試述粘膠纖維在廢水治理中的工藝

張英杰 龐艷麗

（唐山三友集團興達化纖有限公司，河北 唐山 063305）

1.粘膠纖維定義、分類及特點

1.1 粘膠纖維定義

粘膠纖維是粘纖的全稱。它分為粘膠長絲和粘膠短纖。粘膠纖維屬再生纖維素纖維。它是以天然纖維素為原料，經堿化、老化、磺化等工序制成可溶性纖維素磺酸酯，再溶于稀堿液制成粘膠，經濕法紡絲而制成。

1.2 粘膠纖維分類

粘膠纖維可分為普通型、強力型和高性能型。強力型粘膠纖維中,干態強度超過30.0cN/dtex的長絲稱強力絲；超過38.0cN/dtex的稱超強力絲；超過44.1cN/dtex的稱二超強力絲;超過48.5cN/dtex的稱三超強力絲；超過53.0cN／dtex的稱四超強力絲。高性能粘膠纖維中，在濕態下彈性模量較高的纖維，稱波里諾西克纖維，也稱高濕模量纖維，中國稱富強纖維，簡稱富纖。濕模量介于普通型纖維和波里諾西克纖維之間，但具有較高勾結強度、脆性較小的纖維，稱改良型高濕模量纖維。

1.3 粘膠纖維特點

粘膠纖維的基本組成是纖維素，普通粘膠纖維的截面呈鋸齒形皮芯結構，縱向平直有溝橫。而富纖無皮芯結構，截面呈圓形。它具有與棉相近的吸濕性能，回潮率符合人體皮膚的生理要求，同時具有光滑涼爽、透氣、抗靜電等特性，目前已廣泛應用于服裝、家紡、非織造布等都領域。普通粘膠纖維的斷裂強度比棉小，約為1.6～2.7cN/dtex；斷裂伸長率大于棉，為16%～22%；濕強下降多，約為干強的50%，濕態伸長增加約50%。其模量比棉低，在小負荷下容易變形，而彈性回復性能差，因此織物容易伸長，尺寸穩定性差。富纖的強度特別是濕強比普通粘膠高，斷裂伸長率較小，尺寸穩定性良好。普通粘膠的耐磨性較差，而富纖則有所改善。

粘膠纖維的化學組成與棉相似，所以較耐堿而不耐酸，但耐堿耐酸性均較棉差。富纖則具有良好的耐堿耐酸性。同樣粘膠纖維的染色性與棉相似，染色色譜全，染色性能良好。此外粘膠纖維的熱學性質也與棉相似，密度接近棉為1.50～1.52g/cm3。

2.粘膠纖維在廢水治理中的工藝

技術工藝，是衡量一個企業是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領先于競爭者的重要指標依據。隨著我國粘膠纖維市場的迅猛發展，與之相關的核心生產技術應用與研發必將成為業內企業關注的焦點。了解國內外粘膠纖維生產核心技術的研發動向、工藝設備、技術應用及趨勢對于企業提升產品技術規格，提高市場競爭力十分關鍵。

眾所周知，粘膠纖維的生產過程中會產生大量的酸、堿廢水，其直接排放將造成嚴重的水污染和大量纖維資源的流失浪費。由于粘膠纖維生產混合廢水的酸性很強且富含鋅鹽和硫化物，治理難度較大，采用常規的物化+生化治理工藝存在運行效果不夠穩定、占地面積大和投資高等問題，急需研究開發既可靠又經濟的治理新工藝。

主要工藝原理

2.1 淺層氣浮工藝

原水從氣浮池中心的旋轉進水管進水，通過旋轉布水管布水，布水管的移動速度和進水流速相同，這樣就產生了"零速度"，在這種狀態下進水不會對池水產生擾動，使得顆粒的懸浮和沉降都在一相對靜止的狀態下進行，且這類氣浮裝置的池深一般不超過650mm。正是依據"零速理論"和"淺池理論"，使得該裝置的進水停留時間短 (僅3～5min)，表面負荷高達9.5～12m3/(m2·h)，懸浮物的去除效率可達85%以上。

2.2 鐵屑過濾工藝

鐵屑過濾系統是用廢鐵屑經預處理和活化后作填料，利用其產生的電化學反應的氧化還原、電附集、催化、混凝、吸附過濾等綜合效應達到處理效果，其中主要作用是氧化還原和電附集。廢鐵屑的主要成分是鐵和碳，當將其浸入電解質溶液中時，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會形成無數的微電池系統，在其作用空間構成一個電場，其電極反應如下：

陽極 Fe-2e→Fe2+

陰極 2H++2e→2［H］→H2↑

O2+4H++4e→2H2O

O2+2H2O+4e→4OH-

陽極反應生成大量的Fe2+進入廢水，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑；陰極反應產生大量新生態的H·，在偏酸性的條件下，新生態的H·能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，使有機大分子發生斷鏈降解，提高廢水的可生化性，且陰極反應消耗了大量的H+生成了大量的OH-，這使得廢水的pH值也有所提高。

3.治理效果

3.1 經淺層氣浮后的出水，其COD含量能降至250mg/L，COD的去除率能達到85.9%以上的水平，這充分說明了淺層氣浮在本工藝中運用的合理性和優越性。

3.2 廢水在鐵屑過濾塔中反應，停留30min左右后，出水Zn2+的含量＜0.05mg/L，硫化物的含量＜0.5mg/L，這充分說明了鐵屑過濾完全滿足本工藝對Zn2+和硫化物的治理要求。

結論

通過改進工藝的中試研究，可得出以下結論：

①采用改進工藝處理粘膠纖維生產廢水切實經濟可行，出水水質能穩定地達到國家一級排放標準，且能回收纖維素資源，值得在實踐中推廣應用。②實踐證明：淺層氣浮和鐵屑過濾在粘膠纖維生產廢水治理過程中的運用是合理、先進的，徹底解決了常規處理中時常會出現的COD、Zn2+和S2-等超標的問題。③結合粘膠纖維生產廢水的實際水質情況，充分發揮淺層氣浮和鐵屑過濾的特點和優勢，整個工程投資和占地面積較常規方法均能節省1/3左右，也無需另外投加絮凝劑，用電石乳廢液代替石灰乳使投加量大為減少，故投藥費用也能節省近2/3。④采用改進工藝能使處理過程中產生的污泥量大為減少，大大降低了污泥的處置費用和難度。⑤改進工藝設施操作簡單方便、運行可靠、自動化程度較高。⑥對粘膠纖維廠現有的物化+生化治理設施，利用本改進工藝能很容易地實現技術改造。

[1]中國行業咨詢網http://www.china-consulting.cn.2010年粘膠纖維行業新技術、新產品的發展現狀及趨勢（Ⅰ）.

[2]尤向前.粘膠工業廢水處理改造擴建設計的探討.

[3]粘膠纖維生產廢水處理和回用經濟分析.《人造纖維》，2002年03期.