化纤厂废水综合治理工艺改进李芙蓉

2007年第5期广东化工第34卷总第169期·69·李芙蓉1，缪礼鸿1，雷俊峡2（1．武汉工业学院，湖北武汉430023；2．中钢集团武汉安全环保研究院，湖北武汉430081）本文介绍了某化纤厂对全厂废水处理系统进行工艺改进的情况。通过采取对废酸水进行清污分流，黑液与浓酸水混合酸析等措施，使最终出水基本达到国家二级排放标准，并实现了废水的综合治理和集中排放，达到“以废治废、节约资源”的目的。化纤废水；黑液；酸析；综合治理ProcessReformationonComprehensiveTreatmentofWasteWaterfromChemicalFiberFactoryLiFurong1,MiaoLihong1,LeiJunxia2(1.WuhanPolytechnicUniversity,Wuhan430023；2.WuhanSafety&EnvironmentalProtectionResearchInstitute,Wuhan430081,China)Abstract:Thetotalsystemreformprocessofwastewatertreatmentfromachemicalfiberfactorywasintroduced.Theconcentrateddischargeandcomprehensivetreatmentwasachievedbytheactionssuchas:segregatingofacidwastewaterbasedonpollutionlevel,theacidolysisofcottonpulpblackliquorandhighconcentrationacidwastewater,etc.UltimatelyeffluentmettherequirementofclassⅡofthenationalwastewaterdischargestandard.Theprocesswascharacterizedthatsavingresourcesandtreatingwastewaterbywastewater.Keywords:chemicalfiberwastewater；blackliquor；acidolysis；comprehensivetreatment某化纤厂是我国生产化纤浆纺织原料的大型企业，生产棉浆粕、粘胶纤维、玻璃纸等多个产品。产生的污水主要分为：棉浆黑液、粘胶碱性废水、含锌废酸水和大量的生活污水[1]。目前，排水总量接近4.0万t/d。化纤厂先后投资建成了日处理水量分别为2万t和1万t的废水物化处理设施（两个处理站紧邻，合称为水质净化站）及设计日处理能力1万t的黑液生化处理设施（称为黑液生化处理站）。由于近年来企业生产规模不断扩大，废水排放量增加，另受水处理工艺技术的局限及管理等多方面因素的影响，废水难以达标排放。经过长期的运行实践，多次现场考察和充分的实验室实验于2005年底，企业对整个废水处理系统进行工艺改进和工程改造，以实现废水最终全部达标排放。全厂原废水处理系统主要由黑液生化处理站和水质净化站两部分组成。(1)黑液生化处理站。自2002年建成后运行2年多来，一直无法达到设计处理效果，且运行费用很高。2005年9月，对处理站进行了改造。改造后主要处理制浆厂清污分流后浓黑液，处理水量6000m3/d，CODcr为5000mg/L。其主要工艺流程如图1所示。2007-01-08李芙蓉（1973-），女，湖北蕲春人，硕士，讲师，主要从事水污染治理研究及教学工作。广东化工2007年第5期·70·制浆厂废水经清污分流后，清水直接排放，黑液进入现有好氧塔进行好氧处理，削减部分CODcr，使pH由12.8左右降至10以下；然后进入厌氧池进行厌氧酸化并产沼气，进一步削减CODcr。处理后废水CODcr降至原来的45%左右，但废水色度仍然较高。(2)水质净化站。2万t水质净化站于1985年建成，主要处理长丝二厂来的含锌酸性废水及少量粘胶碱性废水；1万t水质净化站于2001年建成，主要处理长丝一厂来的含锌酸性废水及少量粘胶碱性废水。两净化站的工艺流程完全相同，如下图2所示。Fig.2Processofwatercleaningstationtechnology(3)废酸水自流入酸调节池，粘胶废水自流入碱调节池，然后分别泵入曝气池，在压缩空气的搅拌及气提作用下，将废水中部分有毒有害物以废气形式高空排放后进入中和池，经石灰中和后通过斜管沉淀池沉淀，上清液达标排放，含锌污泥经浓缩后真空转鼓脱水，泥饼外运。(1)没有对废酸水进行清污分流，进处理站废酸水的水量大，酸度低，CODcr经常低于100mg/L，增加了水处理设施的容积负荷及运行费用。(2)由于制浆厂与长丝一、二厂相距近2公里，且废水处理设施建设时间有先后。故长期以来，酸水、碱水分而治之。这样，一方面黑液呈高碱性，要设法降低pH；另一方面，废酸水要加石灰进行中和，浪费了资源。(3)黑液经生物处理后，CODcr约为2500mg/L，色度高达上万倍，远远超标，必须采取进一步的处理措施，才能实现稳定达标排放。(4)全厂共有三个排放口分散对外排水。不便于管理，且各排放口排放水质相差甚远，其中一个排放口由于受黑液的影响，经常超标，而另外两个排放口出水水质很好，各项水质指标常优于排放标准。(5)水净化处理设施能力不匹配。2万t斜管沉淀池表面负荷为2.31m3/(m2·h)，而1万t只有0.33m3/(m2·h)；2万t污泥浓缩池容积不到1万t的一半，致使2万t处理能力不足，而1万t能力富余。(1)为了减少废酸水处理量，提高废水酸度，对生产厂的酸碱性粘胶废水含锌酸性废水酸调节池曝气池中和池斜管沉淀池污泥浓缩池碱调节池达标排放泥饼空气污泥石灰空气废气泵泵真空转鼓脱水机2007年第5期广东化工第34卷总第169期·71·水排放进行清污分流。稀酸水（地面冲洗、杂用水等）直排入主沟与生活污水混合，浓酸水进入水质净化站。(2)经生化处理后，黑液仍含有大量木质素等不可降解有机物，且出水色度仍很高，而到目前为止，针对黑液去除木质素，降低色度较行之有效的办法是酸析[2]。酸析之所以没得到广泛应用，主要问题是加酸成本太高，而该厂有废酸水可利用。故考虑将黑液经生化处理后调至水质净化站，与废酸水混合酸析。(3)黑液酸析沉淀物结构松散，密度与水接近，不易沉淀，故将1万t水质净化系统改为黑液酸析系统，并且扩建污泥浓缩池，将原浓缩池体积增大一倍，改用离心沉降式污泥脱水机，以保证酸析沉淀及污泥脱水效果。(4)由于废酸水中含有大量锌，且酸析出水pH在2.5左右，考虑酸析后沿用原水质净化处理站处理方法：加石灰对废水进行中和，进而沉淀脱锌。将原2万t水质净化系统作为酸析出水中和脱锌系统。(5)黑液和废酸水混合、酸析、中和后，仍难以达标排放，特别是CODcr和色度易超标，而主沟水经多次监测，CODcr在100mg/L以下，色度在50倍以下，故考虑将中和后废水与主沟水混合排放。根据废水处理现状及工艺路线选择，确定废水处理总的工艺流程如图3。Fig.3Processofcomprehensivetreatmenttechnology经生化预处理后的黑液、粘胶废水与浓酸水分别自流入1万t酸、碱调节池，然后分别泵入万t曝气池进行混合反应，在pH为2.5左右时酸析出木质素，沉淀后上清液自流入2万t酸调节池，经2万t曝气池进入2万t中和池，用石灰调节pH至10左右沉淀脱锌，最后上清液与其他杂用水、生活污水及雨水等混合达标排放。各沉淀池排出的污泥根据污泥性质分别进行处理，酸析沉淀池污泥经浓缩后进入离心脱水机脱水；中和沉淀池污泥浓缩后进入原有真空转鼓压滤机脱水。所有泥饼外运填埋。原水水质水量表见表1。(1)从黑液生化处理站至水质净化站的污水沟的修缮及防腐处理（原有污水沟，部分沟段已废弃）。(2)由于1万t斜管沉淀池及其进出水管原过流介质为偏碱性，改造后为酸性（pH约为2.5），故需对沉淀池内壁进行防腐处理，并更换进出水管材。(3)扩建万t级的污泥浓缩池和脱水间，并新增螺杆泵、沉降式离心脱水机和PAM投加系统，以满足酸析污泥浓缩脱水的要求。(4)新建综合水混合池，地下式钢筋混凝土结构，体积为450m3，主要是保证酸析中和出水与主沟水的充分混合。Tab.1Rawwaterqualityandquantity水质来源水量/(m3·d-1)CODcr/(mg·L-1)pH色度Zn2+/(mg·L-1)黑液6000500012.825000－粘胶水6003009～10300－浓酸水40001501～1.5＜50150主沟水27400＜1004～5＜50＜3.5注：粘胶水长丝一厂、二厂各300m3/d，废酸水清污分流后稀酸水进入主沟。泥饼PAM提升泵提升泵生化处理后黑液1万t碱调节池1万t曝气池（酸析反应）真空转鼓脱水机胶粘废水污泥1万t碱调节池1万t中和池（酸析反应）1万t斜管沉淀池（酸析反应）污泥浓缩池离心脱水机泥饼污泥浓缩池污泥2万t斜管沉淀池2万t斜管沉淀池2万t曝气池2万t曝气池混合池达标排放废酸水主沟水石灰废气广东化工2007年第5期·72·月初完成，运行半年来，效果稳定，经现场多次采样化验结果如表2。可见，出水水质较好，除色度（约150～200倍）外，其它指标均达到《污水综合排放标准》（GB8978－96）中二级排放标准的要求。Tab.2Monitoringresults出水水质工段CODc/(mg·L-1)pH色度/倍Zn2+/(mg·L-1)黑液生化预处理22508.518000－酸析7702.1～2.5600－中和脱锌6509.5～10700120综合水混合200～2506～7150～200＜5二级排放标准3006～9805Tab.3Operationcostanalysisofwastewatertreatment运行成本/(元·m-3水)项目黑液生化预处理综合水处理电费0.6580.182人工费0.0530.042PAM―0.095药剂费生石灰－0.225合计0.7110.544注：黑液生化预处理水量按6000m3/d计，综合水处理水量按10600m3/d计。改造前废酸水处理的运行费用约0.5元/m3水，黑液生化处理运行费用为0.711元/m3水，改造后废水处理运行成本见表3。综合水处理运行费用为0.544元/m3水，比改造前废酸水处理的运行费用略有上升，废水处理总运行成本为1.255元/m3水。若扣除黑液酸析后中和所需的石灰费用0.225元/m3水后，实际处理黑液的运行费用仅为1.03元/m3水。(1)通过对全厂废水处理系统的工艺改进，实现了全厂废水的集中排放和统一管理，最终出水除色度外，其它指标全部达到国家二级排放标准。(2)黑液与废酸水混合酸析，达到了“以废治废”的目的，并且，整个改造最大限度地利用了原有污水处理设备及构筑物，固定投资较少，运行费用较低，每t废水的处理运行成本为0.544元（未计黑液生化预处理费用，水量按10600m3/d计）。(3)黑液的色度去除问题一直是困扰环保工作者的难题之一，尽管通过酸析，可以使废水的色度大大降低，但最终出水的色度仍在150～200倍左右，笔者在后续实验中对酸析中和后的黑液进一步加药剂混凝脱色，已取得初步效果，但仍需深入研究探讨。[1]辛银花．棉浆粕黑液处理技术的展望[J]．人造纤维，2005，35(3)：23-25．[2]刘晓涛，李丽红．酸析木素—絮凝沉淀技术处理造纸废水[J]．中国给水排水，1999，15(12)：41-42．（