在我國(guó)化纖漿粕生產(chǎn)中主要以棉短絨制成棉漿作為各種纖維產(chǎn)品的原材料，而在漿粕車間生產(chǎn)棉漿過(guò)程中產(chǎn)生大量黑液，具有COD高、色度高、黏度大、呈強(qiáng)堿性且難降解的水質(zhì)特點(diǎn)。

目前已經(jīng)研究的棉漿粕黑液處理及脫色技術(shù)包括Fenton試劑氧化法、酸析法、生化法、濕式空氣氧化法、鼓泡脫色法等，但是所處理黑液大多為稀黑液，其COD一般在3 000~14 000 mg/L，而且各種方法均存在不足之處。筆者主要根據(jù)新疆某纖維有限公司所排廢水為研究對(duì)象，針對(duì)該廠漿粕車間黑液排水COD高（最高可達(dá)21 800 mg/L）且排水不穩(wěn)定的特點(diǎn)，以及漿粕車間中段水和紡絲車間黏膠廢水水質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)性地做了以黑液為處理對(duì)象的電化學(xué)-絮凝試驗(yàn)，以黑液和黏膠廢水混合液以及三種廢水混合液為處理對(duì)象的混凝沉淀試驗(yàn)，還有以黑液和中段水混合液為處理對(duì)象的生化處理中試試驗(yàn)。通過(guò)不同小試和中試試驗(yàn)，研究處理該廠棉漿黑液的有效方法并確定出最佳處理工藝。

1 廢水來(lái)源及性質(zhì)
 
該纖維廠漿粕車間主要生產(chǎn)工藝是將經(jīng)打碎和分離后的棉短絨傳送至蒸球中，加入堿液并在高溫高壓條件下進(jìn)行脫絨，其中排出的蒸煮液即為黑液，將脫絨后的原料進(jìn)行濃縮和過(guò)濾，其間排水即為中段水，再將過(guò)濾雜質(zhì)后的原料進(jìn)行漂白（包括酸洗和堿洗），再通過(guò)重力圓網(wǎng)濃縮機(jī)將濃縮后的薄片狀漿粕為原料送至其他生產(chǎn)車間。在紡絲車間里，黏膠纖維在生產(chǎn)的過(guò)程中，堿溶液中纖維素磺酸酯在酸浴中分解成再生纖維素纖維，其間排出的廢水為黏膠酸性廢水。

黑液臭味濃、堿性大、色度高、COD高且難降解，其COD為9 000~21 800 mg/L，pH為12~14；中段水COD低，范圍在500~1 000 mg/L，偏弱酸性或中性；而黏膠廢水COD較中段水高，范圍在1 000~1 300 mg/L，強(qiáng)酸性，pH為1~2。

2 電化學(xué)-絮凝試驗(yàn)
 
試驗(yàn)廢水采用新疆某纖維廠漿粕車間未經(jīng)處理的蒸煮原黑液，電解所用電源為WYJ-10A/30V直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，混凝所用攪拌器為HJ-6型多頭磁力攪拌器，pH測(cè)定采用pHS-3C型酸度計(jì)，陽(yáng)極板為RuO2-Ti，大小為2 cm×4 cm；陰極板為不銹鋼，大小為2 cm×4 cm。

取900 mL黑液于塑料燒杯中，加鹽酸調(diào)節(jié)pH至3，將陰陽(yáng)極板分別用銅線連接至直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，并用鐵架臺(tái)以間距5 cm固定在黑液中，通以 15 V的恒定電壓。在電解1 h后做預(yù)處理，即加入200 mg/L的聚合氯化鋁和3 mg/L的聚丙烯酰胺于磁力攪拌器上進(jìn)行混凝沉淀，靜置30 min后將上清液倒出繼續(xù)電解3 h，每30 min取上清液分別測(cè)定一次COD以及色度。試驗(yàn)結(jié)果如表 1所示。

表 1 黑液處理水質(zhì)分析

 黑液呈強(qiáng)堿性且難降解，即使加酸調(diào)節(jié)后也無(wú)法直接加藥絮凝。在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)單因素法，調(diào)節(jié)黑液pH分別為2、3、4時(shí)做了小試試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)調(diào)節(jié)廢水pH=2和pH=3時(shí)，電解1 h后廢水產(chǎn)生少量絮體，而在pH=4的時(shí)候，電解1 h后無(wú)絮體產(chǎn)生。

由表 1可見(jiàn)，在調(diào)節(jié)廢水pH=3后，通過(guò)1 h電解使其破穩(wěn)，再通過(guò)加藥絮凝做預(yù)處理，此時(shí)COD去除率達(dá)到46.1%，色度去除率可達(dá)90.4%；經(jīng)過(guò) 3 h電解，結(jié)合絮凝處理，最終COD去除率達(dá)到62.4%，色度去除率可達(dá)98.4%。該試驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)以電解和絮凝聯(lián)合處理黑液的方式有效降低了廢水的色度，且COD去除率隨電解時(shí)間變長(zhǎng)而不斷增大，出水pH也隨電解時(shí)間變長(zhǎng)而升高。

電化學(xué)和絮凝聯(lián)合處理黑液所達(dá)到的效果，為處理黑液做了有效的引導(dǎo)，其中最重要的兩個(gè)因素，一是調(diào)節(jié)黑液pH≤3；二是通過(guò)電解實(shí)現(xiàn)廢水中高分子難降解有機(jī)物質(zhì)的脫穩(wěn)和降解。但是整個(gè)處理過(guò)程中需要額外加酸調(diào)節(jié)廢水pH，同時(shí)消耗電能，因此在下面的試驗(yàn)中，筆者以電化學(xué)-絮凝試驗(yàn)為指導(dǎo)，尋找替代鹽酸調(diào)節(jié)黑液pH的物質(zhì)以及替代電解來(lái)實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)物脫穩(wěn)的方法。

3 絮凝沉降試驗(yàn)
 
考慮到該纖維廠所排酸性廢水和中段水可替代鹽酸調(diào)節(jié)黑液pH，同時(shí)對(duì)原黑液進(jìn)行稀釋，并且發(fā)現(xiàn)三種廢水經(jīng)一定比例混合后可直接加藥絮凝。

試驗(yàn)廢水同樣采用該纖維廠漿粕車間未經(jīng)處理的黑液、該車間中段排水以及紡絲車間黏膠酸性排水，混凝所用攪拌器為HJ-6型多頭磁力攪拌器，將各廢水按照一定體積比混合進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)。根據(jù)上述電化學(xué)-絮凝試驗(yàn)得出黑液pH≤3時(shí)可通過(guò)電解產(chǎn)生絮體，于是在這里分別做兩組試驗(yàn)，組1是V（黑液）∶V（中段水）∶V（黏膠廢水）=1∶4∶4；組2是 V（黑液）∶V（黏膠廢水）=1∶4，可調(diào)節(jié)pH在3以下，然后各加入200 mg/L的聚合氯化鋁和3 mg/L的聚丙烯酰胺在磁力攪拌器上做絮凝沉降試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表 2所示。

表 2 絮凝沉降試驗(yàn)分析

 由表 2可見(jiàn)，將黑液、中段水與黏膠廢水混合后得到偏酸性混合廢水，對(duì)原黑液進(jìn)行了稀釋，COD相對(duì)較低。最終通過(guò)絮凝沉降法處理混合液，其COD的去除率達(dá)40%左右，而色度去除率可達(dá)80%。還利用了酸析〔3〕的原理，在加入黏膠酸性水后，混合液產(chǎn)生了少量的絮體，但絮體較輕漂浮在廢水表層，通過(guò)加入絮凝劑可形成大的絮體并迅速沉降。

4 生化處理現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)
 
試驗(yàn)廢水采用漿粕車間未經(jīng)處理的黑液、中段水以及紡絲車間黏膠酸性排水，試驗(yàn)方法是：按 V（黑液）∶V（中段水）∶V（黏膠廢水）=1∶4∶4混合作為原廢水，通過(guò)加藥絮凝沉降后，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)廢水pH，再經(jīng)過(guò)水解酸化池-好氧池-二沉池。其中活性污泥取自新疆某造紙廠廢水處理的生化池并經(jīng)過(guò)馴化。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中水解酸化池和好氧池停留時(shí)間均為16 h。試驗(yàn)結(jié)果如表 3所示。

 由表 3可見(jiàn)，三種廢水的混合液在整個(gè)系統(tǒng)處理過(guò)程中，混合廢水經(jīng)加藥絮凝后COD去除率達(dá)37%~45%，COD最終去除率達(dá)到70%以上。好氧池出水COD 均在300 mg/L以下，滿足二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 工藝優(yōu)化
 
綜合考慮以上試驗(yàn)的處理效果和實(shí)際成本，要盡量在達(dá)到較好處理效果的同時(shí)相應(yīng)降低水處理成本。鑒于電化學(xué)法單獨(dú)處理黑液成本過(guò)高，在這里選擇V（黑液）∶V（中段水）∶V（黏膠廢水）=1∶4∶4混合進(jìn)行處理�；旌虾髲U水被稀釋，COD大大降低，運(yùn)用混凝沉淀方法COD去除率可達(dá)37%~45%，因此選擇以“調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝+pH調(diào)節(jié)”為預(yù)處理方式。最終經(jīng)過(guò)好氧處理后，COD去除率可達(dá)70%，由于該纖維廠位于離沙漠較近的地帶，而人工濕地可作為生物處理后的深度處理，其COD去除率一般在80%以上。因而在主體工藝的選擇上，采用水解酸化-好氧處理，將沉淀后的出水經(jīng)在建管網(wǎng)輸送到沙漠后，再進(jìn)行人工濕地（潛流+表流）處理后進(jìn)入水景塘，利用該水源在沙漠邊緣再造一片綠洲。工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 優(yōu)化的工藝流程

6 討論與結(jié)論
 
（1）通過(guò)電解-絮凝可實(shí)現(xiàn)對(duì)純黑液的有效脫色，其中需要加入鹽酸調(diào)節(jié)廢水pH至3左右，最終COD去除率可達(dá)到62.4%，色度去除率可達(dá)98.4%。該方案由于需要消耗大量電能及酸，處理成本偏高。具體參見(jiàn)http://www.xhxdt.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）考慮到黑液COD高，在強(qiáng)堿性下難降解的特性，采取與COD較低的中段水以及強(qiáng)酸性的黏膠廢水混合達(dá)到稀釋和調(diào)酸的目的，通過(guò)“以廢治廢”節(jié)省了額外投加酸的成本，并在此可直接加入藥劑進(jìn)行絮凝沉淀預(yù)處理，其對(duì)COD的去除率達(dá)到40%，色度去除率可達(dá)80%，出水可經(jīng)調(diào)節(jié)池中和后進(jìn)入生化池，該方案運(yùn)行成本低且所采用的工藝成熟、操作運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠。

（3）在生化中試試驗(yàn)中，通過(guò)按V（黑液）∶V（中段水）∶V（黏膠廢水）=1∶4∶4混合，經(jīng)絮凝沉淀后調(diào)節(jié)pH至中性再進(jìn)入水解酸化池和好氧池，最終去除率可達(dá)70%，出水滿足二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

綜合三種試驗(yàn)處理效果分析，可得出該廠黑液最佳處理工藝，通過(guò)V（黑液）∶V（中段水）∶V（黏膠廢水）=1∶4∶4混合，將黑液水、中段水、酸性廢水按照比例混合后可先進(jìn)行以“調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝+pH調(diào)節(jié)”的預(yù)處理，再進(jìn)行水解酸化、好氧處理后經(jīng)在建管網(wǎng)輸送到沙漠，再進(jìn)行人工濕地（潛流+表流）處理，最終排水可以滿足國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。筆者通過(guò)試驗(yàn)室小試及現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)優(yōu)化了該類廢水的處理工藝，為該類廢水的處理提供了一定的參考。