PVA回收系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

張戰(zhàn)旗 齊元章 王輝 王凱 許秋生

摘要：本文簡要介紹了前處理廢水PVA鹽析法回收系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，通過回收退漿廢水中的PVA并重新利用，以達(dá)到降低成本、減少廢水COD含量的效果。經(jīng)過鹽析法回收，退漿廢水中PVA回收率超過90%，廢水COD由14 500 mg/L左右降至3 000 mg/L左右，大大降低了污水處理的壓力，且廢水易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)低成本、綠色環(huán)保染整的目的。

關(guān)鍵詞：PVA；鹽析法；回收；COD；成本；環(huán)保

中圖分類號：X791 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Industrialized Application of PVA Recovery System

Abstract： This paper introduced the industrialized application of PVA salting-out recovery system. With this system， dyeing and printing enterprises could achieve lower costs and reduce COD of desizing wastewater through recovering and reusing PVA. After recovering from the desizing wastewater， the recovery rate of PVA was over 90%； COD could be reduced from 14 500 mg/L to 3 000 mg/L， greatly easing the pressure on westewater treatment. The application of PVA recovery system met the requirement of eco-friendly dyeing and finishing process， and it also had a cost advantage.

Key words： PVA； salting-out； recovery； COD； cost； environmental protection

PVA（聚乙烯醇）主要通過水解聚醋酸乙烯制得，該物質(zhì)具有易結(jié)膜且結(jié)膜強(qiáng)度高、耐摩擦、易溶于熱水、可回收利用等特性，被廣泛用于上漿工藝中，但它較難生物降解。廢水排放是造成環(huán)境污染的主要因素，紡織印染廢水中的有害物質(zhì)包括各種漿料（主要是PVA）、染料以及化學(xué)助劑等。其中退漿廢水造成的污染較為嚴(yán)重，約占紡織品濕加工整理廢水的50%，其排放量大、COD含量高，如果不進(jìn)行處理，將會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。因此，退漿廢水PVA處理技術(shù)已成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題。本文對鹽析法回收PVA系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 回收原理

PVA屬于非離子型聚合物，電荷對其吸附作用很弱，但其水溶液會因受到鹽析作用而增稠變濃，當(dāng)鹽離子濃度足夠大時，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的水合能力，借助自身的極性特點(diǎn)，將水分吸附到離子周圍，從而使PVA發(fā)生脫水沉淀。PVA是多元醇，硼砂可以在PVA大分子間反應(yīng)形成立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使廢水中的PVA膠凝。但是，大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若單純使用硼砂，PVA不會沉淀析出。鑒于上述情況，本文選用硼砂（Na2B4O7·10H2O）和芒硝（Na2SO4）來回收廢水中的PVA。

2 大生產(chǎn)PVA回收系統(tǒng)應(yīng)用研究

2.1 水洗工藝的確定

雖然PVA易溶于熱水，但是水洗工藝對PVA的去除效果有較大影響，主要體現(xiàn)在溢流水用量和車速兩方面（水洗溫度95 ℃）。

在大生產(chǎn)過程中通過改變車速、溢流水量都可以達(dá)到改變水洗效果的作用。當(dāng)增加溢流水量時，雖然廢水中PVA濃度降低，但是總體水洗效果明顯提高，故單純看廢水中PVA濃度無法衡量水洗效果。因此，最終固定一個織物品種，通過對比每千克布洗下的PVA總量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，具體工藝條件及水洗效果見表 1。

結(jié)合表 1 數(shù)據(jù)，綜合考慮，最終確定工藝車速70 m/ min，溢流水量 5 L/kg布。

2.2 回收設(shè)備

以日本SANDO的PVA回收裝置為例：回收過程為凝膠→鹽析→固著，回收后PVA可用于二次上漿，整體回收設(shè)備分為藥品供給裝置、廢水供給裝置、反應(yīng)裝置、固液分離裝置、脫水粉碎裝置、溶解裝置（圖 1）。

藥品供給裝置：包括攪拌裝置、罐體、打料泵、流量計和比例閥；將芒硝、硼砂、碳酸鈉（Na2CO3）、水按一定量配置好后攪拌均勻，然后通過打料泵和流量計定量送入反應(yīng)槽。

廢水供給裝置：包括罐體、打料泵、流量計和比例閥；加入退漿酶之前洗下的退漿廢水，通過過濾器濾掉花毛等雜物后進(jìn)入儲存罐，然后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求通過打料泵和流量計定量送入反應(yīng)槽。

反應(yīng)裝置：包括三級反應(yīng)罐、攪拌器，其中三級反應(yīng)罐成高度遞減式放置；將退漿廢水和藥品在此處混合并通過持續(xù)攪拌加快反應(yīng)進(jìn)行，同時由于持續(xù)的攪拌使固化的PVA懸浮，為下一步分離做好準(zhǔn)備。

固液分離裝置：包括儲存槽、打撈裝置等；反應(yīng)裝置里面固化的PVA在固液分離槽中懸浮起來，然后從料液中分離出來，送到脫水裝置中，此處剩余料液被排放掉。排放廢水中PVA含量反映出回收工藝是否合適，一般要求排放廢水PVA殘余量占退漿廢水PVA的10%以內(nèi)。

脫水粉碎裝置：包括脫水裝置、粉碎機(jī)等；固液分離的PVA還含有90%的水分，此時需要經(jīng)過螺旋加壓式脫水裝置進(jìn)行脫水，最終含水量達(dá)到85%即可，然后經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎，進(jìn)入溶解桶內(nèi)。

溶解裝置：包括溶解桶、pH檢測裝置、自動加酸裝置、自動加防腐劑裝置、自動補(bǔ)水裝置；經(jīng)過粉碎的PVA進(jìn)入溶解桶內(nèi)后先自動補(bǔ)水，然后調(diào)節(jié)pH值 4 ～ 5（H2SO4，98%），加入防腐劑（1 g/L），最終實(shí)現(xiàn)PVA濃度為10%。

2.3 PVA回收工藝的確定

PVA回收過程中主要加入的藥品有硼砂、芒硝、碳酸鈉。硼砂的主要作用是使溶解于水中的PVA絮凝，芒硝使絮凝的PVA從料液中析出，碳酸鈉的作用是調(diào)節(jié)料液pH值，提供堿性環(huán)境。

為考察 3 種助劑對應(yīng)用效果的影響，通過固定其他工藝條件（過量），單純改變一種助劑濃度進(jìn)行試驗(yàn)分析（退漿廢水5 000 L/h，藥品占廢水質(zhì)量的18%），以PVA的回收率判斷助劑的最佳用量。

PVA回收率=（退漿料液PVA含量-回收后廢水PVA含量）/退漿料液PVA含量×100% 式（1）

（1）芒硝用量的確定（表 2）

由表 2 可看出，芒硝用量在100 g/L以下時，PVA回收率隨芒硝用量的增加而明顯提高，超過100 g/L后，PVA回收率提升不大。從成本控制和回收率方面考慮，最終確定芒硝用量為100 g/L。

（2）硼砂用量的確定（表 3）

由表 3 可知，當(dāng)硼砂用量在16 g/L時，PVA的回收率達(dá)到93.9%，再增加硼砂的用量，PVA的回收率提升不明顯，故硼砂用量在16 g/L最佳。

（3）pH值的確定（表 4）

表 4 顯示，pH值在13時回收效果最好，但是通過實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，要保持反應(yīng)槽pH值在13，單純加入純堿無法滿足要求，需要加入少量燒堿，但由于燒堿會破壞PVA結(jié)構(gòu)，故將pH值控制在11.5 ～ 12，即純堿用量26 g/L。

（4）退漿廢水和藥品的比例

設(shè)備廠家推薦退漿廢水5 000 L/h，藥品占廢水質(zhì)量的18%，但是經(jīng)過多次試驗(yàn)最終將工藝定為退漿廢水6 000 L/h，藥品占廢水質(zhì)量的10%，回收率稍有降低，但處理效率明顯提高，具體對比如表 5 所示。

由表 5 可知，各工藝條件下退漿廢水PVA回收率均可達(dá)到90%以上。結(jié)合漿紗過程PVA用量，根據(jù)式（2）對實(shí)際生產(chǎn)過程中PVA的回用率進(jìn)行計算。

PVA回用率=每月回收PVA用量/（每月新PVA用量+每月回收PVA用量）×100% 式（2）

最終PVA回用率達(dá)到75%以上。

3 成本分析

PVA回收整體費(fèi)用包括水洗費(fèi)用、回收費(fèi)用、人工費(fèi)用等 3 部分，通過工廠實(shí)際核算折合12 000元/t，低于目前購買新PVA的費(fèi)用。同時，通過PVA的循環(huán)利用，提高漿紗配方中PVA用量，對提高產(chǎn)能、降低成本有很大幫助：紗線強(qiáng)力提高了5%以上，耐磨性提高了5% ～ 8%，減伸率提高了8% ～ 10%，從而有效降低了10萬緯停、經(jīng)停次數(shù)，經(jīng)停降幅可達(dá)20%以上；降低用工，看臺由原來的16臺/人改為18臺/人；織造平均車速提高了 8 ～ 10 r/ min，效率提升了0.8% ～ 1.0%。此外，使用此回收系統(tǒng)后，經(jīng)測試污水排放COD由原來的14 500 mg/L降低至3 000 mg/L以下，大大降低了污水處理負(fù)擔(dān)，最終實(shí)現(xiàn)低成本、綠色環(huán)保染整的目的。

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