含PVA印染退浆废水处理与资源化回收技术进展

2013-08-15王宗舞方瑞娜

资源节约与环保 2013年7期

王宗舞方瑞娜

(黄河水利职业技术学院河南开封475004)

0 前言

聚乙烯醇（PVA）是一种典型的水溶性合成高分子化合物，具有优良的上浆性能，对纤维素纤维和疏水性纤维均有优良的粘附性能，所以至今尚未出现上浆性能优于PVA的其它浆料，所以至今仍被广泛使用，并在某种程度上还有增加的趋势[1]。

退浆工序主要是去除织造过程中加以经纱上的浆料，使织物与染料间有更好的亲和力。因此印染退浆废水中含有大量的PVA。PVA属高难度生物降解的有机物，以平均聚合度1799的PVA为例，其废水化学需氧量(CODCr)为18000mg/kg，生物需氧量(BOD5)为800mg/kg，BOD/COD的值为0.044，废水可生化性极差[1]。含PVA的印染退浆废水直接排入水体后，PVA会在水环境中大量积累，导致水体表面泡沫增多黏度增大，影响好氧微生物的活动，从而造成严重的环境问题[2]。退浆废水约占纺织工业废水量的15~25%，对于PVA常规的处理方法很难处理，将含PVA的退浆废水单独收集进行处理，可有效提高印染废水的可生化性，大大降低印染企业污水处理系统负荷，显著降低印染废水对环境污染程度。因此，开发去除率高、成本低的含PVA印染退浆废水处理技术一直是印染废水治理行业的焦点问题。

1 含PVA的印染退浆废水的主要处理与资源化回收技术

基于可持续发展目标，在对含PVA的印染退浆废水治理技术方面，确保高效去除PVA的环境治理目标同时，还要尽可能实现节能降耗、避免二次污染、充分回收有价值的PVA资源等环境经济综合效益目标，才是治理PVA的印染退浆废水技术今后的发展方向。本文介绍三种含PVA的印染退浆废水的处理与资源化回收技术。

1.1 膜法处理PVA退浆废水

膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术，液体在压力推动下流经膜表面，小于膜孔的小分子溶质及水透过水膜成为净化液，PVA等大于膜孔的物质被截留，以浓缩液形式排出得到回收。膜法是一种较好的处理方法：分离过程不发生相变化，因而耗能较少；属于单纯的物理筛分过程，效果稳定，化学品用量小，不污染环境，回收物质可以二次利用；流程和设备简单，操作和维护保养方便，既可以采用人工操作，又易实现由电脑控制的全自动运行。于奕峰，顾春雷等[3]以退浆废水实际体系为研究对象，从截留分子量、材质和表面性质多个角度对膜进行筛选和操作条件优化，确定截留分子量为50000Dalton的疏水性聚砜超滤膜适合于处理退浆废水；选定0.08 MPa，70℃为处理退浆废水适宜的操作条件．该条件下超滤膜对PVA和淀粉的截留率分别为96%和87%，化学耗氧量由23000mg/L降低到5700mg/L，COD去除率达到75%.先用pH值为13的NaOH溶液清洗，再用0.2mol/L的H3BO3溶液清洗可以使通量恢复率达到97%，超滤分离得到的浓缩液可以回收二次利用。

由以上可以看出，膜处理技术在处理含PVA的印染退浆废水治理方面效果优良，且回收PVA资源可以二次利用，实现PVA污染物的减量化与资源化双重目标。并且，随着超滤膜国产膜组件质量的不断提高，膜法处理含PVA的印染退浆废水的成本得到显著降低。所以，膜处理技术将会是未来含PVA的印染退浆废水治理行业的主要发展方向之一。

1.2 化学凝结法

用作浆料的PVA是非离子型聚合物，一般凝聚剂产生的电荷对其吸附作用较弱，对PVA几乎没有去除效果。退浆废水中的PVA呈溶解态，但因其分子较大，性质类似于亲水胶体，可通过盐析、胶凝和吸附等作用而自废水中析出。向废水中投加无机盐电解质，由于电解质离子具有很强的水合能力而结合大量的水分子，使废水中的PVA分子脱水而析出，这是盐析作用。国内从20世纪九十年开始研究采硫酸钠和硼砂等化学试剂回收退浆废水中的PVA。在多种盐析剂中，Na2SO4是一种较为经济有效的盐析剂。但实验表明：只通过盐析剂的盐析作用回收PVA，盐析剂Na2SO4的用量很大；投加硼砂，PVA通过硼原子而交联成更大的分子且封闭了部分亲水的羟基，能大大降低盐析剂Na2SO4的用量[5]。

徐竟成，郑涛等采用化学凝结法回收处理纺织印染退浆废水中的聚乙烯醇(PVA)，以硼砂为凝结剂，硫酸钠作为盐析剂，进行生产性规模回收废水中的PVA，PVA回收率和COD去除率均达80%左右，PVA含固质量分数约为15%～20%。回收后的PVA可经过改性处理制成改性胶水，具有良好的环境、经济和社会效益[6]。

上海某纺织印染企业采用化学凝结法对退浆浓液中的PVA进行回收。PVA回收设备经调试正常运行后，回收产品为块状PVA，含固率15%～20%，PVA回收率和COD去除率均在80%以上，大幅降低了印染废水中的PVA浓度，对提高印染废水的总体处理效果，实现达标排放起到了关键作用。回收后的PVA经适当处理可重复用于经纱上浆或经缩聚后制成改性PVA胶水，实现了较好的环境效益和一定的经济效益[7]。

1.3 改进化学凝结法

采用传统的化学凝结法，以硫酸钠作为盐析剂，硼砂作为絮凝剂,二者投加量比较大，投加量分别需要15-25g/L和1-5g/L，加大了盐析回收的成本；盐析后出水所含盐类质量浓度很高，使微生物细胞脱水，生物活性下降，影响印染厂污水处理系统中生物处理单元的有机物降解效率。通过大量筛选实验,发现当加入少许碳酸钠作为助剂时,碳酸钠的水解可促进硼砂和的交联反应,减少硫酸钠和硼砂的用量,从而降低了出水盐类质量浓度。

郭丽，黄承武，奚旦立[7]等采用加入少量碳酸钠助剂的盆析法新配方处理回收退浆废水中的聚乙烯醇，实验结果表明：对于质量浓度为12g/L的退浆废水,硫酸钠、硼砂及碳酸钠的投加量10g/L、1.0g/L和1.0g/L，在反应温度50℃、溶液pH为8.5时，回收率可达90.30%,COD去除率达82.2%。这说明采用该方法可使硫酸钠和硼砂的投加量降低28%，有效降低成本的同时大大降低了出水盐类的质量浓度；并用粘度法测出该法回收的的相对分于质量和聚合度，借助红外光谱分析法对回收PVA的结构进行了研究分析，结果表明其基本性能不变。