粘胶短纤维废水处理综述

郭志成

（恩宜瑞（江苏）环境发展有限公司南京分公司 江苏南京 211111）

引言

粘胶纤维是利用木浆、棉浆、竹浆等为原料，经过化学处理和机械加工而成[1]。生产过程中会排放大量的酸性、碱性废水，其中含有烧碱、硫酸、硫酸锌、二硫化碳、纤维素、半纤维素、纤维素磺酸酯、粘胶等主要特征污染物质，如果未经处理直接排入水体会造成一定的环境污染，对人类健康和其他生物生长造成危害。因此如何有效的去除废水中污染物含量，是粘胶纤维废水处理关注的重点。目前，粘胶纤维废水处理技术主要分为物理化学法、生化处理法和化学氧化法。本文对粘胶纤维废水的特点及几种处理方法进行综述。

1 废水特点

粘胶纤维废水分为酸性和碱性废水。其中酸性废水主要来自酸站、纺练车间和废气洗涤塔等，主要含有硫化物、硫酸、硫酸锌、硫酸钠等污染物；碱性废水主要来自原液和纺练车间脱硫段等，主要含有纤维素、半纤维素、纤维素磺酸酯、硫化钠、二硫化碳、烧碱等污染物[2]。

粘胶纤维废水特点为：（1）酸性废水水量水质波动大且频繁，pH 较低；（2）废水水温较高；（3）锌离子、硫化物、硫酸根等污染物浓度较高；（4）含有纤维素、纤维素磺酸酯等难生物降解污染物；（5）缺乏微生物生长所必需的N、P 等营养物质；（6）色度高。

2 粘胶纤维废水处理工艺

粘胶纤维废水处理工艺主要有物理化学法、生化处理法和化学氧化法。

2.1 物理化学法

（1）酸析法。酸析法是指在酸性条件下，纤维素等物质由溶解态转化为悬浮态，从废水中析出，再通过絮凝沉淀或气浮将其去除。该方法设备简单、能耗低、造价低，可以有效去除粘胶纤维废水中纤维素等难生物降解物质，降低污染物负荷。但处理装置需要考虑耐酸性及二次污染等。

（2）吹脱法。吹脱法是将空气通入废水中，改变气体在废水中的气液平衡，使废水中的溶解气体和挥发性物质转移到气体中。吹脱过程属于传质过程，其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差[3]。吹脱法主要用于脱除粘胶纤维废水中的H2S、CS2等溶解性有毒有害气体，常采用吹脱池或吹脱塔等。吹脱池占地面积较大，一般用于去除非有毒性气体，适用于水温比较高、场地开阔，不会产生二次污染的场合。吹脱塔占地面积较小，可以提高吹脱效率，回收有用气体、防止二次污染；废水中悬浮物浓度较高或含有易结垢物质时，塔体容易发生堵塞。

（3）混凝沉淀法。混凝沉淀法主要是向废水中投加一些混凝剂、助凝剂，使废水中胶体和悬浮物脱稳而相互聚结成矾花，再通过重力沉降去除废水中悬浮固体。粘胶纤维废水呈酸性，且含有锌离子、硫酸根等，需要投加石灰中和pH、沉淀锌离子及去除部分硫酸根，常用平流沉淀池或辐流沉淀池。考虑石灰容易结垢堵塞斜板，正常不使用斜板沉淀池。该方法工艺流程简单、操作管理方便、一次性投资低。但产生污泥量大、脱色效果差。

（4）气浮法。气浮法是指利用微小气泡作为载体粘附在废水中污染物上，使其浮力大于重力和上浮阻力，从而使污染物上浮至水面，形成浮渣，再用刮渣机刮除浮渣，实现固液分离[4]。目前，气浮主要有加压溶气气浮、涡凹气浮、浅层气浮等，主要用于去除粘胶纤维废水中析出的纤维素和悬浮物等污染物。

（5）中和法。中和法是通过化学的方法，使氢离子和氢氧根离子相互作用，生成溶解或难溶解的盐类，从而调节废水的pH 值。目前，主要有酸碱中和、药剂中和、过滤中和等[5]。投药中和反应速度快、使用方便，是最为广泛应用的一种方法。粘胶纤维废水混合后呈酸性，需要投加碱性药剂，主要有石灰、氢氧化钠、电石渣等。因石灰来源广泛、价格便宜，所以最为常用。但投加大量石灰容易导致曝气器、管道等结垢堵塞，因此采用石灰中和需重点关注石灰反应效率，减少石灰在系统内的残留量，降低系统结垢、堵塞的风险，消减高钙对系统的影响。

（6）膜分离法。膜分离法是在一定推动力下，利用膜的选择透过性将废水中的组分进行分离、纯化、浓缩的过程[4]。目前，利用的推动力主要有电位差和压力差。利用电位差推动力的膜分离法主要有电渗析，利用压力差为推动力的膜分离法主要有反渗透、超滤、纳滤、微滤等。膜分离法属于物理分离，分离过程不发生相变、能量转换率高、节能效益好、分离效率高、成本低、占地少、操作简单、便于实现自动化。目前，膜分离法主要应用于含锌废水中硫酸锌回收利用。

2.2 生化处理法

（1）SBR。SBR 又称序批式活性污泥法，是在序批式反应器内完成污废水中污染物的去除的一种污水处理工艺[6]。SBR 一个完整的循环过程主要包括进水、反应、沉淀、出水和待机（闲置）等5 个阶段。SBR 具有处理设备少、工艺简单、沉淀效果好、无二沉和污泥回流系统、占地小、平面布置紧凑等优点。但操作繁琐、无法解决大型污水处理厂连续进水、连续出水的要求。

（2）CASS。CASS 又称为循环式活性污泥法，将生物选择与SBR 有机结合[7]。CASS 反应器主要由生物选择区、缺氧区和好氧区组成，运行过程分为进水、曝气、沉淀、滗水、排泥、闲置等。与SBR 工艺相比，CASS 工艺具有进水连续、抗冲击能力更好、不易污泥膨胀、管理简单等特点。

（3）A/O。A/O 法是将厌氧水解技术作为活性污泥法的前处理；A/O 法除了具有降解有机污染物功能，还具有一定的脱氮除磷功能。A/O 工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，在缺氧段将污水中大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性有机物转化成可溶性有机物，提高污水可生化性，在好氧段用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，降解污水中有机污染物。A/O 法具有耐负荷冲击能力强、工艺流程简单、运行费用低、投资省、一定的脱氮除磷功能。

（4）MBR 工艺。MBR 又称膜生物反应器，将活性污泥法与膜过滤设备结合，实现生物处理和固液分离[8]。MBR 工艺采用活性污泥法降解废水中的COD、氨氮等污染物，再利用膜系统代替传统的二沉池进行混合液的固液分离，截流水体中悬浮物、胶体等物质，出水水质相对较好。MBR 工艺具有耐冲击负荷强、出水水质优质稳定、剩余污泥产量少、占地面积小、操作方便、易于自动化控制，但造价和维护成本较高，容易产生膜污染。

2.3 化学氧化法

（1）芬顿氧化法。芬顿氧化法是在酸性条件下，以Fe2+为催化剂，用双氧水进行化学氧化，降解废水中难降解有机污染物。芬顿氧化法具有操作简单、氧化能力强、设备投资少等优点，但pH 使用范围较窄、处理成本高、污泥产泥量大。粘胶纤维废水生化出水COD 较高，且大部分为难生物降解，芬顿氧化法可以有效降低生化出水中COD 含量及色度。但应合理控制反应条件和药剂投加量，如反应条件不当，非常容易产生硫酸钙等结晶体，附着在设备和管道上，产生池体和管道堵塞等问题。

（2）臭氧氧化法。臭氧是一种强氧化剂，在酸性条件下，其氧化还原电位能够达到2.07V，其氧化能力仅次于氟[9]。臭氧氧化法是利用臭氧的强氧化性，将废水中的污染物氧化为无害物质。臭氧氧化具有氧化能力强、反应迅速、流程简单、无二次污染问题、脱色效果好等特点，但造价较高、电耗较高，臭氧制备设备复杂，操作及维修麻烦。

（3）微电解法。微电解法是利用铁碳微电解材料自身产生的电位极差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的[10]。该方法利用电化学、氧化还原、物理吸附及絮凝沉淀等对废水进行处理，不但可以提高废水的可生化性，还能大幅度降低废水的有机污染物浓度和色度。该方法具有适用范围广、处理效果好、成本低、操作维护方便，电耗低等优点。但电极容易被钝化、填料容易被板结。

3 粘胶纤维废水处理的工艺选择

粘胶纤维废水处理具有污染物浓度高、成分复杂、色度高等特点，采用单独的物化处理技术往往无法达到排放标准的要求，因此需要对废水进行预处理后，再进入生化处理进一步降解废水中可生物降解有机污染物，但生化出水存在难降解有机物浓度较高，色度脱除率不高等问题，因此生化出水往往需要化学氧化甚至过滤进一步去除COD、SS 和色度等。综上，粘胶纤维废水推荐采用的技术路线为：预处理+生化处理+深度处理。

4 粘胶纤维废水处理面临问题及解决方案

目前，粘胶纤维废水处理技术相对比较完善，但仍存在以下问题。

4.1 污泥膨胀

粘胶纤维废水中生化池的污泥沉降性能不佳，容易污泥膨胀，主要是由丝状菌大量繁殖引起的。粘胶纤维废水中缺乏N、P 等营养元素，因此需要向系统中投加N、P 等营养物质；定期排放系统内无机污泥，增加活性污泥的比例；同时，运行中要控制进水COD 负荷、污泥龄、DO、水温、pH 等参数。

4.2 泡沫问题

在粘胶纤维生成过程中，为了改善生产工艺质量和粘胶纤维的使用性能，通常会添加适量的表面活性剂，在曝气、吹脱或水力落差较大时非常容易产生大量的泡沫。消除泡沫的主要措施有：高速水流喷淋、添加消泡剂、减小水体落差等。

4.3 盐分较高

粘胶纤维废水中含盐量较高，主要体现为硫酸根，硫酸根约6000-9000mg/L。盐分过高容易导致细菌细胞膜内外渗透压失衡，使细胞处于脱水状态，会抑制微生物活性，导致其无法自然增殖，降低生物活性和污泥沉降性能，造成污泥解体和流失，系统需要定期补充碳源和活性污泥。为避免盐分过高导致系统崩溃，预处理阶段会投加大量的石灰调节pH 同时去除一部分硫酸根，降低盐分对后续生化系统的影响。

4.4 系统结垢

粘胶纤维废水酸性较强，预处理需要投加大量石灰调节pH，进入生化系统不可避免的残留大量石灰，在生化池内被空气曝气形成碳酸钙容易结垢、堵塞曝气系统，导致污泥搅拌不均匀，最终影响生化出水水质。为防止这一现象的发生，要严格控制预处理石灰投加量，并采用射流曝气器代替常规微孔曝气器。

结语

目前，粘胶纤维废水处理技术已经得到了不断的完善和发展，但我国对环保的要求越来越严格，需要在新的行业政策形势下，针对粘胶纤维废水的特点，采用科学、经济、合理的工艺流程，保证废水的达标排放。同时，粘胶纤维废水排放总量较大，一方面废水的回用及资源化利用也将成为水处理领域未来研究的重点；另一方面，采用环保绿色型粘胶纤维代替传统的粘胶纤维，降低污染物的排放，减少对环境的影响。