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发布日期:2021年05月17日
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粘胶纤维废水深度处理及零排放工艺
发布时间:2021-1-28 16:19:38  中国污水处理工程网

  一、前言

  粘胶纤维行业是典型废水及污染物排放量大的工业行业,废水具有水量大、治理难度大等特点。我国粘胶短纤维产能已突破400万吨,占全球近70%,成为粘胶短纤维最大的生产国。通常,一条设计生产能力10万吨/年的差别化粘胶短纤维生产线,废水排放量就达到了18000m3/d。

  目前,国家尚未设定粘胶纤维行业的水污染排放标准,企业一般执行GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。处理后的废水,由于含盐量较高,按照现在的方式,排入沙漠库区后难以形成生态系统,种植的芦苇和红柳也无法存活,水流之处土壤盐碱化明显,环境问题严重。因而,粘胶纤维行业水资源回收及零排放或许是解决行业污染问题的最终途径。

  二、粘胶纤维生产废水水质及特点

  2.1 废水水质

  粘胶纤维生产线配套污水处理设施采用“物化+生化+催化氧化”工艺,污水排放执行GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。以10万吨/年差别化粘胶短纤维生产线为例,将18000m3/d处理后的粘胶纤维生产废水,全部进入回用水处理系统进行处理后,水质满足粘胶纤维生产用工艺用水指标要求,回用于生产,实现废水零排放。根据查阅资料及实地考察可知,废水水质如表1所示。

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  回用水水质需要符合生产工艺用水指标,如表2所示:

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  2.2 废水水质的特点

  粘胶纤维工业废水中主要污染物为COD、锌离子、无机盐和硫化物等,具有以下特点。

  (1)含铁:来水为厂区粘胶纤维生产废水,含有一定量的铁等重金属,若采用反渗透膜对来水进行浓缩,需考虑除铁措施。

  (2)硬度较高:废水总硬度为816mg/L,需要进行软化除硬处理。

  (3)TDS和COD较低:根据水质数据,原水TDS为9000mg/L,COD为50mg/L,含量均不高,可采用抗污染卷式RO进行浓缩减量。

  三、工艺方案的确定

  3.1 工艺流程及水量平衡图

  根据水质情况及设计要求,推荐采用“一级软化+V型滤池+UF(超滤)+一级卷式RO+DTLRO+二级高密软化+砂滤+树脂软化+DTRO+二级卷式RO(处理DTLRO及DTRO混合产水)+MVR蒸发结晶”组合工艺,对来水进行中水回用及零排放处理。

  根据现有水质数据,设计工艺流程见图1。

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  3.2 工艺流程说明

  经组合工艺处理后,膜系统回收率可以达到92.8%,仅剩余少量浓缩液进入MVR系统,经蒸发结晶得到结晶盐。具体工艺说明如下:

  一级软化:由于废水中的钙、镁离子含量较高,需通过投加液碱、纯碱等化学药剂,使其与水中的钙、镁及少量的金属离子形成沉淀物,最终以污泥的形式排出,预计一级软化出水总硬度在150mg/L左右,此硬度可保证超滤和卷式RO系统的稳定运行。

  V型滤池:去除一级软化出水的悬浮物、胶体等物质,保障后续系统进水的SS要求。

  超滤:去除V型滤池产水中剩余的悬浮物等,为后续卷式RO系统的稳定运行提供保障。

  一级卷式RO:采用卷式RO对UF(超滤)产水进行初步浓缩,卷式RO浓水排放至DTLRO系统,产水去RO混合产水池。

  DTLRO:对一级卷式RO浓水进一步浓缩,DTLRO浓水排放至二级软化系统,产水去DTLRO+DTRO混合产水池。

  二级软化:被软化后的原水经卷式RO和DTLRO膜浓缩后,浓水中的钙、镁离子含量增高,若要保证后续系统的稳定运行,需通过投加石灰、纯碱等化学药剂对DTLRO浓水进行除硬处理,预计二级软化出水总硬度200mg/L左右,此硬度可保证树脂软化系统稳定的再生周期,提高系统运行的经济性。

  砂滤:去除二级软化出水的悬浮物、胶体等物质,保障后续系统进水的SS要求。

  树脂软化:经砂滤过滤后的产水进入树脂软化系统,对水中剩余的钙、镁进行深度去除,树脂软化出水总硬度可达到1mg/L以下,此工艺可避免高倍浓缩钙、镁等易结垢物质对系统造成影响。

  DTRO系统:对DTLRO浓水进行深度浓缩,DTRO浓水排放至MVR系统,产水去DTLRO+DTRO混合产水池。

  二级卷式RO:由于DTLRO和DTRO单元进水水质恶劣,产水TDS偏高,难以满足回用水水质要求,因此采用二级卷式RO对DTLRO和DTRO的混合产水进行处理,以提升产水水质。二级卷式RO产水去RO混合产水池,浓水排至一级卷式RO浓水池再次处理。

  MVR系统:对DTRO系统的浓水进行蒸发结晶,得到结晶盐。

  3.3 水质预测结果

  根据进出水水质、处理要求及各工艺设备理论脱除率,结合部分关键工艺段实验研究,本文要求的污染物去除率水质预测如表3所示。

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  四、运行费用估算

  基于以上各工艺段物料平衡计算,得出各类辅料及公用工程消耗量,结合该企业现阶段实际采购价格,本文选取技术运行费用估算如表4所示。

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  五、结论

  本设计利用大通道卷式膜技术对粘胶纤维生产废水进行处理,废水回收利用率可达到95%以上的回收效果,对粘胶纤维生产废水的脱盐效果表现优异,可以达到97.3%的脱盐率,产水水质可以达到回用水水质各项指标要求。

  以18000m3/d的中水处理及零排放工程为例,达到全面实现零排放目标。按照每生产1吨粘胶短纤维,外排60m3废水核算,零排放运行成本6.44元/吨水,则每吨粘胶短纤维成本增加386.40元。虽然会导致企业生产经营成本有一定增加,但是水资源回收利用及零排放能彻底解决废水污染的问题,社会与环境效益显著。(来源:新疆环境工程评估中心)

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