酸析工艺在粘胶纤维行业棉浆黑液处理中的运用和工艺设计

赵保生
(新乡白鹭化纤集团公司, 河南 453011 )

　　摘要 根据粘胶纤维生产特点和“以废治废”原则，采用酸析工艺对高浓度棉浆黑液水进行处理，具有投资少、处理成本低，COD削减明显等特点。
　　关键词 酸析、棉浆黑液水、COD。

　　酸析是处理木浆黑液的传统工艺，其主要过程是：在黑液中加入酸性水，将PH值调至2-3，使黑液中难以降解的木质素还原，以矾花形式析出，然后用物理方法进行固液分离，以实现COD的降解和碱木素的回用。
　　在粘胶纤维生产过程中，形成的废水主要包括：棉浆粕生产过程中形成的不同浓度的混合黑液废水（COD含量4200mg/l，含碱2.4g/l，PH值14以上）、粘胶长丝生产过程中形成的浓酸废水（H2SO4含量5g/l左右）、短丝二浴水(H2SO4含量18g/l左右)粘胶废水（COD含量900mg/l，PH值13以下）、及轻度酸性废水（含酸量300—900mg/l，锌25mg/l，COD200mg/l，PH值小于3）及轻度污染水。
　　粘胶纤维生产企业排放的主要污染负荷来自棉浆蒸煮黑液，根据污水处理“以污治污，分而治之，大幅度削减COD”的原则。正确使用酸析工艺，将棉浆蒸煮黑液高浓度、高效率提取并单独处理，最大限度降低排污负荷。可以有效降低处理成本。

1 酸析化验室试验：

1.1 取50ml浓黑液COD含量67000mg，用不同量浓硫酸滴加结果分析：

表1 结果分析 浓硫酸用量 1.2ml 1.3ml 1.4ml 1.5ml 过滤后COD 35400 mg/l 34000 mg/l 33600 mg/l 32600 mg/l 去除率 47% 49% 50% 51%

1.2 取COD含量为65760mg/L黑液水，用蒸馏水稀释为不同浓度，然后分别用废酸水（二浴水H2SO4含量28g/l）对不同浓度黑液酸析结果分析

表2 结果分析 序号 黑液
(ml) COD
(mg/l) 色度
(倍) 废酸水
(ml) PH COD
(Mg/l) COD去除率
% 色度
(倍) 1 50 65760 18000 70 2-4 12480 54 400 2 50 50000 18000 50 2-4 11520 54 400 3 50 40000 18000 50 2-4 10400 49 333 4 50 32880 18000 35 2-4 8800 55 250 5 50 20000 18000 20 2-4 6880 51 333 6 50 10000 18000 10 2-4 4080 51 180 7 50 5000 18000 5 2-4 2400 47 180 8 50 3000 18000 3 2-4 1420 50 160

1.3 取COD含量为65760mg/L黑液水，用蒸馏水稀释为不同浓度，然后分别用废酸水（长丝生产废酸水H2SO4含量5g/）对不同浓度黑液酸析结果分析：

表3 用废酸水（l）对不同浓度黑液酸析结果分析 序号 黑液
(ml) COD
(mg/l) 色度
(倍) 废酸水
(ml) PH COD
(Mg/l) COD去除率
% 色度
(倍) 1 50 65760 18000 300 2-4 4200 55 220 2 50 50000 18000 250 2-4 3920 53 220 3 50 40000 18000 200 2-4 3880 52 220 4 50 32880 18000 164 2-4 3680 52 200 5 50 20000 18000 100 2-4 2760 58 200 6 50 10000 18000 50 2-4 2460 51 200 7 50 5000 18000 25 2-4 1520 54 200 8 50 3000 18000 15 2-4 339 51 170

1.4按照酸性水（废酸水H2SO4含量5g/l左右）酸析黑液—黑液中和酸析上清液结果分析：

表4 结果分析 黑液 用酸水调至PH值2-3 用黑液调至PH值7-8 消减结果 COD含量
mg/l 毫升数
ml COD总量
(mg) 所需酸水量
ml COD含量
mg/l COD总量
mg 所需黑液水量 COD含量
Mg/l COD总量
mg 酸析黑液：中和黑液 COD消减率 50000 50 2500 250 3920 1176 50 10502 3676 50：50 53% 20000 50 1000 100 2760 414 50 7070 1414 50:50 58% 3000 50 150 15 339 22 50 1496 172 50:50 51%

2 试验分析

2.1从以上报表可以看出：酸析工艺可以明显削减黑液废水中COD含量。COD去除率与黑液浓度有直接关系。根据粘胶纤维企业棉浆黑液水组成，去除率在27%--51%范围内。酸析工艺对高浓度黑液处理十分有效。
2.2 从实验室分析可以看出使用酸析工艺完全实现了“以废治废”原则，没有增加任何生产成本。
2.3 根据“分而治之”的原则。对不同浓度黑液水可以采用不同酸析方法处理。

3 对年产25000吨棉浆粕的粘胶纤维企业污水处理酸析工艺设计

3.1 高浓度提取棉浆蒸煮黑液
　　按照使用单螺旋挤浆机每组两台串联使用，黑液提取率85%，对年产25000吨棉浆粕企业，每天可提取高浓度黑液（COD50000g/l）562吨。
3.2 对浓度特别高（50000mg/L）的黑液，可以用浓度比较高的硫酸（如短丝生产过程中产生的二浴水H2SO4含量18g/l）集中处理，以大大降低处理费用。按去除率40%计算,COD削减量可达10吨
3.3 对低浓度用长丝生产过程中产生的浓酸性水（H2SO4含量5g/l）酸析去除，然后用原黑液中和。可以看出采用酸析工艺，可以对1/2黑液进行酸析，用1/2自身黑液进行中和。按去除率40%,水量5000吨、COD含量2000mg/l计算,COD削减量可达2吨
3.4 如需要加大酸析量，可用碱液进行酸析后中和。COD削减量可达4吨
3.5 酸析后低浓度黑液再进一步进行生化处理。

4 工艺设计

4.1 工艺流程图

4.2 COD消减图解

4.3 统计结果

表5 对部分黑液水酸析 总量 高浓度酸析 低浓度部分酸析 合计 18吨 10T 2T 12T

表6 对全部黑液水酸析 总量 高浓度酸析 低浓度全部酸析 合计 18吨 10T 4T 14T

5 可行性分析

5.1 从以上分析可以看出，酸析工艺在棉浆黑液处理过程中起着十分重要的作用。对棉浆黑液部分酸析，COD削减量占总量的67%。全部酸析，COD削减量占总量的78%
5.2 酸析工艺很好克服了生化处理工艺提出的更高要求和运行费用。
5.3 对COD高浓度黑液酸析后不采用酸析后加絮凝沉淀剂，析出物在沉淀池沉淀后用离心沉降脱水机脱水处理。
5.4 由于酸析工艺去除的是难以生化部分，酸析后的黑液在生化过程中，将大大提高生化系统处理效率。

6 存在问题

6.1 进一步提高酸析去除率
　　为进一步提高酸析去除率，可考虑酸析后，投入高分子絮凝沉淀剂。
　　用912WG高分子絮凝沉淀剂进行投加试验：

表7 序号 黑液
ml COD
mg/l 色度
倍 废酸水
ml PH 加絮凝沉淀剂 COD
Mg/l COD
去除% 色度 1 20 47000 5200 42 2-3 3 8000 47.2 500 2 100 50000 5100 180 2-3 11 9500 46.8 500 3 250 50000 5000 450 2-1 25 9000 49.6 500

6.2酸析并非可以无限制提高COD去除率
　　由于酸析处理的是黑液中的木质素,而且随着COD 含量的降低去除率将明显降低,因此对COD含量特别低的黑液,则不可采用酸析工艺,必须通过生化处理以进一步降低COD负荷。

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作者简介 赵保生，男，1966年6月3日生，大学本科，现任新乡白鹭化纤集团污水处理车间主任。
通信地址 新乡白鹭化纤集团污水处理车间、邮编453011电话（0373）3978920。