粘膠纖維行業(yè)是典型廢水及污染物排放量大的工業(yè)行業(yè)，廢水具有水量大、治理難度大等特點。我國粘膠短纖維產(chǎn)能已突破400萬噸，占全球近70%，成為粘膠短纖維最大的生產(chǎn)國。通常，一條設(shè)計生產(chǎn)能力10萬噸/年的差別化粘膠短纖維生產(chǎn)線，廢水排放量就達到了18000m3/d。
目前，國家尚未設(shè)定粘膠纖維行業(yè)的水污染排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)一般執(zhí)行GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。處理后的廢水，由于含鹽量較高，按照現(xiàn)在的方式，排入沙漠庫區(qū)后難以形成生態(tài)系統(tǒng)，種植的蘆葦和紅柳也無法存活，水流之處土壤鹽堿化明顯，環(huán)境問題嚴(yán)重。因而，粘膠纖維行業(yè)水資源回收及零排放或許是解決行業(yè)污染問題的最終途徑。
二、粘膠纖維生產(chǎn)廢水水質(zhì)及特點
2.1 廢水水質(zhì)
粘膠纖維生產(chǎn)線配套污水處理設(shè)施采用“物化+生化+催化氧化”工藝，污水排放執(zhí)行GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)。以10萬噸/年差別化粘膠短纖維生產(chǎn)線為例，將18000m3/d處理后的粘膠纖維生產(chǎn)廢水，全部進入回用水處理系統(tǒng)進行處理后，水質(zhì)滿足粘膠纖維生產(chǎn)用工藝用水指標(biāo)要求，回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)廢水零排放。根據(jù)查閱資料及實地考察可知，廢水水質(zhì)如表1所示。
回用水水質(zhì)需要符合生產(chǎn)工藝用水指標(biāo)，如表2所示：
2.2 廢水水質(zhì)的特點
粘膠纖維工業(yè)廢水中主要污染物為COD、鋅離子、無機鹽和硫化物等，具有以下特點。
(1)含鐵：來水為廠區(qū)粘膠纖維生產(chǎn)廢水，含有一定量的鐵等重金屬，若采用反滲透膜對來水進行濃縮，需考慮除鐵措施。
(2)硬度較高：廢水總硬度為816mg/L，需要進行軟化除硬處理。
(3)TDS和COD較低：根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)，原水TDS為9000mg/L，COD為50mg/L，含量均不高，可采用抗污染卷式RO進行濃縮減量。
三、工藝方案的確定
3.1 工藝流程及水量平衡圖
根據(jù)水質(zhì)情況及設(shè)計要求，推薦采用“一級軟化+V型濾池+UF(超濾)+一級卷式RO+DTLRO+二級高密軟化+砂濾+樹脂軟化+DTRO+二級卷式RO(處理DTLRO及DTRO混合產(chǎn)水)+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”組合工藝，對來水進行中水回用及零排放處理。
根據(jù)現(xiàn)有水質(zhì)數(shù)據(jù)，設(shè)計工藝流程見圖1。
3.2 工藝流程說明
經(jīng)組合工藝處理后，膜系統(tǒng)回收率可以達到92.8%，僅剩余少量濃縮液進入MVR系統(tǒng)，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到結(jié)晶鹽。具體工藝說明如下：
一級軟化：由于廢水中的鈣、鎂離子含量較高，需通過投加液堿、純堿等化學(xué)藥劑，使其與水中的鈣、鎂及少量的金屬離子形成沉淀物，最終以污泥的形式排出，預(yù)計一級軟化出水總硬度在150mg/L左右，此硬度可保證超濾和卷式RO系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
V型濾池：去除一級軟化出水的懸浮物、膠體等物質(zhì)，保障后續(xù)系統(tǒng)進水的SS要求。
超濾：去除V型濾池產(chǎn)水中剩余的懸浮物等，為后續(xù)卷式RO系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。
一級卷式RO：采用卷式RO對UF(超濾)產(chǎn)水進行初步濃縮，卷式RO濃水排放至DTLRO系統(tǒng)，產(chǎn)水去RO混合產(chǎn)水池。
DTLRO：對一級卷式RO濃水進一步濃縮，DTLRO濃水排放至二級軟化系統(tǒng)，產(chǎn)水去DTLRO+DTRO混合產(chǎn)水池。
二級軟化：被軟化后的原水經(jīng)卷式RO和DTLRO膜濃縮后，濃水中的鈣、鎂離子含量增高，若要保證后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需通過投加石灰、純堿等化學(xué)藥劑對DTLRO濃水進行除硬處理，預(yù)計二級軟化出水總硬度200mg/L左右，此硬度可保證樹脂軟化系統(tǒng)穩(wěn)定的再生周期，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。
砂濾：去除二級軟化出水的懸浮物、膠體等物質(zhì)，保障后續(xù)系統(tǒng)進水的SS要求。
樹脂軟化：經(jīng)砂濾過濾后的產(chǎn)水進入樹脂軟化系統(tǒng)，對水中剩余的鈣、鎂進行深度去除，樹脂軟化出水總硬度可達到1mg/L以下，此工藝可避免高倍濃縮鈣、鎂等易結(jié)垢物質(zhì)對系統(tǒng)造成影響。
DTRO系統(tǒng)：對DTLRO濃水進行深度濃縮，DTRO濃水排放至MVR系統(tǒng)，產(chǎn)水去DTLRO+DTRO混合產(chǎn)水池。
二級卷式RO：由于DTLRO和DTRO單元進水水質(zhì)惡劣，產(chǎn)水TDS偏高，難以滿足回用水水質(zhì)要求，因此采用二級卷式RO對DTLRO和DTRO的混合產(chǎn)水進行處理，以提升產(chǎn)水水質(zhì)。二級卷式RO產(chǎn)水去RO混合產(chǎn)水池，濃水排至一級卷式RO濃水池再次處理。
MVR系統(tǒng)：對DTRO系統(tǒng)的濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶，得到結(jié)晶鹽。
3.3 水質(zhì)預(yù)測結(jié)果
根據(jù)進出水水質(zhì)、處理要求及各工藝設(shè)備理論脫除率，結(jié)合部分關(guān)鍵工藝段實驗研究，本文要求的污染物去除率水質(zhì)預(yù)測如表3所示。
四、運行費用估算
基于以上各工藝段物料平衡計算，得出各類輔料及公用工程消耗量，結(jié)合該企業(yè)現(xiàn)階段實際采購價格，本文選取技術(shù)運行費用估算如表4所示。
五、結(jié)論
本設(shè)計利用大通道卷式膜技術(shù)對粘膠纖維生產(chǎn)廢水進行處理，廢水回收利用率可達到95%以上的回收效果，對粘膠纖維生產(chǎn)廢水的脫鹽效果表現(xiàn)優(yōu)異，可以達到97.3%的脫鹽率，產(chǎn)水水質(zhì)可以達到回用水水質(zhì)各項指標(biāo)要求。
以18000m3/d的中水處理及零排放工程為例，達到全面實現(xiàn)零排放目標(biāo)。按照每生產(chǎn)1噸粘膠短纖維，外排60m3廢水核算，零排放運行成本6.44元/噸水，則每噸粘膠短纖維成本增加386.40元。雖然會導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本有一定增加，但是水資源回收利用及零排放能徹底解決廢水污染的問題，社會與環(huán)境效益顯著。
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