摘要:含PVA印染废水可生化性差,水处理难度大的问题,本文综述了目前国内外处理方法的现状。印染生产企业需根据自身特点选择合理的污水处理方式,以达到经济实用的目的。
关键词:含PVA印染废水、水处理、现状
聚乙烯醇(简称PVA),是一种水溶性高分子聚合物。因具有良好的黏附性、机械性能和稳定性而广泛用做纺织工业的上浆剂,也因此在纺织行业的退浆废水中大量存在PVA。但PVA属于典型的难生物降解高分子物质极易造成环境污染。传统的生化和物化处理技术对其COD的去除率很低,很难达到满意的效果。本文综述了含PVA废水物化、化学、生物及其组合工艺处理的研究现状,以指导现代印染企业选择合理的污水处理方式。
一、物理法
1.沉淀法
沉淀法是污水处理中一种最基本的物理处理方法,它利用重力使得污水中的悬浮物质缓慢下沉,从而达到分离去除污染物的目的。王志辉利用PVA水溶液在收到盐析作用变稠变浓的特点,使PVA发生脱水、沉淀。退浆废水中PVA回收率可达85%~90%,废水中cod含量从19500mg/L降至3000mg/L[1]。该方法可达到PVA重新利用的目的,但占地面积较大,对厂区面积要求较为严格。
2.膜分离法
膜分离法是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异,利用一种特殊的、有选择透过性的薄膜,在外界能量或化学位差为推动力,对物质进行分离、提纯、富集的一种分离技术。赵会娟等采用分子量5万的聚砜毛细管超滤组件处理退浆废水,可得到浓度为3%的PVA浓缩液,PVA截留可达90%以上[2]。该方法回收效率高,但能耗较大。
二、化学法
目前化学法处理退浆废水主要的方法是高级氧化法。高级氧化法(Advanced Oxidation Process,简称AOPs)又称做深度氧化技术,以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同,可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。
兰明等采用另加Fenton技术处理含聚乙烯醇的印染退浆废水,在初始pH=4.0,H2O2投放量为100 mmol/L,铁屑(粒径为>1~3 mm)投放量为15 g/L,反应时间30 min是PVA去除率可达99.9%,COD去除率23.6%,BOD5/COD从0.12提至0.34,明显提高了可生化性[3]。
向青云等通过制备氢化锌铁氧体光催化剂,在臭氧和8WLED等找条件下,120min内降解聚乙烯醇废水,降解率为66.7%[4]。Tan等研究了臭氧催化氧化处理含PVA废水的效果,结果发现,相比臭氧单独氧化,臭氧催化氧化的效果更好,降解效果受催化剂浓度影响。随着Fe2+用量增加,PVA的降解效果提高,最高去除率达到了85%[5]。
三、生物法
生物法是利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。例如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水,使有机物转化降解成无机盐而得到净化。但是能够降解PVA的微生物在自然界中分布较少,一般可在被PVA污染的环境中发现。
这些微生物基本都是通过产生特种降解酶,先将PVA大分子链上的羟基氧化成二酮或单酮,然后以水解方式将C—C键裂解成单体,降解后的PVA单体再通过不同途径参与细胞代谢,最终矿化成CO2和H2O[6]。目前处理含PVA印染废水,并不单独采用生物法处理,而是将其与化学法、物理法等相结合的方式,实现污水的有效处理。
四、组合工艺法
在实际应用过程中,含PVA印染废水成分较为复杂,单独的物理、化学或生物降解方法并不能满足处理需要。随着污水处理技术的发展,组合型式的污水处理方法越来越多,如化学-生物降解组合法,物理化学-生物降解组合法等。
王峰等采用陶瓷膜与盐析法组合工艺陶瓷膜截留率基本维持在90%作用。并发现盐析协同离心比直接离心去处PVA效果好[7]。刘智颖等采用一体化抽样-曝气生物滤池(BAF)对含PVA印染废水进行处理,处理后废水中PVA浓度由140mg/L降至8mg/L,去除率达93.59%[8]。许明等采用UASB-A/O耦合工艺发对高浓度聚乙烯醇退浆印染废水进行处理,处理后出水可达到GB 4287—2012《纺织染整工业水污染排放标准》,PVA降解率高达95%,该方法可以有效降解PVA退浆废水中的各类大分子有机物[9]。
五、结语
随着人们消费水平的升级,印染废水也与日俱增,含PVA印染废水因其生物分解性差,处理难度大,成为印染企业水污染处理的主要问题。企业在源头上需削减污染物的排放量,而末端需在治理工艺选择上,根据实际水质,充分考虑PVA回收及污水处理,将各种处理方法进行恰当的组合。
[1]王志辉,印染退浆废水中聚乙烯醇回收设备的开发和应用[J].染整技术,2016,38(1):56-58.
[2]赵会娟,樊惠江,唐珂. 用超滤法回收退浆废水中PVA作型煤粘结剂的试验研究 环境保护科学.1995,21(4):22-25.
[3]兰明,杨晶,严松等,零价铁fenton技术处理含聚乙烯醇的印染退浆废水[J].环境污染与防治 2016,5(38):82-86
[4]向青云,白洋,杨穆等,UV-TiO2-H2O悬浮体系光催化降解聚乙烯醇[J].陶瓷学报,2016,37(3):289-292.
[5]TAN W C,LIN X B,ZHOU M,et al.Study on treatment of polyvinyl alcohol in water by ozone catalytic zonation[J].Advanced Materials Research, 2013, 726- 731: 1954-1958.
[6]KAWAI F,HU X P.Biochemistry of microbial polyvinyl alcohol degra-dation[J]. Applied Microbiology and Biotechnology,2009,84(2):227-237.
[7]王峰,王福利,江中央,等. 陶瓷膜与盐析法组合工艺去处退浆废水中的PVA[J].环境科学,2013(10):41-43.
[8]刘智颖,汪晓军,袁延磊等. 一体化O3-BAF处理PVA印染模拟废水实验研究[J].水处理技术,2014,9(40):112-115.
[9]许明,李超,袁安德等. UASB-A/O耦合工艺处理退浆印染废水中试研究[J].工业水处理,2018,38(11):52-56.
作者简介:邵芳芳,女,(1984—),硕士,工程师。浙江中天纺检测有限公司,E-mail:fangfangshao123@126.com。