粘膠短纖維廢水處理綜述

郭志成

（恩宜瑞（江蘇）環境發展有限公司南京分公司 江蘇南京 211111）

引言

粘膠纖維是利用木漿、棉漿、竹漿等為原料，經過化學處理和機械加工而成[1]。生產過程中會排放大量的酸性、堿性廢水，其中含有燒堿、硫酸、硫酸鋅、二硫化碳、纖維素、半纖維素、纖維素磺酸酯、粘膠等主要特征污染物質，如果未經處理直接排入水體會造成一定的環境污染，對人類健康和其他生物生長造成危害。因此如何有效的去除廢水中污染物含量，是粘膠纖維廢水處理關注的重點。目前，粘膠纖維廢水處理技術主要分為物理化學法、生化處理法和化學氧化法。本文對粘膠纖維廢水的特點及幾種處理方法進行綜述。

1 廢水特點

粘膠纖維廢水分為酸性和堿性廢水。其中酸性廢水主要來自酸站、紡練車間和廢氣洗滌塔等，主要含有硫化物、硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉等污染物；堿性廢水主要來自原液和紡練車間脫硫段等，主要含有纖維素、半纖維素、纖維素磺酸酯、硫化鈉、二硫化碳、燒堿等污染物[2]。

粘膠纖維廢水特點為：（1）酸性廢水水量水質波動大且頻繁，pH 較低；（2）廢水水溫較高；（3）鋅離子、硫化物、硫酸根等污染物濃度較高；（4）含有纖維素、纖維素磺酸酯等難生物降解污染物；（5）缺乏微生物生長所必需的N、P 等營養物質；（6）色度高。

2 粘膠纖維廢水處理工藝

粘膠纖維廢水處理工藝主要有物理化學法、生化處理法和化學氧化法。

2.1 物理化學法

（1）酸析法。酸析法是指在酸性條件下，纖維素等物質由溶解態轉化為懸浮態，從廢水中析出，再通過絮凝沉淀或氣浮將其去除。該方法設備簡單、能耗低、造價低，可以有效去除粘膠纖維廢水中纖維素等難生物降解物質，降低污染物負荷。但處理裝置需要考慮耐酸性及二次污染等。

（2）吹脫法。吹脫法是將空氣通入廢水中，改變氣體在廢水中的氣液平衡，使廢水中的溶解氣體和揮發性物質轉移到氣體中。吹脫過程屬于傳質過程，其推動力為廢水中揮發物質的濃度與大氣中該物質的濃度差[3]。吹脫法主要用于脫除粘膠纖維廢水中的H2S、CS2等溶解性有毒有害氣體，常采用吹脫池或吹脫塔等。吹脫池占地面積較大，一般用于去除非有毒性氣體，適用于水溫比較高、場地開闊，不會產生二次污染的場合。吹脫塔占地面積較小，可以提高吹脫效率，回收有用氣體、防止二次污染；廢水中懸浮物濃度較高或含有易結垢物質時，塔體容易發生堵塞。

（3）混凝沉淀法。混凝沉淀法主要是向廢水中投加一些混凝劑、助凝劑，使廢水中膠體和懸浮物脫穩而相互聚結成礬花，再通過重力沉降去除廢水中懸浮固體。粘膠纖維廢水呈酸性，且含有鋅離子、硫酸根等，需要投加石灰中和pH、沉淀鋅離子及去除部分硫酸根，常用平流沉淀池或輻流沉淀池。考慮石灰容易結垢堵塞斜板，正常不使用斜板沉淀池。該方法工藝流程簡單、操作管理方便、一次性投資低。但產生污泥量大、脫色效果差。

（4）氣浮法。氣浮法是指利用微小氣泡作為載體粘附在廢水中污染物上，使其浮力大于重力和上浮阻力，從而使污染物上浮至水面，形成浮渣，再用刮渣機刮除浮渣，實現固液分離[4]。目前，氣浮主要有加壓溶氣氣浮、渦凹氣浮、淺層氣浮等，主要用于去除粘膠纖維廢水中析出的纖維素和懸浮物等污染物。

（5）中和法。中和法是通過化學的方法，使氫離子和氫氧根離子相互作用，生成溶解或難溶解的鹽類，從而調節廢水的pH 值。目前，主要有酸堿中和、藥劑中和、過濾中和等[5]。投藥中和反應速度快、使用方便，是最為廣泛應用的一種方法。粘膠纖維廢水混合后呈酸性，需要投加堿性藥劑，主要有石灰、氫氧化鈉、電石渣等。因石灰來源廣泛、價格便宜，所以最為常用。但投加大量石灰容易導致曝氣器、管道等結垢堵塞，因此采用石灰中和需重點關注石灰反應效率，減少石灰在系統內的殘留量，降低系統結垢、堵塞的風險，消減高鈣對系統的影響。

（6）膜分離法。膜分離法是在一定推動力下，利用膜的選擇透過性將廢水中的組分進行分離、純化、濃縮的過程[4]。目前，利用的推動力主要有電位差和壓力差。利用電位差推動力的膜分離法主要有電滲析，利用壓力差為推動力的膜分離法主要有反滲透、超濾、納濾、微濾等。膜分離法屬于物理分離，分離過程不發生相變、能量轉換率高、節能效益好、分離效率高、成本低、占地少、操作簡單、便于實現自動化。目前，膜分離法主要應用于含鋅廢水中硫酸鋅回收利用。

2.2 生化處理法

（1）SBR。SBR 又稱序批式活性污泥法，是在序批式反應器內完成污廢水中污染物的去除的一種污水處理工藝[6]。SBR 一個完整的循環過程主要包括進水、反應、沉淀、出水和待機（閑置）等5 個階段。SBR 具有處理設備少、工藝簡單、沉淀效果好、無二沉和污泥回流系統、占地小、平面布置緊湊等優點。但操作繁瑣、無法解決大型污水處理廠連續進水、連續出水的要求。

（2）CASS。CASS 又稱為循環式活性污泥法，將生物選擇與SBR 有機結合[7]。CASS 反應器主要由生物選擇區、缺氧區和好氧區組成，運行過程分為進水、曝氣、沉淀、潷水、排泥、閑置等。與SBR 工藝相比，CASS 工藝具有進水連續、抗沖擊能力更好、不易污泥膨脹、管理簡單等特點。

（3）A/O。A/O 法是將厭氧水解技術作為活性污泥法的前處理；A/O 法除了具有降解有機污染物功能，還具有一定的脫氮除磷功能。A/O 工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，在缺氧段將污水中大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性有機物轉化成可溶性有機物，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，降解污水中有機污染物。A/O 法具有耐負荷沖擊能力強、工藝流程簡單、運行費用低、投資省、一定的脫氮除磷功能。

（4）MBR 工藝。MBR 又稱膜生物反應器，將活性污泥法與膜過濾設備結合，實現生物處理和固液分離[8]。MBR 工藝采用活性污泥法降解廢水中的COD、氨氮等污染物，再利用膜系統代替傳統的二沉池進行混合液的固液分離，截流水體中懸浮物、膠體等物質，出水水質相對較好。MBR 工藝具有耐沖擊負荷強、出水水質優質穩定、剩余污泥產量少、占地面積小、操作方便、易于自動化控制，但造價和維護成本較高，容易產生膜污染。

2.3 化學氧化法

（1）芬頓氧化法。芬頓氧化法是在酸性條件下，以Fe2+為催化劑，用雙氧水進行化學氧化，降解廢水中難降解有機污染物。芬頓氧化法具有操作簡單、氧化能力強、設備投資少等優點，但pH 使用范圍較窄、處理成本高、污泥產泥量大。粘膠纖維廢水生化出水COD 較高，且大部分為難生物降解，芬頓氧化法可以有效降低生化出水中COD 含量及色度。但應合理控制反應條件和藥劑投加量，如反應條件不當，非常容易產生硫酸鈣等結晶體，附著在設備和管道上，產生池體和管道堵塞等問題。

（2）臭氧氧化法。臭氧是一種強氧化劑，在酸性條件下，其氧化還原電位能夠達到2.07V，其氧化能力僅次于氟[9]。臭氧氧化法是利用臭氧的強氧化性，將廢水中的污染物氧化為無害物質。臭氧氧化具有氧化能力強、反應迅速、流程簡單、無二次污染問題、脫色效果好等特點，但造價較高、電耗較高，臭氧制備設備復雜，操作及維修麻煩。

（3）微電解法。微電解法是利用鐵碳微電解材料自身產生的電位極差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的[10]。該方法利用電化學、氧化還原、物理吸附及絮凝沉淀等對廢水進行處理，不但可以提高廢水的可生化性，還能大幅度降低廢水的有機污染物濃度和色度。該方法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低、操作維護方便，電耗低等優點。但電極容易被鈍化、填料容易被板結。

3 粘膠纖維廢水處理的工藝選擇

粘膠纖維廢水處理具有污染物濃度高、成分復雜、色度高等特點，采用單獨的物化處理技術往往無法達到排放標準的要求，因此需要對廢水進行預處理后，再進入生化處理進一步降解廢水中可生物降解有機污染物，但生化出水存在難降解有機物濃度較高，色度脫除率不高等問題，因此生化出水往往需要化學氧化甚至過濾進一步去除COD、SS 和色度等。綜上，粘膠纖維廢水推薦采用的技術路線為：預處理+生化處理+深度處理。

4 粘膠纖維廢水處理面臨問題及解決方案

目前，粘膠纖維廢水處理技術相對比較完善，但仍存在以下問題。

4.1 污泥膨脹

粘膠纖維廢水中生化池的污泥沉降性能不佳，容易污泥膨脹，主要是由絲狀菌大量繁殖引起的。粘膠纖維廢水中缺乏N、P 等營養元素，因此需要向系統中投加N、P 等營養物質；定期排放系統內無機污泥，增加活性污泥的比例；同時，運行中要控制進水COD 負荷、污泥齡、DO、水溫、pH 等參數。

4.2 泡沫問題

在粘膠纖維生成過程中，為了改善生產工藝質量和粘膠纖維的使用性能，通常會添加適量的表面活性劑，在曝氣、吹脫或水力落差較大時非常容易產生大量的泡沫。消除泡沫的主要措施有：高速水流噴淋、添加消泡劑、減小水體落差等。

4.3 鹽分較高

粘膠纖維廢水中含鹽量較高，主要體現為硫酸根，硫酸根約6000-9000mg/L。鹽分過高容易導致細菌細胞膜內外滲透壓失衡，使細胞處于脫水狀態，會抑制微生物活性，導致其無法自然增殖，降低生物活性和污泥沉降性能，造成污泥解體和流失，系統需要定期補充碳源和活性污泥。為避免鹽分過高導致系統崩潰，預處理階段會投加大量的石灰調節pH 同時去除一部分硫酸根，降低鹽分對后續生化系統的影響。

4.4 系統結垢

粘膠纖維廢水酸性較強，預處理需要投加大量石灰調節pH，進入生化系統不可避免的殘留大量石灰，在生化池內被空氣曝氣形成碳酸鈣容易結垢、堵塞曝氣系統，導致污泥攪拌不均勻，最終影響生化出水水質。為防止這一現象的發生，要嚴格控制預處理石灰投加量，并采用射流曝氣器代替常規微孔曝氣器。

結語

目前，粘膠纖維廢水處理技術已經得到了不斷的完善和發展，但我國對環保的要求越來越嚴格，需要在新的行業政策形勢下，針對粘膠纖維廢水的特點，采用科學、經濟、合理的工藝流程，保證廢水的達標排放。同時，粘膠纖維廢水排放總量較大，一方面廢水的回用及資源化利用也將成為水處理領域未來研究的重點；另一方面，采用環保綠色型粘膠纖維代替傳統的粘膠纖維，降低污染物的排放，減少對環境的影響。