劉 立，劉志鵬，王蓉莉

（藍深集團股份有限公司，江蘇 南京 211599）

化學(xué)纖維，分為再生纖維和合成纖維兩類，再生纖維的原料為自然界中存在的化合物，而合成纖維則以石油、煤等物質(zhì)合成，再進一步加工得到的高分子化合物。合成纖維具有優(yōu)越性能，如耐光、易洗、不易變形等外，同時為了賦予某些特殊性能，常將原料進行優(yōu)化，合成具有耐高溫、耐腐蝕的特殊纖維。

聚酯纖維（滌綸）作為產(chǎn)量最高的化學(xué)纖維，數(shù)據(jù)顯示，2017年全國化纖總量的80%來源于滌綸。在滌綸產(chǎn)量的飛速增長下，其產(chǎn)生的聚酯廢水也成為不可忽略的重要環(huán)境問題。在國家環(huán)境政策的施壓下，如何有效處理聚酯廢水技術(shù)及工藝對于化纖企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 聚酯廢水來源

目前國內(nèi)生產(chǎn)聚酯纖維的工藝主要為PTA和乙二醇聚合產(chǎn)生聚酯切片，然后進行紡絲加彈得到聚酯纖維。不同化纖企業(yè)按生產(chǎn)能力的不同，主要分為切片生產(chǎn)線和熔體直紡兩條生產(chǎn)線，這兩個階段均在酯化縮聚階段產(chǎn)生酯化廢水，而切片生產(chǎn)線主要產(chǎn)生切片冷卻廢水，熔體直紡線較切片生產(chǎn)線則在熔體過濾器清洗階段、紡絲組件和加彈車間均產(chǎn)生清洗廢水，同時在直紡車間，還會產(chǎn)生油劑廢水和檢驗染色廢水。這部分廢水聚集形成聚酯廢水，其中酯化廢水占比最高，超過總水量的50%。

2 聚酯廢水基本組成及特點

由以上來源可知，聚酯廢水的主要組成有：①高濃度酯化廢水，其特點為COD濃度高，B/C較低，可生化性差，廢水中大部分是低分子未反應(yīng)的乙二醇、乙醛等，也含有一些副產(chǎn)物如低聚物等大分子有機物。②切片冷卻廢水、過濾器清洗、車間清洗廢水等低濃度、可生化性較好的廢水。③油劑廢水和檢驗染色廢水，這部分污水污染物濃度高，較難生化降解。

以上分析可知聚酯廢水主要特點為有機物濃度高、難生物降解、成分復(fù)雜，大部分污染物均有毒性，直接排放的話，會對人體和周圍環(huán)境造成巨大危害。

3 聚酯廢水處理所用技術(shù)

3.1 聚酯廢水一級處理

由于聚酯廢水難生物降解、成分復(fù)雜，因此通常在二級處理前常輔助以一級處理，以提高廢水生化性。目前常用的聚酯廢水一級處理有物理法、化學(xué)法和生物法。通常，酯化廢水收集至集水池，首先經(jīng)過格柵攔截和調(diào)節(jié)池均質(zhì)調(diào)節(jié)。格柵主要為了攔截污水中存在的較大顆粒物。此外，對于聚酯廢水，前端需配備均質(zhì)調(diào)節(jié)池，對于調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)，降低后續(xù)處理負荷具有重要作用。

物理方法利用分離作用將物質(zhì)分離，包括吸附法、蒸餾法和隔油法等。

吸附法主要采用活性炭等表面積大的物質(zhì)對污染物進行吸附，可有效去除聚酯廢水中部分COD、色度和某些有毒的重金屬。當(dāng)吸附達到平衡時，再通過一定的方法解吸活性炭。通過改性炭結(jié)構(gòu)，可提高活性炭的吸附能力。

蒸餾法主要針對酯化廢水中的低分子有機物，利用各分子沸點不同，使廢水和蒸汽充分接觸，使得低沸點的有機物雜質(zhì)從廢水中脫除，有效降低廢水COD。

隔油法用作一級處理工藝，主要是由于紡絲過程中添加油劑，使得廢水中含有少油類物質(zhì)，其粘性高、顏色重，如果不及時處理，會對后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響。目前常用的方法是在一級處理中設(shè)置隔油池，利用重力作用將其去除。

化學(xué)法對于提高廢水的生化性有優(yōu)異的效果，因此常被用作聚酯廢水的預(yù)處理。目前常用的聚酯廢水化學(xué)處理法有混凝沉淀法和高級氧化法。

混凝沉淀法主要通過添加混凝藥劑，在攪拌的作用下使廢水與藥劑充分接觸，污水中的懸浮物及有機物與藥劑反應(yīng)，以沉淀物的形式從系統(tǒng)中脫除，主要去除廢水中的懸浮物降濁。目前常用的藥劑有鐵鹽、鋁鹽和高分子聚合物混凝劑。暢飛等人通過混凝沉淀法作為化纖廢水的預(yù)處理工藝，通過設(shè)置正交實驗，研究單獨混凝、助凝-混凝對原水的處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加助劑后的處理藥劑可將化纖廢水的濁度降低85%。

高級氧化法中常用的技術(shù)包括電化學(xué)催化法、芬頓法和臭氧氧化法等。其降解機理為通過藥劑或加電的方式使系統(tǒng)產(chǎn)生強氧化性自由基如OH、O3、SO4自由基等，對污水中的污染物進行氧化分解，可直接處理難降解廢水且使廢水中的污染物無機化。目前高級氧化法的研究中，主要集中提高反應(yīng)活性、增大污水和活性基團接觸以及高效陰陽極板材料優(yōu)化。王坤等人在酯化廢水降解研究中，發(fā)現(xiàn)電化學(xué)高級氧化工藝，羥基的產(chǎn)生速率顯著提高，污水中的污染物去除率達到40%。

生物法作為一種低成本的處理方法，常用于聚酯廢水的一級處理，通常作為好氧法的預(yù)處理。主要包括厭氧反應(yīng)器和水解酸化等工藝。

厭氧反應(yīng)器主要包括UASB、IC反應(yīng)器等。厭氧處理法可處理高濃度有機廢水，因其常采用特殊結(jié)構(gòu)的厭氧反應(yīng)器，使得反應(yīng)器中的污泥濃度大大提高，可有效分解污水中的難降解有機物，且無須曝氣，具有處理效果好，能耗低等優(yōu)點。

水解酸化與厭氧反應(yīng)器的處理原理相似，均是厭氧微生物在降解反應(yīng)中發(fā)生作用，但水解酸化將厭氧反應(yīng)過程限制在前兩步，不發(fā)生產(chǎn)甲烷階段，因此反應(yīng)條件更好實現(xiàn)，運行成本更低。

3.2 聚酯廢水二級處理

常規(guī)聚酯廢水處理過程中，在考慮運行成本時，二級處理均采用生物處理法，目前常用的生化法有以下3種處理方法。

AAO法即厭-缺-好氧活性污泥法，其主要利用不同分區(qū)的微生物對不同的污染物進行分解，因其具有運行成本低、控制簡單等特點被廣泛應(yīng)用在污水處理中，但其占地面積大、處理效率低、不抗沖擊負荷，對于一些場地緊張和出水要求高的企業(yè)并不適用。

生物接觸氧化法作為生物膜法的一種，其通過在活性污泥法中浸沒生物填料，使得微生物穩(wěn)定固著在填料上，極大地提高了污泥濃度，使處理效率顯著提升。相較傳統(tǒng)活性污泥法，其無需污泥回流且不易發(fā)生污泥膨脹，因此能耗較低，抗沖擊能力強。該工藝通常前端設(shè)置水解酸化以提高聚酯廢水的可生化性。

膜生物反應(yīng)器（MBR）法是膜分離技術(shù)和活性污泥生物技術(shù)的結(jié)合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進行固液分離，而是使用中空纖維膜替代沉淀池，因此具有高效固液分離性能，同時利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成8000～12000 mg/L 超高濃度的活性污泥，使污染物分解徹底，因此出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定，出水濁度接近于零。生活污水處理后可直接回用，在污水處理方面具有傳統(tǒng)工藝不具備的優(yōu)點。

經(jīng)過一級預(yù)處理后，以上二級處理常被用于聚酯廢水的強化生物處理，污水中大部分有機物均在此階段去除，屬于聚酯廢水處理的主體工藝段。此外，由于聚酯廢水中的成分復(fù)雜、濃度高，僅靠單一的好氧段對于污水處理的效果也存在達標排放困難、耐沖擊負荷差等問題。目前的研究中，通過多級厭氧好氧聯(lián)合、優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及調(diào)整各項參數(shù)，加大有機物去除效率。

對于優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，不少研究者將生物膜法與流化床進行結(jié)合，得到MBBR反應(yīng)器，流化床使得污水和填料充分接觸，提高傳質(zhì)效率，其技術(shù)關(guān)鍵在于研究和開發(fā)了比重接近于水，輕微攪拌下易于隨水自由運動的生物填料。因生物填料具有表面積大，適合微生物吸附生長的特點，MBBR的污泥濃度可達到3000～5000 mg/L，是傳統(tǒng)活性污泥法的2～3倍。

3.3 聚酯廢水三級處理

經(jīng)過二級處理，聚酯廢水中絕大部分污染物均已得到有效去除，但隨著國家環(huán)保部門對于化纖企業(yè)節(jié)能減排政策的施壓，污水如何回收利用成為化纖企業(yè)污水治理中極大的挑戰(zhàn)，因此越來越多的三級處理被用于聚酯廢水的處理中。

三級處理的目的是要去除污水中懸浮物、降低濁度以及脫鹽深度凈化，達到回收利用的目的。目前常采用的技術(shù)為反滲透（RO）。反滲透工藝及通過RO膜對污染物進行分離。然而反滲透膜的膜孔徑較小，因此對于進水的懸浮物濃度及含油量均有一定要求。目前，使用的技術(shù)常在其前端加設(shè)活性炭過濾器或陶粒過濾器，使得所產(chǎn)生的水中含較低濃度的懸浮物，如果污水中含有過量的油分，則需在其前端配置隔油池，防止膜受到油污污染，堵塞孔徑。

20世紀，由于我國的反滲透膜多依賴于進口，因此RO法因其前期投入高、運行成本居高不下限制了其在污水處理中的應(yīng)用，目前，我國已經(jīng)具備生產(chǎn)高性能、高效率優(yōu)質(zhì)膜，同時由于國家政策對于工業(yè)水零排放要求越來越嚴格，反滲透技術(shù)作為最節(jié)能、效率最高的分離技術(shù)，已有許多工業(yè)污水采用RO作為其回用處理的手段，并取得了顯著的效果，這為企業(yè)節(jié)能減排、資源回收利用作出了巨大貢獻。

4 聚酯廢水處理組合工藝研究

由上述分析可知，聚酯廢水存在成分復(fù)雜、污染物濃度高、有毒有害物質(zhì)多等特點，因此采用單一的污水處理工藝很難達到效果，常常需要將多種工藝結(jié)合起來，每一步工藝特別用于處理某個污水指標，下面將通過目前的應(yīng)用實例來分析化纖廢水處理的組合工藝。

鄭曉東采用強化還原、高級氧化作為預(yù)處理工藝，主要投加零價鐵和腐殖酸作為還原劑，然后得到Fe2+，配合過硫酸鈉氧化，使污水的可生化性提高，其后加上厭氧-水解酸化和接觸氧化工藝流程，其在厭氧處理階段的容積負荷可達到近45 kgCOD/（m3·d），配合后續(xù)接觸氧化工藝，出水達到《污水處理綜合排放標準》二級標準。

李翊豪通過對化纖廢水進行小試試驗，提出了臭氧/微電解+SBR反應(yīng)器組合工藝。比較了四種處理工藝對于聚乙烯醇和染料的處理效果，其中包括臭氧和微電解單獨處理過程及其組合工藝，在模擬廢水的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液顯酸性，再投加一定量臭氧，后接SBR工藝，可使COD的去除率達到95%。

5 結(jié)語

現(xiàn)有的各類化纖廢水處理方法仍存在處理成本高、效果欠佳且成熟度不高等問題。隨著國家對于化纖廢水的處理政策要求更加嚴格，同時對于化纖廢水的資源化利用提出了更高的要求，各化纖企業(yè)需投入更多成本去引進新型污水處理技術(shù)，將生物法和物理、化學(xué)法結(jié)合起來是處理化纖廢水的發(fā)展方向。