水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法及水煤浆与流程

1.本发明涉及聚乙烯醇废水的处理领域，特别是水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法及水煤浆。


背景技术：

2.纺织工业造成环境污染主要是印染化纤企业废水排放，有害物质包括各种浆料，主要是聚乙烯醇(pva)、各种染料以及助剂等。其中印染废水污染较为严重，特点是废水量大、水质复杂、有机物浓度高。纯棉及棉混纺产品印染废水和其中污染物主要来自印花和染色过程的各个工序，但有一部分污染物，如坯布上的浆料都是在纺织纤维过程中加上去的，而在染色或印花过程中却被从织物中退下来，这部分污染物对印染废水水质影响较大。据有关资料，印染废水中退浆废水造成的污染约占纺织品湿加工整理废水总量的50％,退浆废水中大量的污染物来源于浆纱过程中所用的浆料。目前，常用的浆料有天然淀粉、变形淀粉、pva等。近年来，由于化学纤维织物的发展、仿真丝的兴起和后整理技术的进步，pva浆料及各类新型助剂等难以生化降解有机物大量进入废水，使得印染废水cod浓度大大增加，废水可生化性变差，尤其是含pva浆料废水的bod/cod比小于0.1，难以生物降解，传统的生物处理工艺已经收到严重挑战。另外，含pva的废水排入水体后，pva在环境中大量积累，使水体表面泡沫增多、粘度加大，影响好氧微生物的活动，从而造成了严重的环境问题。
3.据行业统计我国纺织行业每年用作上浆剂的pva大约在3万吨左右，如果不对退浆废水中的pva进行处理，将会对我们的生态环境造成极大的危害，因此开发经济有效的含pva退浆废水处理技术已成为当今环保行业关注的课题，也是保证纺织工业健康发展的关键所在。


技术实现要素：

4.为此，需要提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法及水煤浆，解决了现有聚乙烯醇废水环境危害性大，处理麻烦的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
6.(1)往含量为小于50g/l、聚合度1000-3000的聚乙烯醇废水加入硫酸亚铁，搅拌均匀后滴加双氧水，反应至聚乙烯醇的聚合度小于400，加入硅酸盐调节ph值，得到聚乙烯醇废水预处理液；
7.(2)将15-30％的聚乙烯醇废水预处理液、61-63％干基煤粉、0.6％-1.2％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。研磨机可以是球磨机或者棒磨机。
8.进一步，聚乙烯醇废水中聚乙烯醇的含量为30g/l-50g/l。
9.进一步，所述硫酸亚铁为七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的添加量为2.5-3.0kg/m3废水。
10.进一步，所述双氧水用量为12mol-16mol/kg聚乙烯醇。
11.进一步，双氧水的滴加速度控制为1.5-5l/min。
12.进一步，加入硫酸亚铁之前，聚乙烯醇废水的ph值调节为6-8.0，硫酸亚铁加完搅拌均匀后，缓慢滴加完双氧水后继续搅拌反应2-4h。
13.进一步，所述硅酸盐为硅酸钠和/或偏硅酸钠，所述硅酸盐调节ph值至9-10，硅酸盐用量为10-12kg/m3废水。
14.进一步，所述添加剂为分散剂、消泡剂、调整剂、表面处理剂和促进剂。
15.一种水煤浆，所述水煤浆由上述的水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法制备。
16.上述技术方案具有以下有益效果：
17.本发明中，将高浓度的pva废水经过预处理之后，降低pva一定的聚合度，之后将预处理后的废水代替部分新鲜水用于水煤浆制备，其成浆和燃烧性能与普通的水煤浆一致。制备的水煤浆可以在现有的水煤浆燃烧设备上直接进行燃烧使用，实现了聚乙烯醇废水的高效资源化利用，节省了部分煤资源，同时大大降低了含高浓度pva废水的处理成本，节能减排和经济效益显著。
具体实施方式
18.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
19.实施例1
20.本实施例提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
21.(1)往含量为30g/l、聚乙烯醇聚合度为1699的高浓度聚乙烯醇废水，废水初始的ph为6.0，加入七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的加入量为2.5kg/m3废水(即，每1m3废水添加2.5kg七水硫酸亚铁)，搅拌均匀后，滴加双氧水，所述双氧水用量为12mol/kg聚乙烯醇(即，废水中每含有1kg聚乙烯醇对应添加12mol双氧水)，双氧水的滴加速度控制为1.5l/min，双氧水加完之后，继续搅拌反应2h。反应至聚乙烯醇的聚合度为380，加入硅酸盐调节ph值，所述硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠，用量为12kg/m3废水(即，每1m3废水添加12kg硅酸盐)，所述硅酸盐调节ph值至9.5，得到聚乙烯醇废水预处理液；
22.(2)将25％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、61％干基煤粉、1.0％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。所述添加剂为分散剂、消泡剂、调整剂、表面处理剂和促进剂。
23.实施例2
24.本实施例提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
25.1)往含量为37.5g/l、聚乙烯醇聚合度为1699的高浓度聚乙烯醇废水，废水的初始ph为7.8，加入七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的加入量为2.8kg/m3废水，搅拌均匀后，滴加双氧水，所述双氧水用量为14.5mol/kg聚乙烯醇，双氧水的滴加速度控制为1.5l/min，双氧水加完之后，继续搅拌反应2h。反应至聚乙烯醇的聚合度为350，加入硅酸盐调节ph值，所述硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠，用量为12kg/m3废水，所述硅酸盐调节ph值至10，得到聚乙烯醇废水预处理液；
26.(2)将25％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、61％干基煤粉、1.0％添加
剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。所述添加剂为分散剂、消泡剂、调整剂、表面处理剂和促进剂。
27.实施例3
28.本实施例提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
29.(1)往含量为42g/l、聚合度为3000，的聚乙烯醇废水，废水的初始ph为8.0，加入七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的加入量为3.0kg/m3废水，搅拌反应2h，滴加双氧水，所述双氧水用量为16mol/kg聚乙烯醇，双氧水的滴加速度控制为5l/min，双氧水加完之后，继续搅拌反应4h。反应至聚乙烯醇的聚合度为300，加入硅酸盐调节ph值，所述硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠，用量为10.5kg/m3废水，所述硅酸盐调节ph值至9.3，得到聚乙烯醇废水预处理液；
30.(2)将25％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、61％干基煤粉、1.0％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。所述添加剂为分散剂、消泡剂、调整剂、表面处理剂和促进剂。
31.实施例4
32.本实施例提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
33.(1)往含量为50g/l、聚合度为1000的聚乙烯醇废水，废水的初始ph为6.9,加入七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的加入量为2.6kg/m3废水，搅拌反应2h，滴加双氧水，所述双氧水用量为14molmol/kg聚乙烯醇，双氧水的滴加速度控制为5l/min，双氧水加完之后，继续搅拌反应4h。反应至聚乙烯醇的聚合度为300，加入硅酸盐调节ph值，所述硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠，用量为10kg/m3废水，所述硅酸盐调节ph值至9.0，得到聚乙烯醇废水预处理液；
34.(2)将25％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、61％干基煤粉、1.0％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。
35.实施例5
36.本实施例提供一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
37.(1)往含量为55g/l、聚合度为1000的聚乙烯醇废水，废水的初始ph值为6.5,加入七水硫酸亚铁，七水硫酸亚铁的加入量为2.6kg/m3废水，搅拌反应2h，滴加双氧水，所述双氧水用量为14molmol/kg聚乙烯醇，双氧水的滴加速度控制为5l/min，双氧水加完之后，继续搅拌，聚乙烯醇大量成团析出，产生大量固废，造成二次污染，无法继续进行水煤浆的制备。
38.当聚乙烯醇废水的含量小于30g/l，需要耗费较多的试剂成本，且聚乙烯醇废水的处理量较小，经济效益较低。
39.对照组1
40.直接未经预处理的含量为37.5g/l、聚乙烯醇聚合度为1699的高浓度聚乙烯醇废水10％，与61％干基煤粉、1.0％添加剂、余量为新鲜水通过相同磨矿和磨矿时间制备水煤浆。
41.对照组2
42.用61％干基煤粉、1.0％添加剂、余量为新鲜水经过相同磨矿方式和磨矿时间形成水煤浆。
43.上述实施例1-4和对照组中所使用的废水来自某花边纺织生产的废水。
44.性能测试
45.以实施例1-4和对照组1所制备的水煤浆作为测试对象，测定其浓度、表观粘度、流动性及稳定性等性能指标。
46.(1)水煤浆浓度：采用ma100水分快速测定仪测定。
47.(2)水煤浆表观粘度和浆体流变性：采用rv-1流变仪测定(z41转子)，表观粘度取剪切速率为100s-1时粘度的平均值，测试温度为恒温20℃。
48.(3)流动性测试：采用目测法，根据其流动性状，分为a，b，c，3个等级，每个等级的划分标准如下：a为连续流动，b为间断流动，c为不流动.并以+表示更细微的差别,如a+比a的流动性好，c为流动性最差。
49.(4)稳定性测试：水煤浆的稳定性用静止析水观察结合落棒实验来表征，把100ml水煤浆用漏斗倒入100ml的量筒里，观察其析水情况，然后用直径为4mm的圆头玻璃棒轻轻插入试管中，若能直接到达底部，则表明无沉淀；若需轻轻拨动才能到达底部，为软沉淀；若用力也插不进，为硬沉淀。并长期观察确定水煤浆出现硬沉淀时的时间。
50.试验结果如表1所示，
51.表1为产品的水煤浆成浆性能比较
52.[0053][0054]
水煤浆的各项性能测试按照国家标准gb/t18855-2002、gb/t18856.2-2002、gb/t18856.4-2002和相关行业标准进行，这是本领域技术人员所熟知的。
[0055]
通过表1数据可以看出，当使用本发明制备而成水煤浆的浓度和粘度均符合gb/t 18855-2002中关于水煤浆技术条件的要求，析水量小或无析水，无硬沉淀，浆体有较好的流变性和稳定性。而使用高浓度的pva废水直制备而成水煤浆出现成团现象，无流动性，不符合行业标准。
[0056]
实施例6
[0057]
本实施例一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
[0058]
(1)与实施例1相同；
[0059]
(2)将15％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、63％干基煤粉、0.6％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。
[0060]
实施例1，6-7制备的水煤浆进行性能测试
[0061]
表2水煤浆性能测试
[0062][0063]
实施例7
[0064]
本实施例一种水煤浆协同处理高浓度聚乙烯醇废水的方法，包括如下步骤：
[0065]
(1)与实施例1相同；
[0066]
(2)将30％的步骤(1)得到的聚乙烯醇废水预处理液、62％干基煤粉、1.2％添加剂、余量为新鲜水加入到研磨机中，研磨制成水煤浆。
[0067]
本发明相对于现有的pva废水处理具有以下有益效果：
[0068]
(1)水煤浆协同处理含高浓度pva废水技术，在对废水中pva进行高效降解，只要求将高分子pva降解至分子量不影响水煤浆成浆性能即可，无需完全降解，大大降低难处理pva废水的处理成本。
[0069]
(2)本发明将水煤浆制备技术与含高浓度pva废水处理和资源化利用相结合，一方面，减少了水煤浆制浆过程中用煤、用水量，从而降低了水煤浆的生产成本；另一方面，有效利用废水中所含pva的热量,达到难处理pva废水资源化利用的目的,避免二次污染，而且也降低了含高浓度pva废水的处理成本，从而开辟高浓度pva废水处理处置的新方法。
[0070]
(3)研制新型适用的水煤浆协同处理含高浓度pva用添加剂，充分挖掘pva增稠增粘特性，改变市售水煤浆各原料配比，降低价格昂贵高分子有机物稳定剂的掺量，可有效降低专用水煤浆添加剂的成本。
[0071]
(4)与常规工业有机废水处理工艺相比，本发明方法利用水煤浆协同处理高浓度
pva废水，只将废水中的pva降解至小分子而无需彻底分解，并通过水煤浆锅炉彻底将其燃烧，不产生固废，在实现废水资源化利用的同时，无二次污染产生，节能环保效益显著。
[0072]
(5)使用硅酸盐作为ph中和剂，其具有一定螯合和分散作用，可以有效防止管道堵塞，此外还可以作为水煤浆的分散剂，降低水煤浆粘度，改善水煤浆燃烧性能，提高水煤浆灰熔点。
[0073]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0074]
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。