粘膠行業廢水及污泥處理工藝研究

倫海波+張一婷

摘要：本文分析了用傳統工藝處理粘膠行業廢水的弊端，根據實驗研究確定了一級物化處理粘膠廢水的工藝，確定的工藝參數包括：曝氣均和池pH值為 3；氧化池FeSO4和H2O2的比例和投加量分別為1∶1和800 mg/L；中和混凝池中pH值為 8～9，PAM投加量為 3 mg/L。此外在比較了帶式壓濾和板框壓濾的污泥脫水效果后，得出板框壓濾的效果較好。

關鍵詞：粘膠廢水；物化處理；污泥脫水

中圖分類號：TQ341+.1 文獻標志碼：A

Research on Treatment Technology of Viscose sewage and Sludge

Abstract： The disadvantages of traditional technology for viscose sewage treatment were analyzed. According to several experiments， the primary physico-chemical method was confirmed. The optimized conditions were determined as follows， the pH value of aeration neutralization pool was 3， the dosage of FeSO4 and H2O2 in oxidation pool were both 800 mg/L， the pH value of neutralization coagulation pool was between 8 and 9， and the PAM dosage was 3 mg/L. After comparing the sludge dewatering effect of plate pressure filter with belt filter， the authors concluded that the effect of the former one was better.

Key words： viscose sewage； physico-chemical method； sludge dewatering

目前，粘膠纖維的生產普遍采用的是堿性黃化制膠和酸性凝固成形工藝，而在粘膠纖維生產過程中需要漿粕、燒堿、硫酸、CS2等大量的化工原料，由于粘膠纖維生產混合廢水的酸性很強且富含鋅鹽和硫化物，如果直接排放將造成水體污染以及資源的浪費，治理難度較大，傳統的生化-物化工藝不太穩定，處理效果不理想。

本研究采用一級物化-板框壓濾處理粘膠生產廢水及污泥，并對處理工藝各環節運行指標進行試驗研究，確定了此工藝的最佳運行參數。

1 傳統處理工藝的缺點

粘膠行業的酸性廢水和堿性廢水的排放比例約為3∶1。酸性廢水主要來源于紡絲工段、酸站及后處理工段。廢水中含有Na2SO4、ZnSO4、H2SO4、H2S、CS2、油劑及表面活性劑等，pH值在 1 左右；堿性廢水主要來源于原液工段、紡絲工段及后處理工段，其中含有低聚合度纖維素、半纖維素、燒堿、硫化物及各種變性劑等，而廢水中COD值較高，大約在1 300 mg/L左右，同時由于含有大量纖維素造成廢水懸浮物偏高，而pH值在11 ～ 12之間。

粘膠行業針對污水處理大部分采用物化-生化兩級處理工藝，主要由均和池、曝氣池、中和池、生化池等處理單元組成。廢水經過格柵去除較大懸浮物后進入均和池，在此酸性廢水與堿性廢水混合，然后進入曝氣池去除H2S和CS2，再進入中和池調節pH值至堿性以去除Zn2+，然后進入生化池去除COD，經二沉池沉淀分離后排放。

上述傳統工藝由于加入了生化系統，在運行管理方面需要投入很大的人力物力，同時由于粘膠行業廢水的可生化性較差，需要增加其他輔助工藝以提高廢水的可生化性，而生化系統會增加污泥處理量和費用，在生化系統運行時有異味散發，對周邊環境產生了污染。另外，由于粘膠行業廢水溫度較高（進水在50 ℃左右）不利于好氧菌生長，容易產生污泥膨脹，造成系統不能穩定運行，出水指標波動較大。

2 一級物化處理工藝

2.1 工藝流程

針對以上問題，本研究對處理系統進行了工藝改進，以一級物化處理工藝代替物化-生化兩級處理工藝。由于粘膠堿性廢水含有大量纖維素，這是粘膠廢水COD的主要來源之一，而這些纖維素與酸性廢水混合后會產生輕質纖維素纖維成為絮狀懸浮物，可通過氣浮法去除，而廢水中的一些其他污染物也可以采用物化法去除，最終使廢水達標排放，因此針對粘膠廢水采用一級物化處理工藝是可行的。具體工藝流程如圖 1 所示。

2.2 曝氣均和池

堿性廢水與酸性廢水在此混合，堿性廢水中的纖維素遇酸生成輕質纖維素纖維，同時利用堿性廢水對酸性廢水進行中和，減少了后續pH值調節劑的使用量，實現了以廢治廢。同時酸性廢水與堿性廢水混合后，廢水的pH值一般在2 ～ 3 左右，仍呈現酸性，這對粘膠廢水的處理非常有利，因為在酸性條件下粘膠會分解出H2S、CS2氣體，經曝氣逸出。而經試驗證明，pH值小于 3 時硫化物的去除率非常理想，廢水中的S2-低于 1 mg/L，滿足國家排放標準。實驗結果如圖 2 所示（廢水中S2-濃度在150 mg/L左右）。

2.3 氣浮池

曝氣池出水經提升泵站加壓后進入氣浮池，大量纖維素得以去除并回收，同時也能使廢水中的油劑去除掉，有效地降低了廢水的COD（可降低10%左右，質量分數）。

2.4 氧化池

氧化池主要是采用芬頓法化學氧化廢水中的溶解性有機物。在此選用的氧化劑為H2O2（質量分數為27.5%），FeSO4作為催化劑。H2O2不僅性能穩定氧化能力強、不增加新的物質，而且可以提高廢水中溶解氧的濃度，防止廢水中的硫酸鹽還原為硫化物。但在使用時對廢水的pH值有一定的要求，廢水的酸堿性影響著隨后生成羥基自由基和有機物的降解反應。廢水pH值大于 4 時Fe2+易被氧化形成Fe（OH）2沉淀，芬頓反應不能順利進行，所以廢水pH值一般不應大于3.5。而經過酸堿中和后的廢水pH值正好滿足該要求，所以將氧化池放在氣浮池后面。

此方法對FeSO4和H2O2的投加量有一定要求，當FeSO4濃度較小時不利于催化反應的進行，較高時影響出水的色度；H2O2較少時氧化不徹底，而過量的H2O2殘留在廢水中，在測試COD時會被重鉻酸鉀氧化，增加了COD值。所以需要對兩者的投放量進行試驗摸索。試驗步驟如下。

（1）FeSO4和H2O2最佳投藥比例的確定。把H2O2投藥量固定在600 mg/L，調整FeSO4與H2O2的投藥比分別為0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1∶1、1.1∶1、1.2∶1，測定出水的COD值，計算去除率，確定最佳投藥比；試驗結果如圖 3 所示。圖 3 表明，在投藥比為1∶1的條件下，對COD的去除率最高。

（2）在投藥比為1∶1的條件下，進行FeSO4和H2O2最佳投藥量的試驗，分別調整投藥量為600、700、800、900及1 000 mg/L進行試驗，測定出水COD值，計算去除率，試驗數據如圖 3 所示。通過圖 3 分析得出，FeSO4和H2O2的最佳投藥量為800 mg/L，COD的去除率可達67%（質量分數），出水COD值為400 mg/L左右。

2.5 中和混凝沉淀池

廢水中存在的大量Zn2+、Fe2+以及剩余S2-需要在堿性條件下通過沉淀的方法去除，但是Zn（OH）2是兩性物質，它的溶解度與pH值的大小有直接關系，為此特進行了模擬實驗（使用生產廢水作為原水）。通過向中和混凝沉淀池中投加石灰乳調整廢水的pH值條件，觀察沉淀的情況并測定剩余的Zn2+濃度，數據如表 1 所示。

從表 1 可以看出，pH值在 8 ～ 11時出水中的Zn2+濃度均能達到排放標準。綜合考慮排放標準中對pH值的要求以及運行成本等因素，將此環節的pH值控制在 8 ～ 9 之間。

混凝劑PAM的投加可以加速沉淀的生成，去除廢水中細小的懸浮物、膠體以及部分COD。但由于混凝劑的膠體保護作用，所以混凝劑投加量并不是越多越好，經過試驗得出混凝劑PAM的最佳投藥量為 3 mg/L。

從以上各環節試驗可以看出，本研究采取的工藝是可行的，在實際運行中經過對出水的監測，各指標完全滿足排放標準，運行中的出水指標見表 2。

3 一級物化工藝的污泥處理

目前大多數污泥均采用帶式壓濾機或板框壓濾機進行脫水。帶式壓濾機主要依靠輥軸對濾帶中污泥的擠壓實現泥、水分離，最后形成濾餅排出；板框壓濾機依靠壓縮空氣帶動壓緊裝置壓緊板、框實現泥、水分離。為了比較兩種方法的優劣，本研究對唐山某化纖公司新、老廠的污泥脫水系統做了運行跟蹤調查，數據如表 3 所示。

由以上數據可以看出板框壓濾機無論運行費用還是處理效果均明顯優于帶式壓濾機，另外帶式壓濾機在運行過程中需要對濾布進行連續沖洗（可使用處理后的污水），這會造成車間內部含有大量水汽，容易導致壓濾機電器元件的損壞，同時也使工人的操作環境惡化；而板框壓濾機采用的是免洗濾布，每年更換一次，節省了人力財力，也避免了操作環境的惡化。由以上分析得出，板框壓濾機可作為污泥脫水的首選。

4 總結

以上實驗證明，采用該工藝處理粘膠行業廢水及產生的污泥是可行的，出水可以達標排放。通過實驗確定的操作條件為：在曝氣均和池中調整pH值為 3，氧化池中FeSO4與H2O2投藥比為1∶1，FeSO4與H2O2的加入量均為800 mg/L，中和混凝池的最佳運行條件是調整pH值到 8 ～ 9。在實際生產中應用時還需注意以下兩點：

（1）污水處理系統使用石灰乳調節pH值時，最好選用石灰粉調配石灰乳，以避免由于生石灰（塊狀）不純而增加污水中雜質的含量，增大污泥處理量；

（2）污泥經過脫水后可以對其進行進一步的干化或焚燒處理，以徹底解決污泥污染問題。

總之，隨著國家對環境保護法律法規的不斷完善，粘膠行業廢水及污泥的無害化處理越來越受到重視，各生產企業應加大環保的投資力度，完善處理工藝，以達到節能減排的目的，而一級物化處理+板框壓濾機處理工藝無疑是一個不錯的選擇。

參考文獻

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[11] 趙宏，張礪彥.廂式板框壓濾機在污泥脫水中的應用[J]. 給水排水，2007，33（7）：96-98.

此方法對FeSO4和H2O2的投加量有一定要求，當FeSO4濃度較小時不利于催化反應的進行，較高時影響出水的色度；H2O2較少時氧化不徹底，而過量的H2O2殘留在廢水中，在測試COD時會被重鉻酸鉀氧化，增加了COD值。所以需要對兩者的投放量進行試驗摸索。試驗步驟如下。

（1）FeSO4和H2O2最佳投藥比例的確定。把H2O2投藥量固定在600 mg/L，調整FeSO4與H2O2的投藥比分別為0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1∶1、1.1∶1、1.2∶1，測定出水的COD值，計算去除率，確定最佳投藥比；試驗結果如圖 3 所示。圖 3 表明，在投藥比為1∶1的條件下，對COD的去除率最高。

（2）在投藥比為1∶1的條件下，進行FeSO4和H2O2最佳投藥量的試驗，分別調整投藥量為600、700、800、900及1 000 mg/L進行試驗，測定出水COD值，計算去除率，試驗數據如圖 3 所示。通過圖 3 分析得出，FeSO4和H2O2的最佳投藥量為800 mg/L，COD的去除率可達67%（質量分數），出水COD值為400 mg/L左右。

2.5 中和混凝沉淀池

廢水中存在的大量Zn2+、Fe2+以及剩余S2-需要在堿性條件下通過沉淀的方法去除，但是Zn（OH）2是兩性物質，它的溶解度與pH值的大小有直接關系，為此特進行了模擬實驗（使用生產廢水作為原水）。通過向中和混凝沉淀池中投加石灰乳調整廢水的pH值條件，觀察沉淀的情況并測定剩余的Zn2+濃度，數據如表 1 所示。

從表 1 可以看出，pH值在 8 ～ 11時出水中的Zn2+濃度均能達到排放標準。綜合考慮排放標準中對pH值的要求以及運行成本等因素，將此環節的pH值控制在 8 ～ 9 之間。

混凝劑PAM的投加可以加速沉淀的生成，去除廢水中細小的懸浮物、膠體以及部分COD。但由于混凝劑的膠體保護作用，所以混凝劑投加量并不是越多越好，經過試驗得出混凝劑PAM的最佳投藥量為 3 mg/L。

從以上各環節試驗可以看出，本研究采取的工藝是可行的，在實際運行中經過對出水的監測，各指標完全滿足排放標準，運行中的出水指標見表 2。

3 一級物化工藝的污泥處理

目前大多數污泥均采用帶式壓濾機或板框壓濾機進行脫水。帶式壓濾機主要依靠輥軸對濾帶中污泥的擠壓實現泥、水分離，最后形成濾餅排出；板框壓濾機依靠壓縮空氣帶動壓緊裝置壓緊板、框實現泥、水分離。為了比較兩種方法的優劣，本研究對唐山某化纖公司新、老廠的污泥脫水系統做了運行跟蹤調查，數據如表 3 所示。

由以上數據可以看出板框壓濾機無論運行費用還是處理效果均明顯優于帶式壓濾機，另外帶式壓濾機在運行過程中需要對濾布進行連續沖洗（可使用處理后的污水），這會造成車間內部含有大量水汽，容易導致壓濾機電器元件的損壞，同時也使工人的操作環境惡化；而板框壓濾機采用的是免洗濾布，每年更換一次，節省了人力財力，也避免了操作環境的惡化。由以上分析得出，板框壓濾機可作為污泥脫水的首選。

4 總結

以上實驗證明，采用該工藝處理粘膠行業廢水及產生的污泥是可行的，出水可以達標排放。通過實驗確定的操作條件為：在曝氣均和池中調整pH值為 3，氧化池中FeSO4與H2O2投藥比為1∶1，FeSO4與H2O2的加入量均為800 mg/L，中和混凝池的最佳運行條件是調整pH值到 8 ～ 9。在實際生產中應用時還需注意以下兩點：

（1）污水處理系統使用石灰乳調節pH值時，最好選用石灰粉調配石灰乳，以避免由于生石灰（塊狀）不純而增加污水中雜質的含量，增大污泥處理量；

（2）污泥經過脫水后可以對其進行進一步的干化或焚燒處理，以徹底解決污泥污染問題。

總之，隨著國家對環境保護法律法規的不斷完善，粘膠行業廢水及污泥的無害化處理越來越受到重視，各生產企業應加大環保的投資力度，完善處理工藝，以達到節能減排的目的，而一級物化處理+板框壓濾機處理工藝無疑是一個不錯的選擇。

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此方法對FeSO4和H2O2的投加量有一定要求，當FeSO4濃度較小時不利于催化反應的進行，較高時影響出水的色度；H2O2較少時氧化不徹底，而過量的H2O2殘留在廢水中，在測試COD時會被重鉻酸鉀氧化，增加了COD值。所以需要對兩者的投放量進行試驗摸索。試驗步驟如下。

（1）FeSO4和H2O2最佳投藥比例的確定。把H2O2投藥量固定在600 mg/L，調整FeSO4與H2O2的投藥比分別為0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1∶1、1.1∶1、1.2∶1，測定出水的COD值，計算去除率，確定最佳投藥比；試驗結果如圖 3 所示。圖 3 表明，在投藥比為1∶1的條件下，對COD的去除率最高。

（2）在投藥比為1∶1的條件下，進行FeSO4和H2O2最佳投藥量的試驗，分別調整投藥量為600、700、800、900及1 000 mg/L進行試驗，測定出水COD值，計算去除率，試驗數據如圖 3 所示。通過圖 3 分析得出，FeSO4和H2O2的最佳投藥量為800 mg/L，COD的去除率可達67%（質量分數），出水COD值為400 mg/L左右。

2.5 中和混凝沉淀池

廢水中存在的大量Zn2+、Fe2+以及剩余S2-需要在堿性條件下通過沉淀的方法去除，但是Zn（OH）2是兩性物質，它的溶解度與pH值的大小有直接關系，為此特進行了模擬實驗（使用生產廢水作為原水）。通過向中和混凝沉淀池中投加石灰乳調整廢水的pH值條件，觀察沉淀的情況并測定剩余的Zn2+濃度，數據如表 1 所示。

從表 1 可以看出，pH值在 8 ～ 11時出水中的Zn2+濃度均能達到排放標準。綜合考慮排放標準中對pH值的要求以及運行成本等因素，將此環節的pH值控制在 8 ～ 9 之間。

混凝劑PAM的投加可以加速沉淀的生成，去除廢水中細小的懸浮物、膠體以及部分COD。但由于混凝劑的膠體保護作用，所以混凝劑投加量并不是越多越好，經過試驗得出混凝劑PAM的最佳投藥量為 3 mg/L。

從以上各環節試驗可以看出，本研究采取的工藝是可行的，在實際運行中經過對出水的監測，各指標完全滿足排放標準，運行中的出水指標見表 2。

3 一級物化工藝的污泥處理

目前大多數污泥均采用帶式壓濾機或板框壓濾機進行脫水。帶式壓濾機主要依靠輥軸對濾帶中污泥的擠壓實現泥、水分離，最后形成濾餅排出；板框壓濾機依靠壓縮空氣帶動壓緊裝置壓緊板、框實現泥、水分離。為了比較兩種方法的優劣，本研究對唐山某化纖公司新、老廠的污泥脫水系統做了運行跟蹤調查，數據如表 3 所示。

由以上數據可以看出板框壓濾機無論運行費用還是處理效果均明顯優于帶式壓濾機，另外帶式壓濾機在運行過程中需要對濾布進行連續沖洗（可使用處理后的污水），這會造成車間內部含有大量水汽，容易導致壓濾機電器元件的損壞，同時也使工人的操作環境惡化；而板框壓濾機采用的是免洗濾布，每年更換一次，節省了人力財力，也避免了操作環境的惡化。由以上分析得出，板框壓濾機可作為污泥脫水的首選。

4 總結

以上實驗證明，采用該工藝處理粘膠行業廢水及產生的污泥是可行的，出水可以達標排放。通過實驗確定的操作條件為：在曝氣均和池中調整pH值為 3，氧化池中FeSO4與H2O2投藥比為1∶1，FeSO4與H2O2的加入量均為800 mg/L，中和混凝池的最佳運行條件是調整pH值到 8 ～ 9。在實際生產中應用時還需注意以下兩點：

（1）污水處理系統使用石灰乳調節pH值時，最好選用石灰粉調配石灰乳，以避免由于生石灰（塊狀）不純而增加污水中雜質的含量，增大污泥處理量；

（2）污泥經過脫水后可以對其進行進一步的干化或焚燒處理，以徹底解決污泥污染問題。

總之，隨著國家對環境保護法律法規的不斷完善，粘膠行業廢水及污泥的無害化處理越來越受到重視，各生產企業應加大環保的投資力度，完善處理工藝，以達到節能減排的目的，而一級物化處理+板框壓濾機處理工藝無疑是一個不錯的選擇。

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