紡絲生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)在于污染物濃度高，含有有毒物質(zhì)甲酸，有濃烈刺激性酸味及腐蝕性。甘肅某企業(yè)主產(chǎn)的聚甲酸基纖維(紡絲)，其生產(chǎn)廢水主要是甲酸，針對(duì)該物質(zhì)的基本性質(zhì)及特征，采用鐵炭微電解工藝進(jìn)行甲酸的去除，確保出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1、廢水水質(zhì)
該企業(yè)自產(chǎn)廢水量為1686m3/d。廢水成分主要為甲酸，占93%以上，根據(jù)企業(yè)自檢及多次取樣的檢測(cè)結(jié)果，廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。
2、廢水處理工藝
2.1 工藝流程
工藝流程見(jiàn)圖1。
將紡絲廢水通過(guò)加壓泵打入鐵炭微電解柱，同時(shí)調(diào)節(jié)微電解柱內(nèi)的鐵炭比為1∶1.2；在催化微電解作用下，將二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子；再通過(guò)加堿曝氣，使曝氣池中紡絲廢水與堿飽和溶液的體積比為1∶1，使有機(jī)物與三價(jià)鐵離子結(jié)合生成氫氧化鐵的高聚物，生成絮體沉淀；之后通過(guò)沉淀池分離出沉淀物，使得出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 主要構(gòu)筑物與設(shè)備
①藥劑投加方式
藥劑投加采用液體投加方式將配制成3%的堿飽和溶液，通過(guò)曝氣池中的斜管，靠重力進(jìn)入紡絲廢水中。
②鐵炭微電解柱
鐵炭微電解柱選用圓柱形結(jié)構(gòu)，依據(jù)中試規(guī)模確定基本尺寸，設(shè)計(jì)體積V=2000m3，底面直徑為35.6m，反應(yīng)器高度為2m，內(nèi)置1~3mm粒徑鐵屑及2~3mm粒徑焦炭，裝填高度1.5m，反應(yīng)停留時(shí)間(RRT)為20~30min。
③加堿曝氣池
本工藝中加堿曝氣池采用盤(pán)式擴(kuò)散器，曝氣頭采用陶瓷剛玉膜，單個(gè)曝氣量10~15m3/h。設(shè)計(jì)容積V=2000m3，底面面積為749.06m2，反應(yīng)器高度為2.67m。空氣經(jīng)曝氣管進(jìn)入池內(nèi)，氣體從池底流向池頂；堿液經(jīng)斜管從池頂流入池內(nèi)，曝氣時(shí)間10~20min。
④沉淀池
本工藝中沉淀池采用重力沉降分離方式。設(shè)計(jì)容積V=2500m3，底面面積為856.2m2，反應(yīng)器高度為2.92m。內(nèi)部設(shè)置錯(cuò)流式組合波紋板和三相分離器。汽水混合液從曝氣池進(jìn)入沉淀池中，因重力作用，液體的實(shí)際流速較慢，而氣體的實(shí)際流速較快，從而使氣體脫離液體，二者的流速差均為0.3m/s。絮體沉淀物經(jīng)沉降室沉降后去除，沉降時(shí)間為15~20min。
3、工藝調(diào)試與效果
3.1 工藝調(diào)試
該套工藝主要調(diào)試部分為鐵炭微電解柱。為了使反應(yīng)高效、快速進(jìn)行，經(jīng)計(jì)算，電解柱內(nèi)的鐵炭比為1∶1.8為最宜，鐵屑最佳粒徑為1~3mm及焦炭最佳粒徑為2~3mm。同時(shí)，鐵炭微電解應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行反應(yīng)，以保證有足夠的新生態(tài)氫離子，并防止填料板結(jié)，但是，酸性強(qiáng)，耗酸、耗堿量都大，鐵的消耗量也大，沉淀物也多。從經(jīng)濟(jì)性能考慮，進(jìn)水pH值的適宜范圍為3.0~3.4。曝氣池內(nèi)，為使堿液、廢水和氣體能夠充分混合并反應(yīng)生成絮狀沉淀，需使流體呈湍流狀態(tài)。并加堿調(diào)pH值至7.2，曝氣時(shí)間控制在10~20min。
3.2 運(yùn)行效果
本工藝自投入實(shí)際運(yùn)行三個(gè)月以來(lái)，經(jīng)過(guò)了多次水質(zhì)監(jiān)測(cè)，出水水質(zhì)一直穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。
3.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該工程總投資為109.9萬(wàn)元。該工程實(shí)際日常運(yùn)行成本主要為電費(fèi)、鐵屑費(fèi)和藥劑費(fèi)。實(shí)際處理水量為1686m3/d，鐵屑費(fèi)用為0.51元/m3，藥劑費(fèi)為0.38元/m3，電費(fèi)為0.36元/m3，垃圾處置費(fèi)為0.06元/m3，總計(jì)水處理費(fèi)用為1.31元/m3。
4、結(jié)論
(1)采用鐵炭微電解工藝處理紡絲生產(chǎn)廢水，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)工藝中將有機(jī)物甲酸轉(zhuǎn)化為絮狀沉淀物是核心環(huán)節(jié)，所以保證曝氣池內(nèi)足夠的反應(yīng)時(shí)間是關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)結(jié)果得出加堿曝氣反應(yīng)停留時(shí)間(RRT)10~20min最適宜。
(3)該工藝設(shè)備緊湊、占地少，且儀器操作簡(jiǎn)單，日常運(yùn)行成本為1.31元/m3。根據(jù)王曉兵、胡國(guó)強(qiáng)等實(shí)驗(yàn)資料表明，萃取法氧化甲酸的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)性能尚不理想，藥劑費(fèi)過(guò)高，反應(yīng)pH值控制范圍較苛刻。相比之下，采用鐵炭微電解法法，可提高反應(yīng)效率22%，節(jié)省運(yùn)行成本約11.9%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。（來(lái)源：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院第十市政設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院）
