聚乙烯醇(PVA)是一種水溶性高分子聚合物,具有優(yōu)良的漿膜性、粘附性、耐磨性及易與其他漿料相容的特點,在20 世紀(jì)40 年代就開始作為漿料應(yīng)用于紡織、造紙、化工等行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,我國僅紡織漿料耗用的PVA 量就在25 萬t 以上,每年產(chǎn)生的退漿廢水達(dá)2500多萬t,對環(huán)境造成巨大的壓力。由于PVA的BOD5/CODCr值<0.1,使退漿廢水的可生化性大大降低,增加了處理難度。國內(nèi)外對含PVA退漿廢水的治理進(jìn)行了較多研究,處理方法分為物化法和生化法。
1 物化法
1)膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)通過對廢水中污染物的分離、濃縮、回收達(dá)到凈化污水的目的,主要有微濾、超濾、納濾和反滲透。膜分離法具有節(jié)能、無相變、操作簡便、設(shè)備簡單等優(yōu)點,且能回收可再利用物質(zhì),已被證實在印染廢水處理方面是切實可行的。
退漿廢水中的PVA 漿料若能回收利用,可節(jié)省資源和成本,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,還能減輕廢水處理的難度和減少排放量。微濾和超濾是基于篩分機(jī)理進(jìn)行分離的,可以截留退漿廢水中的懸浮粒子和大分子,但對水中的離子起不到分離的效果。在超濾過程中,液體在壓力推動下流經(jīng)膜表面,小于膜孔的小分子溶質(zhì)及水透過水膜成為凈化液,PVA 等大于膜孔的物質(zhì)被截留,以濃縮液形式排出,調(diào)整PVA 濃縮液至合適的濃度后可重新用于退漿,凈化液也可回用于退漿。
膜分離技術(shù)是一種清潔生產(chǎn)技術(shù),具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,但我國膜技術(shù)應(yīng)用水平與世界先進(jìn)水平尚有差距,急需開發(fā)高效分離膜和大型膜組器件。目前各種膜的性能尚不穩(wěn)定,膜孔易堵塞,膜系統(tǒng)成本高,使用壽命短。故如何選取合適的膜、提高膜的性能、控制膜污染并降低成本是此法被廣泛推行的關(guān)鍵。
2)高級氧化技術(shù)
高級氧化技術(shù)簡稱AOPs,其原理是運用電、光輻射、催化劑等在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基(如羥基自由基?OH),通過自由基與有機(jī)化合物之間的加成、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等,使水體中的大分子難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì),甚至直接降解成CO2 和H2O,接近完全礦化,從而使有機(jī)污水的CODCr 值大大降低,其對水中高穩(wěn)定性、難降解的有機(jī)污染物尤為有效。高級氧化技術(shù)主要包括光催化氧化法、Fenton 類氧化法、超臨界水氧化法等現(xiàn)已逐漸成為水處理技術(shù)研究的熱點。
①Fenton 類氧化法
Fenton 試劑由亞鐵鹽和H2O2 組成,在酸性條件(pH=4~5)、Fe2+的催化作用下,H2O2 分解產(chǎn)生?OH,?OH直接與廢水中的污染物反應(yīng),將其降解為CO2、H2O 和無害物。由于H2O2 分解機(jī)理與Fenton 試劑相似,故把UV+H2O2、UV+Fe2++H2O2、H2O2+Fe2++O2、H2O2+UV+O2、H2O2+Fe2++UV+O2 等統(tǒng)稱為類Fenton 試劑。
②超臨界水氧化法
超臨界水氧化法(SCWO)利用水在超臨界狀態(tài)下(374.3 ℃,臨界壓力22.05 MPa)的特性,使有機(jī)污染物和氧化劑(空氣、O2和過氧化氫等)在超臨界水中發(fā)生均相氧化反應(yīng),從而將其去除。SCWO 具有去除污染物徹底、出水直接回用及以固體形式回收無機(jī)鹽等優(yōu)點,但設(shè)備腐蝕和管路堵塞阻礙它的發(fā)展。
③光催化氧化法
光催化氧化法利用光照產(chǎn)生的能量,促使催化劑或氧化物發(fā)生能級躍遷,由此產(chǎn)生的自由基或空軌道具有強(qiáng)氧化性,可與廢水中的有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)而達(dá)到去除污染物的目的。光催化氧化法具有反應(yīng)快、效果好等優(yōu)點,開發(fā)應(yīng)用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、廉價、無毒的光催化劑是其技術(shù)關(guān)鍵。
④電化學(xué)法
電化學(xué)法是直接或間接利用電解作用,把水中的污染物質(zhì)去除或轉(zhuǎn)化為無毒、低毒物質(zhì)。電化學(xué)氧化具有污染物降解徹底,與其他方法兼容性好,易于控制等優(yōu)點,但能耗和設(shè)備成本較高,限制了其推廣。
2 生化法
1)高效降解菌法
隨著退漿廢水中化學(xué)漿料數(shù)量和種類的不斷增加,其可生化性越來越差。故選育和培養(yǎng)高效降解PVA的菌株或菌群成為重要研究方向。到目前為止,僅有Pseudomonas O-3 和Pseud omonas vesicularis var -povalolyticul PH能夠單獨降解它們各自篩選培養(yǎng)基中的PVA。研究者認(rèn)為要靠單一微生物實現(xiàn)對PVA 的徹底降解是非常困難的,只有通過馴化混合菌群才能達(dá)到對這種高聚物的徹底降解,而PVA 的不徹底降解會造成PVA 降解酶的提取困難。因為當(dāng)PVA 存在時,在提取過程中殘余的PVA 會與蛋白質(zhì)形成一種乳白色的凝膠狀物質(zhì),使PVA 降解酶無法提取。PVA 降解酶產(chǎn)生菌種類不多,且培養(yǎng)周期長,酶活性不高,再加上提取不易,阻礙了PVA 降解酶在實際生產(chǎn)中的運用。
2)厭氧/好氧生化法
因分離、馴化高效降解菌降解PVA 的途徑及生化機(jī)理尚需進(jìn)一步研究,目前在實際處理含PVA 退漿廢水中較多采用厭氧(水解酸化)、好氧生物技術(shù)或厭氧好氧聯(lián)用。厭氧水解酸化使廢水中包括PVA 在內(nèi)的大分子和難降解有機(jī)物斷鏈,并被細(xì)菌胞外酶分解為小分子有機(jī)物。在實際處理工藝中,懸浮和膠體狀的難降解有機(jī)物水解成可溶性物質(zhì),提高了可生化性,從而提高了后續(xù)好氧處理效果和整個生物處理系統(tǒng)對PVA 等難降解有機(jī)物的去除效率。厭氧好氧生化法雖然對PVA 廢水的整體COD 去除率可達(dá)80%以上,且投入和運行費用較低,但占地面積較大,需進(jìn)一步研究。
3 展望
經(jīng)過多年努力,我國PVA 退漿廢水治理技術(shù)已取得一些成果,但仍需進(jìn)一步研究。PVA 退漿廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向:(1)對于尚處于研究階段的新型技術(shù),如高級氧化法,應(yīng)盡快應(yīng)用于實踐,加強(qiáng)實用性的研究,并且努力降低處理成本,利于應(yīng)用推廣;(2)由于在經(jīng)濟(jì)性、實用性等方面,物化法和生化法的單獨使用存在一定的缺陷(物化法運行費用高,應(yīng)用范圍?。簧ǚ磻?yīng)時間長,COD 去除效率不高),故開發(fā)以厭氧-好氧聯(lián)用為主,物化法為輔的混合多級處理工藝,可以使兩者優(yōu)勢互補,提高處理效果。同時,企業(yè)要根據(jù)生產(chǎn)工藝和廢水水質(zhì)特點,選擇適合的處理工藝,確定最佳工藝運行參數(shù),使其處理效果和成本達(dá)到最優(yōu)。
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