泰州pva廢水處理設備一體化污水凈化裝置

PVA因具有較好的水溶性、黏附性、漿膜強韌性和耐磨性、強有機溶劑耐受性，被廣泛應用于紡織、紙制品制造、食品包裝和醫(yī)療器械等行業(yè)，且產(chǎn)量和用量逐年遞增，導致大量PVA排入環(huán)境，較為典型的包括紡織退漿廢水和造紙廢水等，對于此類工業(yè)廢水處理應該重視起來。

PVA水溶液的COD很高，而BOD5/CODCr值 (B/C比) <0.1，難以被普通微生物降解利用, 處理起來難度很大；若在自然水體中大量累積，不僅會使被污染的水體表面泡沫增多，黏度增大，影響好氧微生物的活動，還會造成重金屬累積，從而導致更加嚴重的生態(tài)問題。

1、物理法

較常見的是超濾膜分離。超濾膜孔徑在0.05μm至1 nm之間, 通常截留分離分子質量1 000～300 000的PVA/染料類大分子有機物。

采用超濾膜分離技術可以降低含PVA廢水處理量，既能減少污水處理成本又能回收部分原料，具有節(jié)能、無相變、操作簡便、設備簡單等優(yōu)點， 是一種典型的清潔生產(chǎn)技術，具有很好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。但對于成分較復雜的含PVA廢水，采用單一膜技術處理難以達標排放，亦難滿足回用需求?；谝陨显颍瑢⒍喾N膜技術與物化或生化工藝進行組合的研究逐漸成為含PVA廢水深度處理與回用方面的研究熱點。

2、化學法

鹽析絮凝法回收廢水中的PVA包括鹽析和絮凝兩個反應過程。鹽析是指通過加入適量鹽分 (硫酸鈉是常用且較為經(jīng)濟有效的鹽析劑) 降低PVA的溶解度，使PVA從溶液中脫水析出的過程；絮凝是指為降低鹽析劑用量，向溶液中加入絮凝劑 (的是硼砂)，使其與析出的PVA交聯(lián)成更大的分子而從溶液中分離并回收的過程。

為了降低含PVA印染廢水對環(huán)境造成的污染，可采用生物降解、沉淀法、深度氧化技術等將印染廢水中的PVA分離出來，或將PVA大分子轉化為小分子并進一步去除。其中，深度氧化技術處理含PVA印染廢水由于操作簡便、處理效率高、反應溫和、降解產(chǎn)物無毒或低毒，引起了廣泛關注。

深度氧化技術利用電、光輻射和催化劑等與氧化劑結合，在氧化反應過程中產(chǎn)生具有氧化性的自由基(如羥基自由基·OH)，利用自由基與有機化合物之間的取代、加成、斷鏈和電子轉移等反應，促使有機化合物降解為低毒或無毒的小分子產(chǎn)物甚至H2O和CO2。常用的深度氧化技術包括Fenton氧化法、電化學氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超臨界氧化法等。

在Fenton氧化法降解PVA的過程中，F(xiàn)e2+與H2O2快速反應，分解產(chǎn)生·OH，隨后·OH氧化分解廢水中的大分子污染物，生成CO2、H2O和其他無機物。

電化學氧化法利用電解作用將廢水中的污染物去除或者轉化為低毒和無毒物質。陰極發(fā)生還原反應，去除重金屬離子，陽極發(fā)生氧化反應，降解印染廢水中的大分子有機物。

光催化氧化法是利用光照提供能量，使催化劑或氧化物產(chǎn)生具有強氧化性的自由基，與廢水中的有機污染物發(fā)生反應，從而達到去除污染物的目的。

臭氧氧化法是利用臭氧作為氧化劑對廢水進行凈化處理的方法。臭氧氧化一方面依靠臭氧本身的強氧化性，另一方面是因為臭氧能在水中形成強氧化性的·OH，·OH可以氧化大多數(shù)有機物。

超臨界水氧化法是利用超臨界水(臨界溫度374.3℃，臨界壓力22.05MPa)特殊的理化性質，使污染物在超臨界水介質中發(fā)生氧化反應，從而將大分子有機物轉化為H2O、CO2和其他無毒小分子的方法。

PVC在工業(yè)中應用廣泛，PVC廢水也是工業(yè)廢水處理中的一個重點。PVC工段對用水的水質要求較高，所用來水為脫鹽純水。其所排廢水(PVC離心母液)具有水量大、硬度和離子濃度低、濁度高(主要為PVC顆粒)、有機物濃度較低、有機物降解難(主要為PVA高分子溶液)、溫度較高的特點。由于有機物濃度低，因此除廢熱外，其回用主要考慮水的回用。

由于水質相對簡單，而有機物濃度較低但又難降解，因此考慮行必要的前處理，斷裂高分子鏈、提高廢水可生化性；在此基礎上首先考慮直接進行膜分離技術(超濾+反滲透)處理，考查處理后水回用，部分代替PVC聚合工段脫鹽用水的可行性;如果直接回用在技術和經(jīng)濟上不可行，則考慮與其他廢水一起進行后續(xù)生化處理后回用的可行性，并最終確定PVC廢水的處理和回用方案。

PVC廢水的前處理方法可考慮采用高級氧化技術，主要方法有鐵碳微電解法、光催化氧化(UV及UV/H2O2)法、Fenton氧化法、臭氧氧化及聯(lián)合氧化法等。采用PVC廢水高級氧化預處理，應該以保證后續(xù)膜分離技術中膜組件的長時間穩(wěn)定運行為主要目標，研究并分析不同實驗條件對高級氧化法處理廢水效果的影響及初步機制；重點考查各種預處理方法對引起各種濾膜堵塞物質的降解效果；研究高級氧化法中各種氧化劑對后續(xù)膜分離技術的工藝影響；確定PVC廢水預處理一膜分離處理各單元技術的工藝條件及參數(shù)。

在PVC廢水預處理—生化處理方案中，則在提高PVC廢水的可生化性及降低處理成本的前提下，以的降低廢水中難降解有機物的濃度，保證后續(xù)污水生化處理的高效性和穩(wěn)定性為主要目標，確定所選方法的各技術單元的工藝參數(shù)及總體指標。因此，確定合理的前處理高級氧化技術，就要首先明確各種高級氧化技術在相似廢水處理中的研究狀況和實用性。

3.1.2吸附法

吸附法是利用吸附材料將溶液中金屬轉移到吸附材料上的方法,有物理吸附和化學吸附。吸附法之間的不同之處在于吸附劑的選用,常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖和沸石等?；钚蕴坑泻芎玫奈侥芰?對金屬的去除能力強,但是處理成本較高,活性炭的再生不容易。殼聚糖分子內含羥基、氨基等活性基團,與重金屬離子有較強的結合能力,對重金屬有很好的吸附效果。目前很多學者開始研究一些天然或合成材料來作為吸附劑。吸附法在實際應用中由于吸附劑難以循環(huán)利用,吸附后的材料還需要二次處理,增加了處理費用,而且大部分吸附劑價格昂貴,從而限制吸附法的發(fā)展。此后的發(fā)展也只能從新型、廉價、吸附效果好的吸附劑著手。

3.1.3離子交換法

離子交換法是一種借助于離子交換材料上的可交換離子與廢水溶液中相同電性的離子進行交換反應而除去水中有害離子的處理方法。常用的離子交換材料有腐殖酸物質、離子交換樹脂、黃原酸酯、離子交換纖維等,目前使用最多的是離子交換樹脂。常用的離子交換樹脂有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、離子交換纖維、螯合樹脂以及腐殖酸樹脂等。離子交換樹脂具有吸附和交換雙重作用,對重金屬離子處理效果好,可回收廢水中的重金屬離子,但是不適于處理高濃度的重金屬廢水。由于樹脂昂貴,而且易老化、再生難、使用壽命短等,增加了處理成本,也是該法無法被廣泛使用的原因。

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3.2.1堿中和沉淀法

堿中和沉淀法主要是利用重金屬離子與羥基反應,生成難溶的金屬氫氧化物沉淀,從而得到分離。難處理電鍍廢水中一般包含銅、鎳、鋅等絡合形態(tài)重金屬,他們在水溶液中存在平衡：Mn++nOH-=M(OH)n↓通過向廢水中投加堿液從而增加羥基的濃度,使平衡向右移,生成大量的氫氧化物沉淀,從而重金屬得到去除。不過,如果水中重金屬絡合態(tài)絡合能力大于羥基的絡合能力,則加入氫氧化物是不會生成金屬氫氧化物沉淀,往往難處理電鍍廢水均存在這種情況。

3.2.2硫化物沉淀法

硫化物沉淀法是向絡合重金屬廢水中加入S2-（如硫化鈉）以形成溶解度很小的硫化物沉淀（如CuS,CuS的溶度積為6.3×10-36,比一般的絡合物小得多）,從而去除重金屬的處理方法。一般硫化物沉淀的溶度積比氫氧化物沉淀的溶度積小幾個數(shù)量級,金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。硫化物沉淀法具有成本低、操作簡便的優(yōu)點,主要運用于高濃度絡合重金屬廢水的預處理。但是也存在以下問題：硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,難以分離；沉淀物在空氣中易被氧化,遇酸易分解,存在一系列環(huán)境問題；硫化物沉淀劑本身也會在水中殘留,硫化鈉、硫化氫鈉等無機硫化物與HCl,H2SO4等酸性物質接觸時,會產(chǎn)生大量的硫化氫氣體,形成二次污染。

3.2.3螯合沉淀法

螯合沉淀法（或重金屬捕集法）是近年來發(fā)展很快的重金屬治理方法。它是在常溫下利用螯合劑或重金屬捕集劑與廢水中的Cu2+,Ni2+,Pb2+,Zn2+,Cr3+等重金屬離子發(fā)生螯合反應,生成水不溶性的螯合鹽,再加入少量有機或無機絮凝劑形成絮狀沉淀,從而去除水中重金屬離子。螯合沉淀法具有處理效率高、污泥量少、與重金屬離子結合牢固穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點,是一種行之有效的電鍍重金屬廢水深度凈化處理工藝。市售型號很多,如CL-M05、CL-M06、CL-M02B、CL-MCS等眾多重金屬離子螯合沉降劑均為此種方法。

3.2.4鐵氧體法

在化學沉淀法處理廢水中,鐵氧體是近十多年來,根據(jù)濕法生產(chǎn)鐵氧體的原理而發(fā)展起來的一種新型處理方法。鐵氧體是一類復合的金屬氧化物,其化學通式為M2FeO4或MOFe2O3(M表示其它金屬),呈尖晶石狀立方結晶構造。鐵氧體約有百種以上,而又最常見的是磁鐵礦FeO#Fe2O3或Fe3O4。

鐵氧體法分為沉淀中和法、氧化法、常溫鐵氧體法和GT-鐵氧體法。

鐵氧體法處理重金屬電鍍廢水主要是在含有重金屬離子的電鍍廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽,在一定條件下形成鐵氧體。在鐵氧體形成過程中,各重金屬離子通過吸附、包裹和夾帶作用,取代鐵氧體晶格中Fe2+或Fe3+的位置,形成復合鐵氧體沉淀析出,從而使廢水得到凈化。其形成過程如下：

Mn+＋Fe2+＋Fe3+＋OH-→M·M(OH)n·Fe(OH)3＋Fe(OH)2→復合鐵氧體

鐵氧體法處理重金屬廢水具有處理設備簡單、投資較少來源廣）、沉渣可回收利用等優(yōu)點；但是產(chǎn)生的污泥量大,制成鐵氧體時技術條件難控制。