酸析法在堿減量印染廢水處理中的應(yīng)用

王棟，張益晰

（石家莊常豐環(huán)境工程有限公司，石家莊050000）

1 引言

印染行業(yè)是我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)紡織工業(yè)中的一個(gè)重要分支。印染過程中使用的原料主要是各種纖維，它分為天然纖維和化學(xué)纖維兩大類。其中天然纖維包括：棉、麻等植物性纖維和毛、絲等動物性纖維；化學(xué)纖維包括：人造纖維（粘膠纖維、銅氨纖維等）和合成纖維（錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸等）兩大類。在合成纖維染色過程中，會用到堿減量工藝，產(chǎn)生堿減量廢水，此種廢水生化性極差，較難生化處理，必須先進(jìn)行預(yù)處理后方可進(jìn)行生化處理[1]。本文主要針對采用酸析法處理此種廢水時(shí)的效果進(jìn)行分析，以供參考。

2 堿減量工藝

堿減量工藝是處理合成纖維（主要是滌綸纖維和滌錦纖維）織物的一種重要方法，是將滌綸纖維織物或滌錦纖維織物在一定溫度條件下（一般100℃左右），用一定濃度的燒堿（濃度一般為20～30g/L）進(jìn)行減量處理，減量率一般為8%～20%。通過堿減量工藝使滌綸或滌錦纖維紗線表面產(chǎn)生水解并剝落，形成不規(guī)則凹坑和龜裂，消除織物的極光，織物的光澤柔和更近似于天然絲，手感柔軟、滑爽、富有彈性，同時(shí)增加了纖維的孔隙率，透氣性也大幅提高。堿減量工藝按運(yùn)行方式可以分為間歇式和連續(xù)式，本項(xiàng)目堿減量工藝采用的是間歇式運(yùn)行，主要染色設(shè)備為溢流染色機(jī)。

3 堿減量廢水

堿減量工藝過程中產(chǎn)生的廢水，其主要污染物為滌綸織物（主要成份為聚對苯二甲酸乙酯）的水解產(chǎn)物對苯二甲酸（PTA）、乙二醇等，其中對苯二甲酸含量高達(dá)75%。該廢水PH值高，一般會在10～13之間，COD濃度高，可生化性差，根據(jù)減量率的不同，水中COD濃度隨著減量率的提升也不斷增加，可從6000mg/L高至10000mg/L（即10g/L），有時(shí)甚至更高達(dá)到10000mg/L以上，處理難度也隨著濃度的增加不斷加大。

4 酸析法處理堿減量廢水

鑒于堿減量廢水的特點(diǎn)，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理后，再與其他印染工藝段排水混合進(jìn)一步處理。因廢水中對苯二甲酸含量可高達(dá)75%，為廢水中主要污染物，因此應(yīng)將其盡可能地從水中去除。目前采用較多的預(yù)處理方法為酸析法。酸析法是利用對苯二甲酸在酸性條件下微溶的物理性質(zhì)，將廢水的PH值調(diào)整至酸性，使水中對苯二甲酸不斷析出從而將其分離出來的方法[2]。一般而言，對苯二甲酸隨PH值的不斷降低，析出量也不斷增加，當(dāng)PH＜3.5時(shí)析出效果最佳。下圖為實(shí)驗(yàn)室堿減量廢水酸析前后的對比圖。（圖1：堿減量廢水原水、圖2：酸析后堿減量廢水）

圖1 堿減量廢水原水

圖2 酸析后堿減量廢水

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明，調(diào)整PH值至酸性并充分混合攪拌后，再靜置沉淀，所得上清液COD濃度大幅度降低，當(dāng)PH＜3.5時(shí)，COD的去除率顯著提高，一般在60%～75%；當(dāng)PH＜3時(shí)，COD的去除率可超過80%。

5 工程應(yīng)用

某印染企業(yè)主要以純棉坯布染色和毛巾制品染色為主的，其中毛巾制品又以滌錦或滌綸材質(zhì)的干發(fā)巾染色為主，占全廠毛巾制品加工產(chǎn)量的90%以上。在上述產(chǎn)品毛巾制品染色時(shí)，會大量采用堿減量工藝，該廠主要采取間歇式堿減量處理工藝，主要設(shè)備為溢流染色機(jī)，每天產(chǎn)生約300噸堿減量廢水。

根據(jù)本廠的實(shí)際情況，將堿減量廢水由染色機(jī)臺（溢流染色機(jī)）排水管收集，采用“酸析法+鐵屑內(nèi)電解”工藝進(jìn)行預(yù)處理，而后排入該廠綜合污水處理站與廠內(nèi)其它印染工段排放的廢水混合后一并處理。本廠堿減量廢水處理工藝流程如下：

堿減量廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→泵→酸析反應(yīng)池→高效沉淀池→鐵屑內(nèi)電解池→該廠綜合污水處理系統(tǒng)

本工程堿減量廢水處理工藝單元主要有：

①格柵。主要作用：攔截污水中的大顆粒漂浮物及懸浮物，避免堵塞。

主要參數(shù)：過柵流速：0.8m/s，柵條間隙：5mm。

②調(diào)節(jié)池。主要作用：調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)、水量，以保證后續(xù)處理單元連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)節(jié)池出口設(shè)置提升泵和加酸裝置，廢水輸送管道上設(shè)置管道混合器，在廢水提升過程中加入濃硫酸，調(diào)整廢水PH值，使PH值由10～13迅速降至3.5或3.5以下（即使PH值≤3.5）。

主要參數(shù)：有效容積：300m3，停留時(shí)間：24.0h。

③酸析反應(yīng)池。主要作用：通過設(shè)置在池內(nèi)的機(jī)械攪拌，使?jié)饬蛩岷蛷U水充分混合均勻。

主要參數(shù)：有效容積：0.8m3，停留時(shí)間：4min，攪拌速度：200r/min。

④高效沉淀池。主要作用：進(jìn)行泥水分離的工藝單元。池內(nèi)設(shè)有斜板填料，斜板將沉淀區(qū)的水流分隔成許多薄層，水流對懸浮物顆粒的沉淀不產(chǎn)生干擾，沉淀效率大大提高。沉降的懸浮物落入下層泥斗內(nèi)，在此還設(shè)置了污泥回流泵，將一部分污泥回流至酸析反應(yīng)池進(jìn)口，回流污泥增加了高效沉淀池進(jìn)水的污泥濃度，有助于提高沉降效率。剩余污泥排入污泥處理系統(tǒng)脫水處理。

主要參數(shù)：表面負(fù)荷：15m3/m2。

⑤鐵屑內(nèi)電解池：主要作用：利用電化學(xué)氧化還原原理，氧化分解水中有機(jī)物，改善和提高廢水的可生化性，使其更適于生物處理。池內(nèi)投入適量鑄鐵屑，與廢水接觸后形成原電池，碳的電位高，為陰極；而鐵的電位低為陽極，形成原電池。在反應(yīng)過程中陽極不斷生成具有較高化學(xué)還原活性的Fe2+。陰極產(chǎn)生氧化性較強(qiáng)的新生態(tài)[H]。上述產(chǎn)物與廢水中的有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng),難以生物降解的大分子物質(zhì)被開環(huán)斷鏈分解成小分子有機(jī)物，提高了廢水的生化性。

主要參數(shù)：停留時(shí)間：2.0h

經(jīng)上述處理工藝單元處理后，廢水COD濃度大幅降低，生化性得到了改善和提高?，F(xiàn)場對堿減量原水和高效沉淀池出水進(jìn)行8天的連續(xù)采樣對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

COD（mg/L）天數(shù)COD去除率%原水 沉淀池出水1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 8d 6.13×103 7.85×103 7.66×103 1.01×103 8.74×103 7.70×103 8.13×103 7.02×103 1.97×103 2.31×103 2.21×103 2.37×103 2.23×103 2.01×103 2.21×103 2.17×103 67.9%70.6%71.1%76.5%74.5%73.9%72.8%69.1%

由以上數(shù)據(jù)可以看出，采用酸析法對堿減量廢水進(jìn)行預(yù)處理可以得到很好的COD去除效率，去除率最高達(dá)到了76.5%，最低67.9%，基本符合實(shí)驗(yàn)室測定的范圍，取得了良好的處理效果。

6 結(jié)論

酸析法應(yīng)用于堿減量廢水的預(yù)處理工程中，能夠取得良好的處理效果，COD去除效率穩(wěn)定在60%以上。該處理工藝運(yùn)行穩(wěn)定，反應(yīng)快速，操作簡便，出水COD去除效果明顯。實(shí)際工程應(yīng)用中因?yàn)樗嵛龊髲U水上清液PH值低于3.5，且還有其他有機(jī)物存在其中，因此一般在酸析后接鐵屑內(nèi)電解工藝。鐵屑內(nèi)電解工藝單元出水PH值一般可回升至6～7。水中產(chǎn)生的Fe2+可用作絮凝劑，有助于后續(xù)處理。酸析法析出的對苯二甲酸（PTA）粗品是生產(chǎn)聚酯的主要原料，脫水收集后可銷售，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。總之，酸析法應(yīng)用于堿減量廢水的預(yù)處理能夠達(dá)到預(yù)期的效果，處理效率高，適合此種廢水的治理。