紡絲油劑廢水處理工藝分析

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摘要：紡絲油劑是在化纖生產中必不可少的紡織助劑，使合成纖維具有更好的加工性能。但是在紡絲過程中使用油劑會產生含油廢水，具有高COD、可生化性差等特點，給廠區廢水處理帶來較大困難。該文介紹了生物法、膜法、化學法等處理油劑廢水的典型方法及幾種聯合工藝，分析了工藝的原理和處理效果。最后對紡絲油劑廢水處理技術的發展方向進行了展望。

關鍵詞：化纖油劑；廢水處理；膜處理技術；展望

化學纖維指的是用人工或天然的高分子聚合物作為原材料制得的具有紡織性能的纖維，比起天然纖維有許多性能上的優勢，但是卻有吸濕性差和易產生靜電等缺陷。靜電的累積會導致化纖的紡絲和紡紗初始加工無法進行，因此需要使用紡絲油劑調節纖維的摩擦性能，解決合成纖維的抗靜電性、平滑性、抱合性、集散性等多項功能。生產加工中使用紡絲油劑會產生油劑廢水，主要來自于紡絲工段、后處理工段、油劑調配工段。

1油劑廢水的特點

油劑廢水量較少，通常只占一個合成纖維廠總廢水量的10%左右，卻很難處理。紡絲油劑廢水的BOD/COD通常小于0.3，屬于難生物降解廢水。而且廢水中含有大量乳化劑，在曝氣過程中容易產生大量泡沫。廢水中的少量防腐劑和抑菌劑也可能會對生化系統產生抑制作用。正是由于具有以上特點，所以一般不適合對油劑廢水直接采用好氧生物處理法。目前在生產上需要對油劑廢水單獨進行處理，使其達到回用或進入廠區綜合污水處理站的要求。以下主要介紹處理紡絲油劑廢水的各種方法，以及它們的應用效果。

2油劑廢水的處理方法

2.1生物處理技術

各化纖廠的紡絲工藝存在差異，不同種類合成纖維在不同工序對紡絲油劑的要求各異。所以油劑廢水的COD含量波動較大，從2000~100000mg/L以上。對于油劑濃度較高，BOD/COD小于0.3的難生物降解廢水，可以考慮將厭氧和好氧生物處理方法結合起來。顏秀敏針對COD為20000mg/L的高濃度油劑廢水，首先用厭氧法處理，將有機物水解酸化再分解為氣體，COD去除率可達到80%。更重要的是經過厭氧發酵后，廢水的BOD/COD值提高，可生化性也提高了。再經過好氧處理，剩余COD去除率80%。最后廢水再經沉淀、活性炭吸附、過濾后的水質達到排放標準。

2.2膜處理技術

膜分離技術主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等方式，以壓力差為推動力對物料中不同粒徑大小的物質進行分離。油劑廢水中主要含乳化油，粒徑在0.5～25μm之間，可以通過選擇合適過濾精度的膜達到油水分離的目的。采用膜過濾方式的優點是無需加入任何化學或生物試劑就能夠處理油劑廢水，且工藝過程簡單，占地面積小。紡絲油劑里的油具有一定可燃性，通過膜過濾的方式將油劑廢水中的水分擠出，能夠得到有較高燃燒值的高濃度油劑后送入鍋爐中焚燒。Connolley研究表明超濾膜能夠有效地處理紡絲油劑廢水，可以將油濃度濃縮到15%，濾液COD為1000mg/L，滿足進入活性污泥系統處理條件。使用超濾膜濃縮油劑廢水有一個最佳的油濃度上限，通過蒸發裝置再將水分蒸出，得到含油量60%～70%的油劑廢水，不用或只用一點燃料就可以焚燒。紡絲過程中排放的油劑廢水油含量通常低于紡絲油劑初始的油含量，但是廢水中的油如果沒有發生破乳或變質的情況，依然具有回用價值。可以通過膜過濾方式除去多余的水分，將廢水中的油含量調節到生產所需的要求，這樣就能夠達到油劑廢水回用的目的。陳宗德等人采用中空纖維超濾膜處理油濃度1.2%～1.6%的油劑廢水，回收得到濃度大于2.8%的油劑產品，在紡絲車間回用后生產出的產品達到使用原油劑時的產品指標。馮軍等人也使用HFUF-2中空纖維超濾器處理滌綸油劑廢水，將油濃度從3.98g/L提升至45.3g/L，油劑回收率達到82%。近年來在含油廢水的處理中，陶瓷膜受到的關注越來越多，其膜管強度和耐腐蝕性遠高于中空纖維膜，可以克服后者壽命較短的缺陷。

2.3化學處理技術

使用化學法處理油劑廢水的核心是選擇合適的化學藥劑將乳化油的穩定狀態打破，使其油水分離。再配合其他手段處理破乳后的廢水。目前常用的破乳方法包括酸化破乳、鹽析破乳和反相破乳。施勁使用氫氧化鈣為破乳劑，聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺為凝聚劑處理油濃度為400～2000mg/L的油劑廢水，使油劑發生破乳反應并凝聚，再采用氣浮法分離。廢水的COD、BOD和油劑去除率都達到90%以上。李紅良等人針對COD為30000mg/L的高濃度紡絲廢水，利用Fenton試劑的強氧化性破壞乳化劑的電荷平衡，使有機物聚集形成絮體并與水分離，再加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺發生混凝反應。出水的COD去除率在70%以上，可以進入綜合污水處理系統。

2.4聯合處理方法

油劑廢水的處理方法種類繁多，各種方法有其最適宜的使用范圍。由于紡絲油劑廢水成分復雜，當使用單一處理方法的效果難以達到排放標準時，可以考慮采用幾種方法的聯合工藝，使廢水處理達到滿意的結果。組合工藝中常見的為一級處理+二級處理+深度處理，一級處理主要為物理法和化學法，二級處理主要是生化法，深度處理則是通過膜法、化學法或生化法使出水達到回用標準。孫斌設計了化學法配合生化法的化纖油劑廢水處理工藝。他首先對比了H2SO4、HNO3和HCl這3種酸對COD高達250000mg/L以上的高濃度油劑廢水的破乳效果，發現H2SO4的破乳效果最好，破乳反應后的COD去除率達到90%以上。再用Fenton氧化法處理破乳后的清液，COD濃度降低7440mg/L。經過破乳和芬頓氧化后的廢水通過厭氧好氧生物組合法處理，出水達到污水直接排放標準。張宏忠等人針對COD為100000～300000mg/L的紡絲油劑廢水，將化學法與膜處理技術結合起來。利用自制的DEMUL-B1為破乳劑，使得廢水的COD和濁度去除率分別達到94.86%和97.55%。破乳后的水相再經過反滲透膜處理，CODCr和濁度的去除率分別達到99.96%和100%，出水可直接排放或回用。

3結語

隨著國家對環境保護的要求不斷提高，油劑廢水的出水水質要求也在不斷提高。目前油劑廢水的處理方式已經有很多，但是各種方法都有它的優缺點，需要結合廢水的實際情況選擇合適的工藝方案。未來對于油劑廢水的處理技術發展重點應在以下幾個方面：（1）盡量降低生產工藝中油劑的使用濃度，這樣排放的廢水含油量也會降低；（2）對已有的處理工藝不足之處進行改進，例如對于膜處理技術，應盡可能延長膜的使用壽命，并研發更高效經濟的洗膜方法；（3）對多種處理方式進行組合，以避免單一方法的局限性；（4）由于紡絲油劑的價格較高，應盡可能回收利用廢水中的油劑，以避免資源浪費。

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作者：張天駿 單位：上海凱鑫分離技術股份有限公司