苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用方法研究

袁佑新 ，薛建設 ，李朝康 ，陳 靜 ，楊 坤，劉銘洋

（1.武漢理工大學，湖北 武漢 430070；2.武漢三聯節能環保工程有限公司，湖北 武漢 430074；3.武漢理工大學苧麻技術研究所，湖北 武漢 430070）

我國是世界上最大的紡織品服裝生產和出口國，隨著紡織業的高速發展，其所引起的環境污染問題也越來越引起人們的關注。據國家環保總局統計，紡織印染行業污水排放總量居全國制造業排放量的第5位，60%的行業污水排放也來自紡織印染行業，且污染重、處理難度高，廢水的回收利用率低。苧麻作為紡織業廣泛采用的原料之一，由于需要對其進行煮練脫膠處理，因此產生了大量的煮練廢水。苧麻煮練廢水具有水溫高、污染物成分復雜、濃度范圍寬、堿性強等特點［1］，若將未經處理或處理不達標的煮練廢水直接排入江河水域，會造成環境污染，給社會造成不可彌補的經濟損失和危害。

目前，我國在“十二五”規劃中明確提出了節能減排的要求，并對重點污染行業（如紡織、造紙、印染等）的排放指標作了明確規定。因此，研究煮練廢水的處理與資源回收再利用方法對紡織業的良性發展和環境水平的提高都具有極其重要的意義。本文針對當前苧麻煮練廢水處理存在的問題進行分析，提出一種煮練廢水處理與資源再利用方法，并應用該方法進行裝備研制與生產。

1 現有廢水處理方法存在的問題

苧麻在脫膠過程中，普遍采用高溫、高壓、高濃度燒堿對苧麻纖維進行長時間多次煮練，這就導致了煮練廢水具有三高（水溫、COD、色度）的特點，同時廢水的化學成分比較復雜，其中主要含有果膠、半纖維素、油脂、堿等多種物質。為了解決苧麻煮練廢水對環境的污染問題，人們從不同途徑采用了多種方法對苧麻煮練廢水進行處理，目前我國主要采用的是化學法、生物法以及化學——生物結合法。

利用化學法處理煮練廢水，屬于中和沖淡法［2］，一般是將酸洗廢水注入煮練廢水中，以此中和廢水中的堿液，降低廢水pH值、溫度和有機物的濃度。然而中和法會產生大量的污泥，且出水色度大、COD 高，單獨采用該方法很難使苧麻煮練廢水達到國家排放標準。

利用生物法處理煮練廢水，屬于微生物分解法［3］，其主要利用微生物的新陳代謝，使苧麻煮練廢水中的有機污染物等被降解轉化為無害物質，進而達到凈化廢水的目的。然而生物法的工藝流程長，廢水處理設備復雜，一次性投入大，運轉費用高，而且在暴曬中出現有害氣體，微生物菌因受溫度、氧氣等自然條件的影響，菌種本身的退化和雜菌侵入對煮練廢水產生影響，對環境造成二次污染，不宜普遍采用。

化學——生物結合法即是綜合運用化學法與生物法的優勢對苧麻煮練廢水進行處理，但是這種處理方法不但需要投資上千萬元建立一個廢水處理工廠，而且工藝流程長，處理成本費用高，資源浪費嚴重。

綜合考慮廢水處理方法實施的效果與投資維護成本，目前的處理方法在我國大范圍進行推廣和應用還具有一定的難度，這也在一定程度上制約了苧麻加工企業的發展。

2 苧麻煮練廢水處理的新方法

為了解決目前苧麻煮練廢水處理的問題，通過對苧麻煮練廢水特點進行深入分析與研究，從煮練廢水處理工藝與資源回收再利用的角度出發，提出了一種苧麻煮練廢水處理的新方法。該方法與現在的煮練廢水所采用的處理方法完全不同，它是采用廢水能源、資源回收再利用的方法，把煮練廢水中的熱能、水資源、有機物（如果膠、半纖維素）、無機物（如燒堿）等物質回收起來進行循環再利用。苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用的工藝流程圖

該工藝流程主要包括廢水預處理、蒸發濃縮、絮凝提取、回收再利用四個階段。

2.1 廢水預處理

主要是對苧麻煮練廢水進行收集、存放以及初步沉淀，并對其進行皂化處理，從而將煮練廢水中的某些有機物（如油脂等）進行分解，為后續處理創造有利條件。

2.2 蒸發濃縮

經過預處理的煮練廢水中主要包括果膠、半纖維素以及堿液等物質，需要對其進行蒸發濃縮以提高煮練廢水中上述物質的濃度，從而方便之后的絮凝提取操作。采用連續化蒸發濃縮工藝，不僅有助于回收煮練廢水中的熱能，而且可以將煮練廢水在蒸發過程中所產生的蒸汽用于煮練和烘干等工藝，實現了熱能的回收與循環利用。

2.3 絮凝提取

對經過蒸發濃縮后的煮練廢水進行絮凝操作，從而使煮練廢水中的果膠、半纖維素等絮凝成團，經過過濾提取工藝后，可以將絮凝成團的果膠、半纖維素等提取出來，而經過濾后的煮練廢水中則主要以堿水為主。

2.4 回收再利用

對提取出來的果膠、半纖維素等進行烘干，經包裝后可以作為生物飼料或肥料，同時對經絮凝提取后余下的堿水進行處理以回收其中的燒堿，并將其投入到煮練鍋中進行循環利用，節約了煮練所用燒堿。

3 苧麻煮練廢水處理方法的實施與運行

運用苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用的新工藝，研制了廢水預處理、蒸發濃縮、絮凝提取、回收再利用一體化裝備，其組成框架如圖2所示。

圖2 苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用裝備組成

3.1 廢水預處理裝置（Ⅰ）：主要由廢水存放罐、廢水皂化處理裝置等組成。

3.2 蒸發濃縮裝置（Ⅱ）：主要由廢水蒸發鍋爐、廢水濃縮罐等組成。廢水蒸發鍋爐采用一種能夠不間斷地、連續對煮練廢水進行蒸發濃縮的新型鍋爐［4］。

3.3 絮凝提取裝置（Ⅲ）：主要由絮凝裝置、廢水分離裝置（采用高目濾網）、果膠半纖維素罐以及堿水儲存罐等組成。

3.4 回收再利用裝置（Ⅳ）：主要由堿水處理裝置、烘干機等組成。

同時，為了確保實現廢水預處理、蒸發濃縮、絮凝提取、回收再利用等裝置之間的協調工作，設計了以可編程控制器（PLC）為核心的自動控制系統。該控制系統主要由測量儀器（如壓力、溫度、流量、pH值測量儀等）、執行機構（如電磁閥、氣動閥）、監控設備等組成。通過應用該控制系統，大大提高了廢水處理的科學化管理水平，保證了廢水處理的質量與效率。

整個煮練廢水處理與資源回收再利用設備的運行過程是：

煮練鍋產生大量的煮練廢水，經水泵8存到廢水存放罐中，當其廢水滿后經水泵9抽廢水到廢水皂化處理裝置中進行皂化處理，處理后的廢水被水泵10抽到廢水蒸發鍋爐進行處理；廢水蒸發鍋爐產生的蒸汽通入煮練鍋，從而可以對蒸發鍋爐進行加熱，回收了煮練廢水中的部分熱能；而蒸發鍋爐產生的濃縮廢水經水泵1抽到濃縮廢水罐中，存滿后經水泵2抽到絮凝裝置進行絮凝處理，經過廢水分離裝置分離提取出果膠、半纖維素存放在果膠半纖維罐，再進入烘干機進行烘干處理，最后完成果膠半纖維包裝。經過廢水分離裝置提取后的廢水經水泵4存放在堿水儲存罐，經水泵5進入堿水處理裝置進行液堿提取，經水泵6存放在堿水存放罐中，最終經水泵7 回到煮練鍋，完成燒堿的回收再利用。

通過新工藝的實施運行，得到以下結論：

（1）在蒸發濃縮過程中，苧麻煮練廢水的總堿度由處理前的1 mg／L 提高到7.52×103mg／L（濃縮后），其濃縮后的總殘渣為2.82×104mg／L，為煮練廢水的后期處理創造有利的條件；

（2）煮練廢水經處理后可直接作為鍋爐用水，水資源回收率達到90%～95%；

（3）由于采用不間斷的、連續的蒸發處理工藝，煮練廢水中熱能回收率到達75%～80%。

4 結語

本文所論述的苧麻煮練廢水處理與資源回收再利用方法以資源回收再利用為重點，提出了“廢水預處理、蒸發濃縮、絮凝提取、回收再利用”一體化處理工藝，研制了廢水預處理、蒸發濃縮、絮凝提取、回收再利用一體化裝備，運行結果驗證了該方法的有用性，并實現了節能降耗，提高了熱能、有機物（如果膠、半纖維素）、無機物（如燒堿）等的利用率。隨著在苧麻煮練廢水處理系統中的成功應用，該方法也將在造紙、印染等行業廢水處理系統中得到推廣。

［1］奚旦立，馬春燕.印染廢水的分類、組成及性質［J］.印染，2010，（14）：51—53.

［2］楊曉波，高春梅，奚旦立.苧麻化學脫膠廢水處理技術的研究進展［J］.中國麻業，2004，26（2）：76—79.

［3］龍芳年，袁力軍.高效微生物凈化苧麻化學脫膠廢水的探討［J］.中國麻業科學，2007，29（4）：204—206.

［4］李朝康.煮練廢水蒸發鍋爐：中國，200910062419.9［P］.2010-12-08.