纺丝生产废水的特点在于污染物浓度高，含有有毒物质甲酸，有浓烈刺激性酸味及腐蚀性。甘肃某企业主产的聚甲酸基纤维(纺丝)，其生产废水主要是甲酸，针对该物质的基本性质及特征，采用铁炭微电解工艺进行甲酸的去除，确保出水水质满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二类污染物高允许排放浓度一级标准。

1、废水水质

该企业自产废水量为1686m3/d。废水成分主要为甲酸，占93%以上，根据企业自检及多次取样的检测结果，废水水质见表1。

2、废水处理工艺

2.1 工艺流程

工艺流程见图1。

将纺丝废水通过加压泵打入铁炭微电解柱，同时调节微电解柱内的铁炭比为1∶1.2；在催化微电解作用下，将二价铁离子转化为三价铁离子；再通过加碱曝气，使曝气池中纺丝废水与碱饱和溶液的体积比为1∶1，使有机物与三价铁离子结合生成氢氧化铁的高聚物，生成絮体沉淀；之后通过沉淀池分离出沉淀物，使得出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二类污染物高允许排放浓度一级标准。

2.2 主要构筑物与设备

①药剂投加方式

药剂投加采用液体投加方式将配制成3%的碱饱和溶液，通过曝气池中的斜管，靠重力进入纺丝废水中。

②铁炭微电解柱

铁炭微电解柱选用圆柱形结构，依据中试规模确定基本尺寸，设计体积V=2000m3，底面直径为35.6m，反应器高度为2m，内置1~3mm粒径铁屑及2~3mm粒径焦炭，装填高度1.5m，反应停留时间(RRT)为20~30min。

③加碱曝气池

本工艺中加碱曝气池采用盘式扩散器，曝气头采用陶瓷刚玉膜，单个曝气量10~15m3/h。设计容积V=2000m3，底面面积为749.06m2，反应器高度为2.67m。空气经曝气管进入池内，气体从池底流向池顶；碱液经斜管从池顶流入池内，曝气时间10~20min。

④沉淀池

本工艺中沉淀池采用重力沉降分离方式。设计容积V=2500m3，底面面积为856.2m2，反应器高度为2.92m。内部设置错流式组合波纹板和三相分离器。汽水混合液从曝气池进入沉淀池中，因重力作用，液体的实际流速较慢，而气体的实际流速较快，从而使气体脱离液体，二者的流速差均为0.3m/s。絮体沉淀物经沉降室沉降后去除，沉降时间为15~20min。

3、工艺调试与效果

3.1 工艺调试

该套工艺主要调试部分为铁炭微电解柱。为了使反应高效、快速进行，经计算，电解柱内的铁炭比为1∶1.8为宜，铁屑佳粒径为1~3mm及焦炭佳粒径为2~3mm。同时，铁炭微电解应在酸性条件下进行反应，以保证有足够的新生态氢离子，并防止填料板结，但是，酸性强，耗酸、耗碱量都大，铁的消耗量也大，沉淀物也多。从经济性能考虑，进水pH值的适宜范围为3.0~3.4。曝气池内，为使碱液、废水和气体能够充分混合并反应生成絮状沉淀，需使流体呈湍流状态。并加碱调pH值至7.2，曝气时间控制在10~20min。

3.2 运行效果

本工艺自投入实际运行三个月以来，经过了多次水质监测，出水水质一直稳定达标，具体监测数据如表2所示。

3.3 技术经济分析

该工程总投资为109.9万元。该工程实际日常运行成本主要为电费、铁屑费和药剂费。实际处理水量为1686m3/d，铁屑费用为0.51元/m3，药剂费为0.38元/m3，电费为0.36元/m3，垃圾处置费为0.06元/m3，总计水处理费用为1.31元/m3。

4、结论

(1)采用铁炭微电解工艺处理纺丝生产废水，工艺运行稳定，出水水质满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二类污染物高允许排放浓度一级标准。

(2)工艺中将有机物甲酸转化为絮状沉淀物是核心环节，所以保证曝气池内足够的反应时间是关键。经过多次试验结果得出加碱曝气反应停留时间(RRT)10~20min适宜。

(3)该工艺设备紧凑、占地少，且仪器操作简单，日常运行成本为1.31元/m3。根据王晓兵、胡国强等实验资料表明，萃取法氧化甲酸的经济与技术性能尚不理想，药剂费过高，反应pH值控制范围较苛刻。相比之下，采用铁炭微电解法法，可提高反应效率22%，节省运行成本约11.9%，取得了良好的经济效益。