印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点，属难处理的工业废水之一。一般印染废水pH值为6～13，色度可高达1000倍，CODCr为400～4000mg/L，BOD5为100～1000mg/L。目前国内外常用的印染废水处理方法主要有混凝沉淀法、氧化法、物理化学法、生物处理法等。然而，经过此类方法处理的印染废水只能当作废水排放，尚未实现综合利用，浪费大量的水资源，且现有的处理工艺投资大、成本高，制约着纺织印染企业产能的扩充。
水煤浆(CWS)作为一种新型燃料，因其良好的流动性、稳定性以及环保节能的优势，已成为最具竞争力的以煤代油技术之一。水煤浆是由55%～70%的煤粉、30%～45%的水和少量的添加剂经物理混合制备而成，其中30%左右的水是影响水煤浆性能和成本不可忽略的因素。利用工业废水直接制备水煤浆，不仅能够简单可靠地处理废水，降低印染厂废水处理成本，实现印染废水达标排放或零排放，而且能节约大量制浆所需的工业用水，具有良好的环境、经济和社会效益。基于此，本文利用高浓度印染废水进行水煤浆成浆实验，研究印染废水对水煤浆成浆性能的影响。
1.水煤浆制备实验
1.1试验主要仪器
主要仪器有XMB-68型棒磨机，MA100水分快速测定仪，NXS-4C型水煤浆粘度计，RW20数显机械搅拌器，PHS-3型精密pH计。
1.2试验材料
1)印染废水。印染废水由福建清源科技发展有限公司提供，废水的各项组分指标见表1。
2)煤样。选取煤样为神华配煤(榆家梁煤∶保德煤=3∶1，下同)，煤样的工业分析结果见表2。由表2可知，神华配煤内在水含量偏高，煤种的可磨性指数偏低，煤粒表面亲水性强、疏水性差，影响添加剂在煤粒表面的吸附，但煤种属于低灰、低硫，发热量高低变质程度的优质动力煤种，按成浆性的难易程度分，煤种属于难制浆煤种。
3)试验试剂。自制新型水煤浆添加剂LS-A，10%HCl溶液(质量分数)。
1.3制浆方法
制浆有干法和湿法两种，目前主要用湿法制浆。根据以上煤质分析的结果，结合制浆用煤性质、煤样价格和国内水煤浆生产实践等因素，经过比选和论证，采用分级研磨湿法制浆。整个制浆工艺过程分如下几步：
1)煤粉的制备：为了降低磨矿功耗和满足高浓度磨矿制浆的需要，将煤样用破碎机破碎至粒度3mm以下占80%以上。
2)中浓度水煤浆的制备：按设定的水煤浆产量和质量(浓度和粒度)，给入设定的煤量、水量和添加剂量，进行中浓度磨矿。磨机的排料即为细浆。
3)高浓度水煤浆成品的制备：按设定的水煤浆产量和质量(浓度、黏度、粒度等)，在棒磨机中给入设定的煤量、细浆、水量和添加剂量，进行高浓度磨矿。
1.4水煤浆性能测试方法
1)水煤浆浓度。以实测的水煤浆质量分数计。
2)水煤浆表观黏度和浆体流变性。采用NXS-4C型水煤浆粘度计，表观黏度取剪切速率为100s-1时黏度的平均值，测试温度为恒温20℃。浆体流变性由NXS-4C型水煤浆粘度计测出各个剪切速率下的剪切黏度，由此绘制流变曲线来判定水煤浆的流变特性。
3)目测流动性。目测水煤浆配制时的流动特性，分连续流动、间歇流动和不流动三个级别。
4)稳定性。用插棒法探测浆体的沉淀状态，每天观察一次，直至杯底出现不可恢复的硬沉淀的存放天数即为水煤浆稳定性指标。
2.结果与讨论
2.1添加剂用量对水煤浆成浆性能的影响
水煤浆添加剂的主要作用是改变煤粒表面的亲水性，增强静电斥力，促进煤粒均匀地分散在水中，防止煤粒聚结，提高水煤浆的流动性，其用量约为煤的1%。添加剂不仅直接决定着水煤浆的质量，还影响着水煤浆成本，其费用是制浆成本的第二大因素。
分别取自来水和印染废水，加入少量自制新型水煤浆添加剂LS-A，按照上述制浆方法进行成浆实验，探讨水煤浆添加剂的用量对高浓度印染废水制备水煤浆性能的影响。实验中控制制浆浓度为64.5%，制备出的水煤浆表观黏度随添加剂LS-A用量的变化情况如图1所示。
从图1可以看出，在水煤浆浓度为64.5%的情况下，对于印染废水，使用添加剂LS-A能够制取黏度小于1200mPa.s，且流动性较好的水煤浆。随着添加剂用量的增大，水煤浆黏度呈下降的趋势，在添加量为0.7%时，其黏度为1219mPa.s，随着添加剂用量的继续增大，黏度变化不明显，因此，从降低成本上考虑，确定添加剂的用量为0.7%。
2.2水样pH值对水煤浆成浆性能的影响
为考察pH值对水煤浆性能的影响，实验中用10%的H2SO4溶液调节印染废水的pH值，然后按照上述制浆方法，在维持相同水煤浆浓度、添加剂用量下，对不同pH值的印染废水水样以及自来水进行成浆实验，同时观察其制备出的浆体在静态条件下出现硬沉淀的时间。实验中制浆
浓度设为64.5%，添加剂用量为0.7%，制备出的水煤浆的表观黏度和稳定性随水样pH值的变化情况见表3。
从表3中的数据可以看出，在同等条件以及相同制浆浓度和添加剂用量下，水样pH值对水煤浆的制浆性能影响不大，但对水煤浆静态稳定性有较大的影响，印染废水的pH值越高，水煤浆的静态稳定性越好。其原因是水煤浆在存放过程中，由于受到介质水的影响，煤中的活性基团可逐渐水化、离解或小分子溶出，造成水煤浆体系中煤颗粒表面的物理化学性能发生变化，促进煤颗粒沉降朝有序堆积方向发展，形成硬沉淀。而随着水样pH值的升高，相应的就调节了水煤浆体系的pH值，从而使其减缓了由含氧活性基团逐渐水化、离解或小分子溶出对水煤浆体系暂时平衡状态所造成的破坏，使所制水煤浆静态稳定性有所提高。
2.3废水水煤浆的流变性
水煤浆的流变性对浆体的输送和燃烧起决定作用，影响着水煤浆的配制、储存、运输以及雾化燃烧。影响水煤浆流变性的因素很多，不同的煤种、水质、添加剂及其添加量以及制备工艺等都可能对浆体的流变性产生影响。以印染废水制备水煤浆，水煤浆浆体在流变性上的特点直接影响到制备出来的水煤浆能否满足实际生产的需要。在相同的煤种、添加剂下，研究水质、水煤浆浓度以及添加剂的用量对水煤浆流变性的影响。
2.3.1水质对水煤浆流变性的影响
采用印染废水和自来水作为制浆用水，按照上述制浆方法进行成浆实验，实验中制浆浓度设为64.5%，添加剂用量为0.7%，研究水煤浆浆体剪切速率与黏度的变化关系，结果如图2所示。
从图2可以看出，用印染废水制备的水煤浆与用自来水制备的水煤浆一样，随着剪切速率的增大，黏度都逐渐减小，说明印染废水水煤浆与自来水水煤浆的流型一样，均为屈服假塑性流体。
2.3.2浓度对废水水煤浆流变性的影响
水煤浆的流变性不仅与煤本身性质有关，还与水煤浆浓度有关。采用印染废水作为制浆用水，添加剂用量为0.7%，按照上述制浆方法进行成浆实验，制备不同浓度的水煤浆，其剪切黏度随剪切速率的变化如图3所示。
从图3可以看出，浓度对印染废水水煤浆流变性的影响也较为明显，当剪切速率较小时，浆体的剪切黏度较高，随着剪切速率的逐渐增大，浆体黏度明显下降，最终趋于稳定，且不同水煤浆浓度下的浆体流变曲线具有相似性，浆体呈现出明显的剪切稀化即为假塑性流体；在低浓度下黏度随剪切速率增大而减小的速度小于高浓度，且在适当浓度范围内，浓度越高，屈服假塑性越明显，这是由于水煤浆中的固体含量增高时，煤粒间的颗粒相互作用力增大，而煤粒之间的空隙减少，尤其是当煤粒之间的堆积密度接近最大堆积密度时，此时黏度及屈服应力也急剧增加，浆体越显示出屈服假塑性。
2.3.3水煤浆添加剂的用量对废水水煤浆流变性的影响
实验采用印染废水作为制浆用水，制浆浓度设为64.5%，按照上述制浆方法进行成浆实验，研究水煤浆添加剂用量对废水水煤浆流变性的影响，结果如图4所示。从图4可以看出，随着水煤浆添加剂用量的增大，浆体黏度随剪切速率的增大而减小的幅度变小，从而表现出水煤浆浆体的屈服假塑性。
由此可知，废水水煤浆的流变特性主要表现为宾汉塑性流体和屈服假塑性流体，其表观黏度是剪切速率的减函数，即废水水煤浆是具有“剪切变稀"性能的宾汉塑性流体和屈服假塑性流体，其与自来水制备出来的水煤浆一样，能够满足实际生产和运输的需要。
3.结论
1)用印染废水制备水煤浆是可行的，在实验用煤为神华配煤(榆家梁煤∶保德煤=3∶1)，添加剂为自制的新型水煤浆添加剂LS-A下，按照分级研磨湿法制浆工艺，能够制备出浓度合理且黏度小于1200mPa.s的水煤浆，且浆体流动性好。
2)通过不同pH值印染废水水样和自来水的成浆对比实验发现，不同pH值的废水水样和自来水对制浆性能的影响不大；通过制备出来的浆体稳定性的观察对比实验可知，水样pH值越高，水煤浆的静态稳定性越好。
3)用印染废水制备的水煤浆主要表现为宾汉塑性流体和屈服假塑性流体，其表观黏度是剪切速率的减函数，即废水水煤浆是具有“剪切变稀"性能的宾汉塑性流体和屈服假塑性流体，能够满足实际生产和运输的需要。
