聚酯化纖紡織廢水廢氣處理的工藝

聚酯化纖企業(yè)的廢水主要來(lái)自聚酯化纖工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)廢水，以及工藝清洗廢水。企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)廢水中常含有強堿、強酸、醇類(lèi)、果膠、纖維素、半纖維素、酯類(lèi)、二惡烷和2-MD等化合物，以及含有可揮發(fā)等的有機污染物。常規的水解酸化+接觸氧化、芬頓催化氧化、膜生物反應器(MBR)等處理工藝無(wú)法取得令人滿(mǎn)意的效果。鑒于該類(lèi)企業(yè)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)復雜、難降解有機物含量高，可生化性差，隨著(zhù)廢水的產(chǎn)生，還產(chǎn)生出大量對微生物具有毒害作用的丙烯醛和丙烯醇等揮發(fā)性有機污染物，此2類(lèi)有機污染物對人眼的刺激性極強，有催淚性，刺激眼睛及呼吸道，液態(tài)的丙烯醛還具有腐蝕性等特點(diǎn)。

　　臭氧催化氧化-MBR-固定化曝氣生物濾池(G- BAF)-生物強化-碳濾組合工藝，將固定化生物濾池、生物強化、催化氧化與膜技術(shù)相集成，并成功應用到該實(shí)際工程中。通過(guò)該項目，實(shí)現聚酯化纖廢水—無(wú)害化—資源化的回用模式，不僅對企業(yè)的節水減排和持續發(fā)展有著(zhù)重要的影響，也期望能為同類(lèi)企業(yè)的廢水處理技術(shù)研發(fā)和應用提供參考。

　　1工程概況

　　聚酯化纖企業(yè)生產(chǎn)的廢水，其污水來(lái)源主要為工藝車(chē)間的生產(chǎn)廢水、生活廢水、車(chē)間及工藝罐沖洗廢水，每天廢水排放量約48t。考慮可能產(chǎn)生的不可預見(jiàn)廢水量，設計處理量為60t/d的污水處理系統，其中工業(yè)廢水為24t/d。設計進(jìn)水pH為6——9，COD為2.5——3.5g/L，BOD5≤300mg/L，SS、NH3-N、動(dòng)植物油的質(zhì)量濃度分別為200——300、≤30、1.2mg/L。處理后出水要求達到GB/T18920——2002的城市綠化水標準。

　　廢氣來(lái)源于企業(yè)生產(chǎn)廢水工藝以及廢水處理系統產(chǎn)生。廢氣中乙二醇、H2O、乙醛、甲醇、空氣的質(zhì)量流量分別為0.01、0.29、0.76、0.21、12.70kg/h，合計13.97kg/h。廢氣排放要求達到天津地方標準DB 12/524——2014指標，即出口VOCs的質(zhì)量濃度≤50mg/m?，20m高空質(zhì)量流量≤4.5kg/h。

　　根據廢水合成工藝取企業(yè)廢水和廢氣進(jìn)行GC- MS定性分析，廢水中所含組分包含乙二醇、乙醛、丙烯醇、丙烯酸、對苯二甲酸乙二醇酯、二惡烷、2-MD、丙烯醇和丙烯醛等物質(zhì)，廢氣包含乙二醇、乙醛、丙烯醇、丙烯酸、空氣等氣體。聚酯化纖廢水有機物含量高，有機污染物具有生物毒性，可生化性差，廢水成分復雜，具生物毒性等特點(diǎn)，屬于難降解工業(yè)廢水。

　　2工藝流程

　　該廠(chǎng)廢水處理站占地200m?，綜合設備間為廠(chǎng)區車(chē)間內，綜合設備間內設有膜出水泵、配電控制室，膜反沖洗加藥罐、臭氧發(fā)生器、化驗室等。水池為碳鋼結構，廢水池體為碳鋼，內外二度防銹底漆，外面二度面漆。

　　廠(chǎng)區內生活廢水經(jīng)過(guò)格柵后進(jìn)入集水井中。格柵作用是去除污水中大塊雜質(zhì)、纖維物質(zhì)和毛發(fā)，防止提升泵堵塞。集水井廢水經(jīng)過(guò)提升泵提升后進(jìn)入調節池。廠(chǎng)區工業(yè)廢水直接進(jìn)入到工業(yè)廢水收集池中。池體上端溢流口工業(yè)廢水自留到調節池中。調節池水通過(guò)提升泵進(jìn)入到水解酸化池，水解酸化池提高廢水可生化性。出水進(jìn)入到G-BAF+MBR反應池，同時(shí)通過(guò)攪拌罐將生物強化微生物菌制劑攪拌均勻激活生物活性后投加到G-BAF中，提高生物降解效率，降解水中大部分污染物，出水通過(guò)碳濾塔過(guò)濾后回到清水池中用于廠(chǎng)區綠化。

　　整個(gè)處理系統密閉，收集的系統尾氣和工業(yè)廢氣通過(guò)吸風(fēng)機吸入噴淋塔，氣體通入洗滌塔后經(jīng)過(guò)水洗滌，將水溶性氣體如丙烯酸和丙烯醇等可溶性物質(zhì)溶解于水中。含有廢氣的廢水流回到工業(yè)污水收集池中。臭氧和工業(yè)廢水收集池中廢水進(jìn)入臭氧氧化塔進(jìn)行充分的接觸和反應，通過(guò)臭氧催化氧化氧化達到解除廢水毒性并提高其可生化性。尾氣通過(guò)噴淋塔洗滌處理，通過(guò)活性碳吸附塔吸附處理后20m高空達標排放。

　　以臭氧催化氧化、G-BAF、生物強化、MBR、碳濾為主體的廢水廢氣處理系統工藝流程見(jiàn)圖1。

　　3主要構筑物及設備

　　1)格柵與集水井。集水井前設置機械格柵，格柵間尺寸1.20m×0.5m×1.2m。集水井尺寸為4.0m×2.0m×5.0m，全地下結構。設置2臺潛污泵(1備1用)。泵參數為體積流量3m?/h，揚程10m，功率0.55kW。

　　2)工業(yè)廢水收集池。收集工業(yè)廢水，池體有效尺寸為2.5m×2.0m×3.5m，內部防腐，有效容積為15m?。污水停留時(shí)間為15h。池體為碳鋼箱體。池體上端溢流口工業(yè)廢水自留到調節池中。所有池體密閉，工業(yè)尾氣和池體廢氣通過(guò)噴淋塔洗滌后流回到工業(yè)污水收集池中。

　　3)調節池。將解除毒性的工業(yè)廢水和生活廢水在調節池中充分混合，設置調節池。調節池尺寸為2.5m×3.0m×3.5m，有效容積22.5m?，內部防腐。池體為碳鋼箱體。池內安裝穿孔曝氣管，通入空氣攪拌，使廢水混合均勻，并防止水中懸浮物的沉積和污水腐臭。池內設有潛污泵2臺(1備1用，體積流量3m?/h，揚程7m，功率0.37kW)，并設有液位浮球來(lái)自動(dòng)控制泵的啟停。

　　4)臭氧催化氧化塔。臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量為1kg/h，含臭氧發(fā)生器、干燥器、過(guò)濾器和臭氧氧化塔。臭氧氧化塔的尺寸為Φ準0.9m×2.9m，內襯3mm厚耐酸、碳鋼，外部二度防銹底漆、二度面漆。臭氧氣體通過(guò)反應器底部的微孔補氣板通入臭氧氧化塔。氧化塔內部含有支撐架、濾帽、填料網(wǎng)、墊層等，負載催化劑。催化劑是含有多元的過(guò)度金屬元素的柱狀活性碳。設置pH為6.8。冷卻水體積流量為3——4m?/h。

　　5)水解酸化池。通過(guò)潛污泵將混合均勻的廢水打入水解酸化池中，池體為碳鋼，水解酸化池有效容積為36m?，池體尺寸為4.8m×2.5m×3.5m，箱體內部防腐。污水停留時(shí)間為14.4h。內部安裝彈性填料，填料片間距為200mm。彈性填料12m?，為厭氧微生物提供附著(zhù)點(diǎn)。池底鋪設穿孔曝氣管，通入壓縮空氣起到攪拌作用使廢水混合均勻。內部留有溢流口，廢水通過(guò)溢流直接溢流到G-BAF中。運行時(shí)DO的質(zhì)量濃度不高于0.4mg/L。

　　6)G-BAF。通過(guò)溢流口將水解酸化池中的廢水溢流到好養池中。尺寸為7.2m×2.5m×3.5m，箱體內部防腐，有效容積為54m?，水力停留時(shí)間為14.4h。池體為碳鋼箱體。池內設有聚氨酯組合填料，組合填料30m?，填料架1套采用槽鋼和螺紋鋼焊接而成。池底鋪設微孔曝氣系統，通入壓縮空氣進(jìn)行曝氣，增加廢水好氧微生物濃度。內部留有溢流口，廢水通過(guò)溢流進(jìn)入MBR池。

　　7)MBR生化池。池體尺寸為14.5m×2.5m×3.5m，箱體內部防腐，有效容積為 108.75m?。水力停留時(shí)間為43.5h。池體為碳鋼箱體，設有MBR。生化池出水方式采用膜分離方式進(jìn)行泥水分離。采用PVDF簾式膜，14片膜，膜面積為18m?/片。反應器內設置曝氣系統，曝氣量氣水體積比為20:1，壓縮空氣通過(guò)管路從池底進(jìn)入。設置回流裝置，定時(shí)回流保持生化池內污泥濃度。膜出水泵一備一用，參數為體積流量3.5m?/h，揚程12m，功率0.37kW。

　　8)生物強化。罐體尺寸為Φ準2.4m×3.0m，內設攪拌和曝氣裝置。將調節池廢水打入該裝置，攪拌曝氣24h。目的是將干燥的菌制劑，在罐里面和廢水充分攪拌和混勻并激活生物活性。隨后通過(guò)潛污泵將菌制劑水溶液打入到G-BAF。1t廢水投加菌制劑0.5kg。篩選和培養方法見(jiàn)文獻。

　　9)噴淋塔。噴淋塔尺寸為Φ準0.8m×2.2m，內襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆。分塔體、塔板和填料。工業(yè)廢氣總收集管管徑DN80mm，壓降按純空氣10Pa/100m計。風(fēng)機體積流量400——500m?/h，功率0.75kW。

　　10)活性碳吸附塔。吸附塔尺寸為Φ準1.8m×2.8m，內襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆將處理后的廢氣通過(guò)活性碳吸附達標后20m高空排放。

　　11)碳濾塔。吸附塔尺寸為Φ準0.6m×2.5m，內襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆。將處理后的廢水通過(guò)碳濾塔進(jìn)入清水池，該出水負責公司綠化和洗車(chē)使用。

　　12)其他。設備間內設置2臺膜自吸泵供膜出水，2臺風(fēng)機各收集工業(yè)廢氣和整個(gè)系統的有毒氣體，4臺潛污泵，2臺將調節池廢水打入水解酸化池中。2臺將在菌液打入G-BAF池中;臭氧發(fā)生器1臺，臭氧塔1座，控制室內設有電源柜1套、電控柜1套。污泥處理間設污泥調理罐1套，加藥系統1套，氣動(dòng)隔膜泵2臺(1用1備)，隔膜板框壓濾機1套，就地電控1套。

　　4系統運行情況

　　4.1 各單元處理效果

　　污水處理設施正式運行后，系統出水一直穩定達標，部分水質(zhì)優(yōu)于GB/T18920——2002標準。表1為各單元多次取水檢測的平均結果。

　　4.2　臭氧催化氧化系統

　　臭氧催化氧化系統中加入多元負載型催化劑，利用多元過(guò)渡金屬氧化物的催化氧化性能，促進(jìn)臭氧分解為羥基自由基。廢水中含有丙烯醛和丙烯醇二類(lèi)揮發(fā)性有機污染物，2類(lèi)有機污染物對人眼的刺激性極強，有催淚性，可通過(guò)揮發(fā)進(jìn)入大氣，其蒸氣刺激眼睛及呼吸道，液態(tài)的丙烯醛還具有腐蝕性。2種物質(zhì)具有的共同特性是它們可被臭氧所誘發(fā)的羥基自由基所降解，基于以上特點(diǎn)，為了減少2類(lèi)物質(zhì)對后續生化反應池中微生物的毒害，減少揮發(fā)后氣體的毒性，使廢水處理系統穩定運行，需要在前期和尾氣處理中增設臭氧處理單元。降低廢水毒性并提高其可生化性，提高有機物的去除效果，從實(shí)驗數據可知，臭氧對廢水COD的降解率為15%——18%。

　　4.3　水解酸化段

　　水解酸化段COD平均去除效率為，在水解條件下，將大分子有機污染物變?yōu)樾》肿佑袡C污染物，或者將有生物毒性有機物轉變?yōu)闊o(wú)生物毒性的有機污染物。目的在于改善有機污染物的可生化性，COD的去除效率不高，為15%——18%。

　　4.4　生物強化對COD去除率的影響

　　圖2是投加菌制劑前后出水COD變化。

　　由圖2可知，使用微生物菌制劑前后COD去除率有比較明顯的變化，出水COD平均分別為114.3、98.3mg/L。高效微生物菌制劑是通過(guò)長(cháng)期降解該類(lèi)廢水的活性污泥中馴化和篩選獲得的優(yōu)勢菌種，因此可使廢水中的高效微生物的含量增加，加快對該類(lèi)難降解有機物的降解。開(kāi)始投加菌制劑1周，廢水COD幾乎沒(méi)什么變化，為生物菌制劑在適應生長(cháng)過(guò)程中;1周后，廢水的COD開(kāi)始相對下降。此后污水運行系一直正常運行，但是運行3個(gè)月后，廢水COD有上升趨勢，需要二次投加菌制劑，投加數量和第1次一樣。再1周后，運行數據維持正常。說(shuō)明生物強化后的廢水COD降解率在原有的基礎上提高了16.4%，微生物菌制劑的投加頻率維持在3個(gè)月1次為宜。

　　由以上分析可知，該工藝系統對有機物、SS等均具有理想的去除效果。系統運行穩定，出水COD穩定在50mg/L以下，BOD5在6mg/L以下，達到GB/ T18920——2002的用于城市綠化水的排放標準，廢水可直接用于城市綠化和車(chē)輛沖洗。排放廢氣VOCs的質(zhì)量濃度小于50mg/m?，達DB12/524——2014，20m高空排放，質(zhì)量流量小于4.5kg/h。

　　4.5　G-BAF+MBR系統

　　在G-BAF處理系統和MBR生化系統，COD去除率可以達到76%。在G-BAF處理系統和MBR系統內有復合填料的存在，載體內單位體積為生物量加大，微生物不容易脫落。加強抗沖擊負荷能力，降低了污泥負荷，同時(shí)采用MBR出水方式，不僅截留了微生物不會(huì )流失，還能截留大分子有機物，增加其停留時(shí)間，使有機物降解更徹底。

　　4.6　成本分析

　　根據運行數據，整個(gè)工藝運行電費為2.8元/m?，菌制劑投加費用0.2元/m?，污泥處理費約為0.2元/m?，人工費約0.4元/m?，不計設備折舊費，直接運行費用為3.6元/m。

　　5結 論

　　臭氧催化氧化、G-BAF、生物強化、MBR、碳濾為主體的廢水處理工藝對難降解，高有機物的聚酯化纖廢水具有良好的處理效果，其中，臭氧催化氧化+ G-BAF+ MBR對COD的除去率達到76%，生物強化技術(shù)的應用，廢水降解率在原有的基礎上提高了16.4%。

　　臭氧催化氧化、G-BAF、生物強化、MBR、碳濾為主體的廢水處理工藝處理后出水達到GB/T18920——2002的城市綠化水標準，廢氣達DB12/524——2014排放標準。該工藝抗沖擊負荷能力強，運行穩定。

　　臭氧催化氧化作用對系統產(chǎn)生的丙烯醛和丙烯醇有毒物質(zhì)具有特定的解除其生物毒性的作用，為本系統下一步的G-BAF+生物強化+MBR提供了必要條件。