PVA废水的生物降解技术

摘要：印染废水中的退浆、煮炼废水是一种难处理的废水，因其含有大量的化学浆料PVA成分，成为污水处理的重点和难点。本文介绍生物处理技术—DYAR技术，处理含PVA废水的成功案例，该工艺通过生物降解污染物，在不需要额外动力消耗的情况下，去除率高达60%左右，大大减低能耗，同时处理的碱性废水无需另外投加酸中和，节约用酸费用及避免可能引入的杂质，保证系统的稳定及较低的污泥产率。

    关键词：印染废水  PVA  退浆废水

1 前言

    聚乙烯醇PVA (Polyvinyl Alcohol)是一种溶于水的高聚物，是一种典型的水溶性合成高分子化合物，它是由聚醋酸乙烯酯通过醇解而得。PVA具有优良的上浆性能，对纤维素纤维和疏水性纤维都有很好的粘着性能。具有优良的成膜性、粘附性、易与其它浆料相容等特点，近年来应用于涤棉纱上浆等很多领域。

    但由于PVA难以生物降解，其可生化性差，BOD／COD值一般小于0.09，每公斤PVA能产生1.5～2.3kg的COD，严重污染了水体。同时，随着国家印染行业排放标准的出台，环保的提标改造已提上日程。目前印染行业排放的各类废水中，退浆和煮炼废水浓度最高，而退浆废水因含有大量的化学浆料PVA成分，成为该行业污水处理的重点和难点。

    为了保证处理出水最终的达标排放，本着清污分流、源头治理的原则，退浆废水的预处理技术成功与否，将成为整个行业的制约因素和瓶颈环节。到目前为止，国内外尚无成功削减PVA废水的工程案例或技术经验，因此，此类废水的处理技术面临着巨大的机会与挑战。

2 PVA废水的研究现状

    国内外对含PVA退浆废水的治理进行了较多研究，废水的处理方法大致可划分为三类，即物理法、化学法和生物法。

    物理法主要有盐析凝胶法、吸附法、萃取法、膜分离法和泡沫分离法等，但物理法仅适用于处理浓度较高、且组分单一的PVA废水，如用于中低浓度废水则需消耗成本过高 ，膜生物反应器(MBR)工艺同样存在基建成本较高及膜组件的维护更换费用等问题。

    化学法主要有超临界水氧化法、光催化氧化法、芬顿氧化法、过硫酸盐氧化法、微波辐射法和电化学法等工艺。超临界水氧化技术是一项新兴的水处理技术，可同时去除废水中的多种有机物质，处理效率高，无二次污染，但因条件苛刻（反应温度为300℃以上，压力30MPa以上），尚无大规模工程应用的案例，目前仅见于试验室研究阶段。

    芬顿氧化法适于污水厂出水的深度处理，若应用于高浓度有机废水，则存在处理成较高的问题。

    生物法主要通过微生物的新陈代谢作用来降解PVA，对反应条件要求低，效果显著，同时可以减少污泥处理量，控制药剂成本。

3 PVA废水生物降解技术

    PVA本身对微生物无毒，但高浓度PVA浆料只能溶于高温热水中，在生化处理中，随着温度的降低呈胶状析出，微生物难以破开其中的反应键，COD较高，B/C比较低，因此难以被生物降解。资料显示纯PVA废水曝气30d，其COD的去除率仅有40%左右，由于含PVA的水溶液具有一定的粘度，经搅拌或充氧后，会使水体表面泡沫增多，粘度加大，影响水体的感官性能和水体富氧，从而抑制甚至破坏好氧微生物的活动。若用生化法，需选择合适的前处理技术，提高可生化性，是处理的关键。

    DYAR技术是基于传统水解酸化和上流式厌氧污泥床基础上，发展完善出的一项技术，使水解、酸化反应与产乙酸、产甲烷阶段，达到合理分配，避免不同阶段之间的影响，尤其保障产甲烷菌的强势生长，同时投加并驯化污泥，筛选PVA的专性降解菌，从而有效的降低污染物浓度，去除大部分COD，提高可生化性，减轻好氧单元的负荷，达到降低运行成本的目的。

3.1 生化的可行性

    中试试验规模：                 lOOL/d

    水质：                         含PVA退浆、煮练废水

    原水温度：                     30-50℃

    山东某印染企业：进水COD均值    29337 mg/L

    四川某印染企业：进水COD均值    20609 mg/L

    (1) 工艺路线（略）

 (2) 试验结果

表1 主要单元进出水COD 一览表( mg/L)

3.2 经济性能说明

      DYAR为主体的含PVA废水生物降解技术，其主要优点包括如下几个方面：

(1) 和传统水解工艺相比较，DYAR单元对原水的COD去除率较高，可以达到50% 以上，减少了后续好氧单元的供氧量和动力费用；

(2) DYAR单元在去除污染物的同时，能产生大量生物质能源沼气，每吨废水可产生约5-10m³沼气，沼气能源效益不仅可以完全补偿环保处理的药剂费和电费，还可以给企业带来一定的经济效益（表2计算结果，处理1000吨废水可以为给企业带来2976元的收益）；

   (3) 含PVA的煮炼退浆废水pH较高，DYAR工艺中微生物产生的二氧化碳等代谢产物可以中和来水的碱度，在进水12-13时，反应器未投加任何种的酸中和废水，反应器出水pH始终为6.5-7.5范围。实践证明本工艺还可以大大节约酸的药剂成本。

   下面举例说明DYAR技术在降低能耗方面的优势，计算说明以lOOOm³/d退浆、煮练废水为例，COD浓度按20000mg/L，电费以0.6元／度计。

表2 试验工艺及传统工艺经济性能对比表

3.3 小结

根据中试运行试验，可知PVA降解菌可通过驯化并迅速达到一定的去除效果。中试分为两阶段运行，前一阶段只有DYAR技术发挥效果，短期去除率可高达65%；模拟实际工程，与好氧联合使用后，去除率维持在80%左右。受试验规模及时间等条件所限，去除率还有提升的空间，但趋势已显现，同时可以说明通过生物技术处理含PVA废水是完全可行的。

4 展望

    经过多年努力，我国在PVA退浆废水治理技术方面己取得一些成果，但仍有问题需要解决。随着产业的发展及环境要求的逐步提高，目前最迫切的需求是使废水达到无害化并可以达标排放。

   通过我公司的DYAR技术有效的降低废水浓度，配合好氧处理单元即可实现PVA废水的达标排放。该技术具有费用低，操作简单，杜绝二次污染等特点，给染整行业污水处理带来了新的选择，拥有广阔的前景。

参考文献：

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