碱减量废水的处理现状

2017-08-11王淑影杨俞闫龙

科技资讯 2017年21期

关键词：处理

王淑影+杨俞+闫龙

摘要：利用高浓度碱对涤纶织物进行减量处理，使涤纶织物具有柔软手感、柔和光泽、良好的吸湿透气性能。产生的碱减量废水具高COD、高pH、水质水量变化大、生物降解性差等特点，因此处理难度较大。该文通过分析碱减量废水来源、水质特点、不同的废水处理技术及存在的问题，对碱减量废水处理工艺和回收对苯二甲酸（TA）的可行性及必要性进行了探讨。

关键词：碱减量废水处理对苯二甲酸

中图分类号：X791 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（c）-0099-03

Abstract： Using the high concentration of alkali to deal with thepolyester fabric， thepolyester fabric will have soft handle， soft luster， good wet gas absorption performance. The alkali-decrement wastewater has high COD， high pH， poor biodegradability. The quality and quantity of the water vary greatly， so the treatment is difficult. The sources of alkali-decrement wastewater， water quality characteristics， different wastewater treatments and the existing problems are analyzed. The feasibility and necessity of the recovery of TA and the treatment of alkali-decrement wastewater are discussed.

Key Words： Alkali-decrement； Wastewater treatment； Terephthalic acid（TA）

涤纶是目前最广泛应用的合成纤维品种，占世界合成纤维产量的60%以上，根据中国产业调研网发布的中国涤纶行业现状研究分析及市场前景预测报告（2015年）认为：2012年1～12月，全国涤纶纤维的产量达3022.4万t，同比增长8.22%。2014年上半年涤纶纤维产量同比增长8.8%，涤纶纤维总供应量达18 528.6 kt，同比增长12.9%。随着国家经济的快速发展及居民经济水平的提高，涤纶的需求量迅速增长，其中约有20%的涤纶纤维需要用碱减量工艺处理，碱减量工艺使涤纶织物具有真丝绸的质感，同时性价比高于真丝绸，所以涤纶仿真丝绸越来越受欢迎，但是碱减量工艺使得废水中含有较多的对苯二甲酸（TA）与其他杂质，带来了废水处理的问题。碱减量废水不仅会造成环境污染及资源的浪费，而且其含有的有害物质对鱼类和动物有毒害作用。因此，寻找一种碱减量废水的处理及回收对苯二甲酸使其资源化利用的方法迫在眉睫。

1 碱减量废水的来源

一定温度下，利用高浓度的碱对涤纶织物进行处理，涤纶纤维表面腐蚀，经纬间距变大，织物变得柔软，具有真丝特有的悬垂性、柔和的光泽、良好的透气性、亲水性、抗电性、染色性。从涤纶织物上溶解的物质绝大部分以对苯二甲酸（TA）和乙二醇（EG）的形式存在于水中，同时含有少量的低聚物与其他杂质。

2 碱减量废水的特点

2.1 碱减量废水的COD高

常规纺织印染废水的COD为400～1 000 mg/L，而涤纶布减量后的COD浓度在20 000 mg/L左右，有时甚至高达100 000 mg/L[1]。

2.2 碱减量废水的pH值高

由于碱减量工艺使用高浓度的碱液处理涤纶织物，其pH值高达12～14，而一般印染废水的pH值在6～10[2]。

2.3 碱减量废水的水质水量变化大

碱减量废水的水质和水量受工艺条件和订单数量影响较大。碱减量废水的COD值与涤纶织物的单位重量、减量率以及碱减量工艺有关，而涤纶织物减量率的确定与涤纶织物本身情况及其用途有着密切关联。理论上，400 g/m涤纶布在20%减量率时，COD产生量为112.54 g/m，而200 g/m涤纶布在12%减量率时，COD产生量为33.76 g/m，前者是后者的3倍多[1]。

2.4 特征产物为对苯二甲酸（TA）

碱减量工艺废水的水量占印染废水的比例较小，但是其排放的TA的量占全部混合废水COD的50%以上[3]。

3 碱减量废水的处理方法

基于碱减量废水中TA含量较高，常用酸析法、碱析法、混凝沉淀法等去除或者提纯TA，降低废水中COD，但是废水中残留的TA使得废水COD值仍然很高，而生物处理技术可以大大降低处理后废水中的COD值。

3.1 酸析法

TA在酸性溶液中能够析出：调节碱减量废水pH在3以下，TA析出，与废水分离。已有的研究表明，TA析出时废水的温度、pH、加酸时的搅拌速度、酸浓度及沉淀时间[4-5]对TA的去除效率均有影响。当酸析pH值3.5～4，搅拌速度300 r/min，时间1～2 min；絮凝过程中搅拌速度60～100 r/min，时间5～10 min；沉降时间10～12 h。TA的回收效率较高，达70%以上，碱减量工艺废水CODcr去除率大于50%[6-7]。

碱减量废水絮凝酸化后析出的TA颗粒较大，易沉淀分离。常用的絮凝剂主要是无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝和有机高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺。酸析过程中投加絮凝剂，可提高废水COD的去除率。采用絮凝沉淀法处理对苯二甲酸碱性废水，对苯二甲酸作为滤饼被回收，废水中的COD从4 000-6 000 ppm降至800 ppm，而對苯二甲酸的含量由2 000～3 000 ppm降至100 ppm[8]。但絮凝酸析法会消耗大量絮凝剂，产生较多的沉淀，降低了回收对苯二甲酸的纯度，也增加了对苯二甲酸回收的难度，使处理费用大大增加。

使用超滤-纳滤工艺对碱减量废水进行预处理，处理后废水COD值降低，经纳滤膜处理后废水被浓缩减量，可减少酸析过程中的加酸量。与直接酸析法相比，COD去除率较高，达到80%以上。但是纳滤滤液中乙二醇含量的积累，导致纳滤滤液不能充分利用[9]。也有研究使用超滤膜过滤、混凝、酸析相结合的工艺回收并纯化碱减量废水中的对苯二甲酸，pH值为2.6、絮凝剂用量为0.8 g/L、回收率可达89.03%；回收的TA的纯度及酸值均接近于TA标准试剂，但晶粒形态较粗糙且粒径不均匀，超滤效率较低[10]。

碱减量废水酸析前采用活性炭吸附，去除杂质，净化碱减量废水，提高回收的TA纯度。已有研究表明，活性炭用量和吸附时间增加，TA纯度和回收率提高，当活性炭用量为5～6 g/L，吸附时间为80 min时，母液净化较好，除杂效果高[11]。

3.2 碱析法

碱析法主要是通过调节废水pH至碱性，向废水中投加氯化钙，使TA以不溶性的对苯二甲酸钙盐析出，进而与废水分离的方法。碱析法对废水中的TA去除率较高，与酸析法相比，生成的对苯二甲酸钙粒径较大，沉降性能较好，便于分离回收。碱析法回收的TA的质量与氯化钙投加量、处理温度和沉淀时间有关，但是废水本身的性质也会影响处理效果。碱浓度高的碱减量废水，投加氯化钙后会有氢氧化钙沉淀析出，影响TA回收品质。同时，碱析法的处理费用相对较高，需要投加大量氯化钙，且回收的对苯二甲酸钙没有利用价值[12]。

3.3 生物处理技术

采用生物法处理碱减量废水主要是利用微生物的新陈代谢作用，分解废水中的有机污染物，将污染物降解成简单的、无毒的物质而被去除，从而净化水质。

有研究表明好氧状态废水中的TA可以被生物降解且降解性能较好[13]。兼氧或者厌氧状态，TA不易生物降解。也有研究表明影响生化处理的主要原因是对苯二甲酸及其前期降解物浓度过高，对生物降解过程产生抑制[14]，所以碱减量废水难生物降解的主要影响因素是碱减量废水中高浓度的TA和其他杂质。

好氧活性污泥法处理废水，利用活性污泥的各种特性，使废水中的有机污染物分解。采用好氧活性污泥法处理碱减量印染废水，可使TA的生物降解率达到85%以上[13]。但由于碱减量废水的水质水量变化较大，COD值较高，且水中含有除TA外的其他不易生物降解的有机污染物，容易在处理过程中出现污泥膨胀的问题，且活性污泥法的抗冲击能力差，会产生大量活性污泥，造成二次污染。

采用接触氧化法处理碱减量废水可使TA的生物降解率达到85%以上，且该法具有较强的抗冲击负荷能力，产生的活性污泥较少。但是这种方法仅适用于处理水量较小的废水，由于印染行业的产水量和水质变化复杂，因此生物接触氧化法依然存在一定的局限性[9]。

目前采用厌氧活性污泥法处理碱减量废水主要采用的工艺是上流式厌氧污泥床法（UASB），又叫上流式厌氧污泥床反应器。UASB具有容积负荷大，COD去除率高、反应器结构简单和操作方便等优点。但是通过UASB处理碱减量废水，水中的TA生物降解率较低，仅在40%左右，说明在厌氧条件下TA的降解率并不高，同时厌氧生物处理法的启动时间较长[14-16]。USAB改装成复合式厌氧反应器，可大幅度提高TA的去除率，说明碱减量废水需要采用联合厌氧处理工艺。

4 结论

碱减量废水预处理后提取的TA，根据纯度不同可以用于生产涤纶纤维、增塑剂、聚酯涂料等，能够产生一定的经济价值，降低水处理成本，提高企业经济效益；同时碱减量废水的处理可以降低印染厂污水处理负荷，减少环境污染，减小环境污染给企业带来的生产压力。

（1）直接酸析法处理碱减量废水，需要消耗大量的酸，同时酸析的TA颗粒较小，分离困难，回收的TA的纯度较小。

（2）混凝沉淀后酸析，TA颗粒较大，COD去除效率高，但是回收的TA再利用价值小。

（3）利用膜分离技术对碱减量废水进行预处理后酸析，可以回收高纯度的TA，膜分离是碱减量废水预处理的理想方法，但是为了保证处理效率需要选择合适的膜型号。

（4）活性炭吸附后进行酸析，能够去除废水中较多的杂质，提高回收的TA纯度，但是成本较高。

（5）碱析法处理碱减量废水，投入大量的氯化钙，处理成本较高，生成的对苯二甲酸钙无回用价值。

（6）堿减量废水酸析后，提取TA，废水中还含有少量的TA及其他印染助剂，根据废水具体性质，选择直接生化或者与其他来源的印染废水混合后生化处理。因为碱减量废水水质、水量变化大，对生化系统的稳定性影响较大，所以控制好生化处理过程中的各项参数至关重要。

综合上述的分析可知，现有的碱减量处理方法较多，但是每种处理方法各有利弊。目前，碱减量废水处理一般是物化预处理后再生化处理，选择种方法综合，从而有效降低水中的COD，回收有利用价值的TA。

参考文献

[1] 杨期勇.水解酸化-颗粒填料复合式膜生物反应器处理涤纶碱减量废水研究[D].东华大学，2016.

[2] 戴日成，张统，郭茜，等.印染废水水质特征及处理技术综述[J].给水排水，2000，26（10）：33-37.