试述粘胶纤维在废水治理中的工艺

张英杰 庞艳丽

（唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北 唐山 063305）

1.粘胶纤维定义、分类及特点

1.1 粘胶纤维定义

粘胶纤维是粘纤的全称。它分为粘胶长丝和粘胶短纤。粘胶纤维属再生纤维素纤维。它是以天然纤维素为原料，经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素磺酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制成。

1.2 粘胶纤维分类

粘胶纤维可分为普通型、强力型和高性能型。强力型粘胶纤维中,干态强度超过30.0cN/dtex的长丝称强力丝；超过38.0cN/dtex的称超强力丝；超过44.1cN/dtex的称二超强力丝;超过48.5cN/dtex的称三超强力丝；超过53.0cN／dtex的称四超强力丝。高性能粘胶纤维中，在湿态下弹性模量较高的纤维，称波里诺西克纤维，也称高湿模量纤维，中国称富强纤维，简称富纤。湿模量介于普通型纤维和波里诺西克纤维之间，但具有较高勾结强度、脆性较小的纤维，称改良型高湿模量纤维。

1.3 粘胶纤维特点

粘胶纤维的基本组成是纤维素，普通粘胶纤维的截面呈锯齿形皮芯结构，纵向平直有沟横。而富纤无皮芯结构，截面呈圆形。它具有与棉相近的吸湿性能，回潮率符合人体皮肤的生理要求，同时具有光滑凉爽、透气、抗静电等特性，目前已广泛应用于服装、家纺、非织造布等都领域。普通粘胶纤维的断裂强度比棉小，约为1.6～2.7cN/dtex；断裂伸长率大于棉，为16%～22%；湿强下降多，约为干强的50%，湿态伸长增加约50%。其模量比棉低，在小负荷下容易变形，而弹性回复性能差，因此织物容易伸长，尺寸稳定性差。富纤的强度特别是湿强比普通粘胶高，断裂伸长率较小，尺寸稳定性良好。普通粘胶的耐磨性较差，而富纤则有所改善。

粘胶纤维的化学组成与棉相似，所以较耐碱而不耐酸，但耐碱耐酸性均较棉差。富纤则具有良好的耐碱耐酸性。同样粘胶纤维的染色性与棉相似，染色色谱全，染色性能良好。此外粘胶纤维的热学性质也与棉相似，密度接近棉为1.50～1.52g/cm3。

2.粘胶纤维在废水治理中的工艺

技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国粘胶纤维市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外粘胶纤维生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

众所周知，粘胶纤维的生产过程中会产生大量的酸、碱废水，其直接排放将造成严重的水污染和大量纤维资源的流失浪费。由于粘胶纤维生产混合废水的酸性很强且富含锌盐和硫化物，治理难度较大，采用常规的物化+生化治理工艺存在运行效果不够稳定、占地面积大和投资高等问题，急需研究开发既可靠又经济的治理新工艺。

主要工艺原理

2.1 浅层气浮工艺

原水从气浮池中心的旋转进水管进水，通过旋转布水管布水，布水管的移动速度和进水流速相同，这样就产生了"零速度"，在这种状态下进水不会对池水产生扰动，使得颗粒的悬浮和沉降都在一相对静止的状态下进行，且这类气浮装置的池深一般不超过650mm。正是依据"零速理论"和"浅池理论"，使得该装置的进水停留时间短 (仅3～5min)，表面负荷高达9.5～12m3/(m2·h)，悬浮物的去除效率可达85%以上。

2.2 铁屑过滤工艺

铁屑过滤系统是用废铁屑经预处理和活化后作填料，利用其产生的电化学反应的氧化还原、电附集、催化、混凝、吸附过滤等综合效应达到处理效果，其中主要作用是氧化还原和电附集。废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，其电极反应如下：

阳极 Fe-2e→Fe2+

阴极 2H++2e→2［H］→H2↑

O2+4H++4e→2H2O

O2+2H2O+4e→4OH-

阳极反应生成大量的Fe2+进入废水，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂；阴极反应产生大量新生态的H·，在偏酸性的条件下，新生态的H·能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，提高废水的可生化性，且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-，这使得废水的pH值也有所提高。

3.治理效果

3.1 经浅层气浮后的出水，其COD含量能降至250mg/L，COD的去除率能达到85.9%以上的水平，这充分说明了浅层气浮在本工艺中运用的合理性和优越性。

3.2 废水在铁屑过滤塔中反应，停留30min左右后，出水Zn2+的含量＜0.05mg/L，硫化物的含量＜0.5mg/L，这充分说明了铁屑过滤完全满足本工艺对Zn2+和硫化物的治理要求。

结论

通过改进工艺的中试研究，可得出以下结论：

①采用改进工艺处理粘胶纤维生产废水切实经济可行，出水水质能稳定地达到国家一级排放标准，且能回收纤维素资源，值得在实践中推广应用。②实践证明：浅层气浮和铁屑过滤在粘胶纤维生产废水治理过程中的运用是合理、先进的，彻底解决了常规处理中时常会出现的COD、Zn2+和S2-等超标的问题。③结合粘胶纤维生产废水的实际水质情况，充分发挥浅层气浮和铁屑过滤的特点和优势，整个工程投资和占地面积较常规方法均能节省1/3左右，也无需另外投加絮凝剂，用电石乳废液代替石灰乳使投加量大为减少，故投药费用也能节省近2/3。④采用改进工艺能使处理过程中产生的污泥量大为减少，大大降低了污泥的处置费用和难度。⑤改进工艺设施操作简单方便、运行可靠、自动化程度较高。⑥对粘胶纤维厂现有的物化+生化治理设施，利用本改进工艺能很容易地实现技术改造。

[1]中国行业咨询网http://www.china-consulting.cn.2010年粘胶纤维行业新技术、新产品的发展现状及趋势（Ⅰ）.

[2]尤向前.粘胶工业废水处理改造扩建设计的探讨.

[3]粘胶纤维生产废水处理和回用经济分析.《人造纤维》，2002年03期.