紡絲生產廢水的特點在于污染物濃度高，含有有毒物質甲酸，有濃烈刺激性酸味及腐蝕性。甘肅某企業主產的聚甲酸基纖維(紡絲)，其生產廢水主要是甲酸，針對該物質的基本性質及特征，采用鐵炭微電解工藝進行甲酸的去除，確保出水水質滿足《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級標準。

1、廢水水質

該企業自產廢水量為1686m3/d。廢水成分主要為甲酸，占93%以上，根據企業自檢及多次取樣的檢測結果，廢水水質見表1。

2、廢水處理工藝

2.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

將紡絲廢水通過加壓泵打入鐵炭微電解柱，同時調節微電解柱內的鐵炭比為1∶1.2；在催化微電解作用下，將二價鐵離子轉化為三價鐵離子；再通過加堿曝氣，使曝氣池中紡絲廢水與堿飽和溶液的體積比為1∶1，使有機物與三價鐵離子結合生成氫氧化鐵的高聚物，生成絮體沉淀；之后通過沉淀池分離出沉淀物，使得出水達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級標準。

2.2 主要構筑物與設備

①藥劑投加方式

藥劑投加采用液體投加方式將配制成3%的堿飽和溶液，通過曝氣池中的斜管，靠重力進入紡絲廢水中。

②鐵炭微電解柱

鐵炭微電解柱選用圓柱形結構，依據中試規模確定基本尺寸，設計體積V=2000m3，底面直徑為35.6m，反應器高度為2m，內置1~3mm粒徑鐵屑及2~3mm粒徑焦炭，裝填高度1.5m，反應停留時間(RRT)為20~30min。

③加堿曝氣池

本工藝中加堿曝氣池采用盤式擴散器，曝氣頭采用陶瓷剛玉膜，單個曝氣量10~15m3/h。設計容積V=2000m3，底面面積為749.06m2，反應器高度為2.67m。空氣經曝氣管進入池內，氣體從池底流向池頂；堿液經斜管從池頂流入池內，曝氣時間10~20min。

④沉淀池

本工藝中沉淀池采用重力沉降分離方式。設計容積V=2500m3，底面面積為856.2m2，反應器高度為2.92m。內部設置錯流式組合波紋板和三相分離器。汽水混合液從曝氣池進入沉淀池中，因重力作用，液體的實際流速較慢，而氣體的實際流速較快，從而使氣體脫離液體，二者的流速差均為0.3m/s。絮體沉淀物經沉降室沉降后去除，沉降時間為15~20min。

3、工藝調試與效果

3.1 工藝調試

該套工藝主要調試部分為鐵炭微電解柱。為了使反應高效、快速進行，經計算，電解柱內的鐵炭比為1∶1.8為最宜，鐵屑最佳粒徑為1~3mm及焦炭最佳粒徑為2~3mm。同時，鐵炭微電解應在酸性條件下進行反應，以保證有足夠的新生態氫離子，并防止填料板結，但是，酸性強，耗酸、耗堿量都大，鐵的消耗量也大，沉淀物也多。從經濟性能考慮，進水pH值的適宜范圍為3.0~3.4。曝氣池內，為使堿液、廢水和氣體能夠充分混合并反應生成絮狀沉淀，需使流體呈湍流狀態。并加堿調pH值至7.2，曝氣時間控制在10~20min。

3.2 運行效果

本工藝自投入實際運行三個月以來，經過了多次水質監測，出水水質一直穩定達標，具體監測數據如表2所示。

3.3 技術經濟分析

該工程總投資為109.9萬元。該工程實際日常運行成本主要為電費、鐵屑費和藥劑費。實際處理水量為1686m3/d，鐵屑費用為0.51元/m3，藥劑費為0.38元/m3，電費為0.36元/m3，垃圾處置費為0.06元/m3，總計水處理費用為1.31元/m3。

4、結論

(1)采用鐵炭微電解工藝處理紡絲生產廢水，工藝運行穩定，出水水質滿足《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)第二類污染物最高允許排放濃度一級標準。

(2)工藝中將有機物甲酸轉化為絮狀沉淀物是核心環節，所以保證曝氣池內足夠的反應時間是關鍵。經過多次試驗結果得出加堿曝氣反應停留時間(RRT)10~20min最適宜。

(3)該工藝設備緊湊、占地少，且儀器操作簡單，日常運行成本為1.31元/m3。根據王曉兵、胡國強等實驗資料表明，萃取法氧化甲酸的經濟與技術性能尚不理想，藥劑費過高，反應pH值控制范圍較苛刻。相比之下，采用鐵炭微電解法法，可提高反應效率22%，節省運行成本約11.9%，取得了良好的經濟效益。（來源：上海市政工程設計研究總院第十市政設計院有限公司，蘭州交通大學 環境與市政工程學院）