀釋進(jìn)水的污染物濃度，另一部分進(jìn)入生物炭池(有效容積為7m3)，最后進(jìn)入清水池(有效容積為180m3)，最終達(dá)標(biāo)排放。

本法采用多級生物接觸氧化的工藝，相較于AAO工藝而言，其COD、BOD的去除率略高，與UASB組合可以去除一部分的總氮。本處理工藝存在的問題是對總磷的去除效果不理想。若在UASB工藝后增加使用缺氧池，可以使用“UASB—缺氧池—好氧池”的工藝，可以同時脫氮除磷。