《粘胶纤维生产废水治理的改进工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粘胶纤维生产废水治理的改进工艺（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、粘胶纤维生产废水治理的改进工艺 目前，全世界粘胶纤维产量占化纤总产量的 1/3 左右，我国粘胶纤维年产达几十万吨，是主要的化纤品种。粘胶纤维的生产过程中会产生大量的酸、碱废水，其直接排放将造成严重的水污染和大量纤维资源的流失浪费。由于粘胶纤维生产混合废水的酸性很强且富含锌盐和硫化物，治理难度较大，采用常规的物化+生化治理工艺存在运行效果不够稳定、占地面积大和投资高等问题，急需研究开发既可靠又经济的治理新工艺。1 废水概况1.1 废水来源 1粘胶纤维生产废水主要包括酸性和碱性废水两大类，其中酸性废水主要来源于纺丝车间和酸站，包括塑化浴溢流水、洗纺丝机水、酸站过滤器洗涤水、洗丝水和后处理酸洗水等；
2、碱性废水主要来源于碱站排水、原液车间废水胶槽及设备洗涤水、滤布洗涤水、换喷丝头时的带出水和后处理的脱硫废水等。1.2 废水水量及特征污染物粘胶纤维生产过程中废水排放总量大致为：短纤维 300m3/t，长纤维 1200m3/t。粘胶纤维生产混合废水中的特征污染物为硫酸、硫化物、锌盐和纤维素。其中硫酸、硫化物(主要是 H2S、CS2 等)和锌盐污染主要来自粘胶成形工段废水，且锌盐主要以硫酸锌和纤维素磺酸锌的形式存在；纤维素主要是由于碱性废水中的粘胶纤维素与酸性废水混合后酸析而产生。2 常规治理工艺2.1 一级物化处理目前，国内粘胶纤维生产废水的一级物化处理工艺普遍采用如图 1 所示的流程。粘胶纤维
3、生产过程中产生的酸性废水和碱性废水经混合中和、曝气吹脱硫化物、加石灰乳除锌和沉淀澄清后，出水很难达到国家排放标准，尤其是废水的 S2-、Zn 2+和 COD 等不易达标。存在的问题： 废水经混合后酸性仍较强(pH23)，此时原废水中的粘胶纤维素大量地被酸析出来，而纤维素体积质量小，以常规的沉淀方式难以彻底去除，从而影响出水水质，造成 COD 超标和资源的流失浪费。 该工艺主要通过曝气吹脱方式去除硫化物(如 H2S、CS 2等)，但受到诸多因素的影响，吹脱效率不是很高，出水常会出现 S2-超标的现象。 在加石灰乳除锌的沉淀过程中，由于其沉淀反应的最佳 pH值范围较窄(pH89)，反应条件难于控制
4、，加上人工投药，出水常出现 Zn2+超标的现象。 由于混合废水的 pH 值较低，要达到后续的沉淀反应条件需投加大量的石灰乳液，这一则增加了运行费用，二则产生的大量石灰渣增加了后续沉淀池的负荷，从而也增加了整个治理过程中的污泥处理量和处置难度。2.2 二级生化处理为全面提高粘胶纤维生产废水治理后的出水水质，达到国家一级排放标准，丹东化纤厂和山东高密化纤厂在国内率先采用了在一级物化处理的基础上再加活性污泥二级生化处理工艺(如图 2 所示)。粘胶纤维生产废水经一级物化处理后，一些主要污染物(如COD、SO 2-4、Zn 2+和硫化物等)有相当一部分被去除，再经后续的活性污泥二级生化处理，使得废水中
5、BOD5、COD 等得以进一步去除，正常运行时出水可达国家一级排放标准。存在的问题： 由于仅是在物化处理的基础上增加了一道活性污泥生化处理工艺，故原物化处理过程中的一些问题(如资源的流失浪费、运行费用高、泥量大)仍然存在。 由于前面物化处理过程的自动化控制程度不高，运行效果不稳定，使得一级处理后的出水时常出现 SO2-4、Zn 2+超标的现象，而通常当 SO2-41000mg/L 或 Zn2+20mg/L 时，微生物的生长会受到明显抑制，这大大影响了后续生化处理的效率。 由于前面物化处理过程对 COD 的去除效率不高，使得废水中酸析出的大量轻质纤维素进入后续的活性污泥生化处理时，污染负荷较大，
6、活性污泥质量不高，需要较长的停留时间(5.79.5 h)，这使整个基建投资和运行成本较高，占地面积也较大。3 改进工艺根据目前国内粘胶纤维生产废水治理工艺存在的一些不足，结合该废水的实际水质水量情况，通过中试试验研究，提出了在常规的物化+生化处理工艺的基础上增添浅层气浮+铁屑过滤的改进新工艺(如图 3 所示)。3.1 主要工艺原理 浅层气浮工艺原水从气浮池中心的旋转进水管进水，通过旋转布水管布水，布水管的移动速度和进水流速相同，这样就产生了“零速度”，在这种状态下进水不会对池水产生扰动，使得颗粒的悬浮和沉降都在一相对静止的状态下进行，且这类气浮装置的池深一般不超过 650 mm。正是依据“零速
7、理论”和“浅池理论”，使得该装置的进水停留时间短(仅 35min)，表面负荷高达 9.512m 3/(m2h)，悬浮物的去除效率可达 85%以上。 铁屑过滤工艺铁屑过滤系统是用废铁屑经预处理和活化后作填料，利用其产生的电化学反应的氧化还原、电附集、催化、混凝、吸附过滤等综合效应达到处理效果 2 ，其中主要作用是氧化还原和电附集。废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时，由于 Fe 和 C 之间存在 1.2V 的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场 3 ，其电极反应如下：阳极Fe-2eFe 2+阴极2H +2e2HH 2O 2+4H+4e2H 2OO 2+2
8、H2O+4e4OH -阳极反应生成大量的 Fe2+进入废水，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂；阴极反应产生大量新生态的 H，在偏酸性的条件下，新生态的 H能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，提高废水的可生化性，且阴极反应消耗了大量的 H+生成了大量的 OH-，这使得废水的 pH 值也有所提高。3.2 工艺说明 粘胶纤维生产中产生的酸性和碱性废水按配比混合至pH23 后进入吹脱反应池，酸析出大量呈悬浮状的粘胶纤维素，大部分 H2S、CS 2等成分也得以吹脱去除。 吹脱反应池出水进入浅层气浮，大量纤维素得以较为彻底的去除并回收，这既降低了后续处理的污染负荷，也实现了粘胶
9、纤维素的资源回收。 气浮池出水经铁屑过滤产生了氧化还原和电附集作用，废水中的主要污染物(纤维素磺酸锌)发生了断链脱锌反应，利于后续处理对 Zn2+的彻底沉淀去除，废水的 pH 值和可生化性均得到了提高(pH56)，大大减少了后续中和沉淀的投碱量和污泥产量，也有利于生化处理过程。与此同时，该过程产生的大量 Fe2+既可兼作絮凝剂，使后续沉淀过程中不必外加絮凝剂，又可使废水中残留的 S2-以 FeS 沉淀的方式得以彻底去除。 铁屑过滤塔出水进入曲颈槽与电石乳液(代替石灰乳，节省药剂费用)充分混合反应，然后进入初沉池沉淀。通过 pH 值自动控制投药系统的控制，反应 pH 值控制在 88.5，此时废水
10、中的 Zn2+被彻底沉淀去除，废水中的绝大部分 Fe2+也得到沉淀去除。经铁屑塔处理后的废水，沉淀性能好(仅需 0.51.0h 即可完全沉淀下来)，大大减少了沉淀池的池容；另外，出水中含有的极少量 Fe2+，它是生物氧化酶的重要组成部分，同时在 Fe2+ Fe3+的过程中，电子传递对生化反应有刺激作用，从而使生化反应速度有所提高。 初沉后的出水进入好氧池进行生物处理，由于废水的可生化性得到了提高，使废水中残余的 COD、BOD 5能在很短时间内得到进一步的降解去除，出水再经二沉池沉淀后达标排放。 初沉池和二沉池中的污泥，先经污泥泵泵入污泥浓缩池浓缩，再经脱水机脱水(因纤维素含量少，其脱水性能好
11、)，产生的泥饼外运，浓缩池的上清液回流至好氧池进行生化处理。3.3 治理效果在南平天元化纤厂现场进行了粘胶纤维废水的中试，原水水质情况见表 1。表 1粘胶纤维废水水质废水CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)Zn2+(mg/L)硫化物(mg/L）SS(mg/L)pH酸性废水205.8 67.6 18.8 6.08 164 2.5碱性废水5700.51881.23.96 117.3 415 10.9碱性和酸性废水按 12.5 混合，经处理后出水水质能达到国家一级排放标准。试验结果见表 2。表 2中试结果项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)Zn2+(mg/L)硫化物(mg/L）SS(
12、mg/L)pH原水 1775.7585.8 14.6 37.86 236 2.7出水 75 30 1.0 0.5 70 7.2去除率(%) 95.8 94.9 93 98.68 70 经浅层气浮后的出水，其 COD 含量能降至 250mg/L，COD 的去除率能达到 85.9%以上的水平，这充分说明了浅层气浮在本工艺中运用的合理性和优越性。 废水在铁屑过滤塔中反应，停留 30min 左右后，出水 Zn2+的含量0.05mg/L，硫化物的含量0.5mg/L，这充分说明了铁屑过滤完全满足本工艺对 Zn2+和硫化物的治理要求。4 结论通过改进工艺的中试研究，可得出以下结论： 采用改进工艺处理粘胶纤维
13、生产废水切实经济可行，出水水质能稳定地达到国家一级排放标准，且能回收纤维素资源，值得在实践中推广应用。 实践证明：浅层气浮和铁屑过滤在粘胶纤维生产废水治理过程中的运用是合理、先进的，彻底解决了常规处理中时常会出现的COD、Zn 2+和 S2-等超标的问题。 结合粘胶纤维生产废水的实际水质情况，充分发挥浅层气浮和铁屑过滤的特点和优势，整个工程投资和占地面积较常规方法均能节省 1/3 左右，也无需另外投加絮凝剂，用电石乳废液代替石灰乳使投加量大为减少，故投药费用也能节省近 2/3。 采用改进工艺能使处理过程中产生的污泥量大为减少，大大降低了污泥的处置费用和难度。 改进工艺设施操作简单方便、运行可靠
14、、自动化程度较高。 对粘胶纤维厂现有的物化+生化治理设施，利用本改进工艺能很容易地实现技术改造。沼气及回转式烘干机在污泥烘干中的应用 前言世界上最早将热干燥技术用于污泥处理的是英国的 Bradford 公司。1910 年，该公司首次开发了转窑式污泥干化机并将其应用于污泥干化实践 1，进入 80 年代末期，污泥干化技术逐渐为人们所重视，污泥热干燥技术的应用和推广，促进了污泥处理处置手段的改变，这种改变主要体现在：污泥填埋处置前，要将污泥进行干燥处理；污泥焚烧处置比例得到了较大提高；干污泥产品作为土地回用的肥源出售，产业规模不断扩大等 2。如今，污泥干化处理也得到了越来越多包括发展中国家环境工程界
15、的重视。在我国，随着国家经济实力的增强，国民环保意识的提高，城市污水处理行业得到迅速发展，城市污泥的产量与日俱增，污泥的处置和开发利用问题日益为人们所关注。污泥的干化处理，使污泥农用、作为燃料使用、焚烧乃至为减少填埋场地等处理方法成为可能。污泥干燥技术的完善与革新，直接推动了污泥处置手段的发展，拓展了污泥处置手段的选择范围，使之在安全性、可靠性、可持续性等方面得到越来越可靠的保证。但污泥的干化处理需要消耗大量的热源，提高了污泥的处置成本。因此，寻求一套技术成熟的设备和价格低廉的热源，是城市污泥进行综合处置和利用的关键。青岛市海泊河污水处理厂在污泥的综合利用研究中，制定了一套污泥烘干工艺，并与有
16、关专家一起以日本的烘干技术为基础，成功试制了一台国产污泥高效回转烘干机。为国内污泥干燥技术的发展应用提供了参考依据。1工艺流程该工艺充分考虑了海泊河污水厂沼气资源丰富的特点，将沼气用于污泥烘干，使沼气得以充分利用。2烘干机工作原理 该烘干机采用直接干化技术，将沼气燃烧室产生的热气与污泥直接进行接触混合，使污泥中的水分得以蒸发并最终得到干污泥产品。该机的主体部分为：沼气燃烧室和与水平线略呈倾斜的旋转圆筒，烘干方式采用顺流式烘干。物料经供料装置从回转式转筒的上端送入，在转筒内抄板的翻动下（58rmin）与同一端进入的流速为 1.21.3ms、温度为 649的热气流接触混合，滚筒中部设旋转的破碎搅拌翼，能使进入烘干机内的物料迅速被打碎，特别是有一定粘性的大块物料，可碎成小块，以便和热
