一种纺织退浆废水PVA的回收方法及装置与流程

本发明属于纺织印染行业废水处理及资源回收领域，具体涉及一种用于纺织印染企业淀粉与聚乙烯醇（pva）混合上浆退浆废水中pva的回收方法及装置。

背景技术：

pva是一种水溶性高分子聚合物，具有优良的浆膜性、粘附性、耐磨性及易与其它浆料相容的特点，且价格低廉，是一种适用面广、上浆工艺性能优良的合成浆料。目前，我国纺织印染企业在纺织经纱上浆工序中，多采用pva和淀粉混合使用，以互相弥补不足，获得良好的上浆效果。因此，退浆废水中主要含有pva和淀粉。pva属高难生物降解有机物，可生化性极差，直接排入污水处理系统会导致水体泡沫增多，黏度增大，抑制甚至破坏水中微生物的活动，从而增大纺织印染废水的处理难度。因此，有必要将退浆废水单独处理并将其中的pva加以回收利用，以降低企业综合废水的处理难度，同时降低企业原材料消耗和产品成本，提高企业治理污染的积极性和主动性。

目前，含pva退浆废水治理方法主要包括生化法和物化法。生化法主要有厌氧法、活性污泥法等，该类技术具有处理效果稳定性差、pva去除效率不高、难以形成专一的pva优势菌群等缺陷，且不能对pva加以回收利用。物化法主要有盐析法、膜分离法、氧化剂氧化、光催化氧化等技术，其中盐析法和膜分离法能够实现pva的有效回收。在实际应用中多采用膜分离+盐析的pva回收方法，通过膜分离的浓缩作用提高pva的质量浓度，进而提高盐析的效果和pva的回收率。

膜分离法中，超滤、纳滤、反渗透等有机膜单位膜面积通量低，在使用过程中容易出现污垢形成和膜孔堵塞的问题，且不能耐较大的酸碱和腐蚀性，稳定性较差，使用寿命短，运行成本高，无法在中小型纺织印染企业推广。陶瓷膜耐酸碱和腐蚀性，化学性质稳定，便于清洗，使用寿命长，可以是有机膜的3-5倍甚至10几倍，然而陶瓷膜在浓缩pva的过程中也存在膜污染和造价高等一系列问题。除此之外，退浆废水中淀粉的存在会影响膜分离+盐析法对pva的回收，导致pva回收率降低，回用胚布色泽略暗且易发酵有异味，难以回用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对“膜分离+盐析”法回收退浆废水中pva存在的pva回收率低、膜组件易污染、造价高等一系列问题，提出一种纺织退浆废水pva在线回收方法及装置，采用酶解技术降解淀粉，消除淀粉对pva回收的干扰，采用动态陶瓷膜+盐析为主的处理工艺浓缩并回收退浆废水中的pva，实现pva的高效回收与资源化回用。

为实现上述目的，本发明公开了如下的技术方案：

一种纺织退浆废水pva回收方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）自清洗过滤器对退浆废水中的布毛、纤维、颗粒物、絮体进行过滤；

（2）调节罐对退浆废水的水质和水量进行均质化，加入硫酸调节废水ph值至6.0~7.0；

（3）酶解反应采用固定化酶反应器：固定化酶反应器由反应罐、搅拌器和保温装置三部分组成，采用连续式运行方式，酶解温度控制在40℃~60℃，ph值控制在6.0~7.0；

所述固定化酶反应器中填充固定化淀粉酶，固定化载体负载α-淀粉酶，固定化载体采用石英砂、氧化铝、膨润土、二氧化硅中的一种，固定化方法采用吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法中的一种，α-淀粉酶加入量为5-10ml原酶液/g载体；固定化淀粉酶填充在与搅拌轴一起转动的金属网筐内，既能保证反应液搅拌均匀，又不致损坏固定化淀粉酶，固定化淀粉酶填充量为反应器有效容积的10%-20%；

（4）采用动态陶瓷膜截留浓缩退浆废水中的pva，退浆废水通过动态陶瓷膜的过滤作用被净化；

所述动态陶瓷膜采用预涂动态膜，载体为孔径2µm的ɑ-al2o3陶瓷膜管，利用人工配好的预涂剂溶液涂在基膜表面成膜，其中预涂剂为硅藻土、高岭土、mno2、zro2、tio2中的一种；所述预涂动态膜方法为：设定上膜时预涂剂浓度控制在0.3g/l~0.5g/l，在跨膜压差30kpa~40kpa，错流速度0.3m/s~0.4m/s的条件下回流15~20min，在此条件下制得动态陶瓷膜，孔径分布在0.5~1.0µm；

（5）采用碳滤法进一步去除陶瓷膜出水中分子量较小的有机物，确保碳滤后出水稳定达到回用于生产的标准；

（6）盐析法通过加入硫酸钠，降低pva的溶解度，使其从溶液中脱水析出。以硼砂为凝结剂，将析出的pva进行絮凝成块状，从而易于从溶液中分离；其中硫酸钠投加量控制在10~25g/l，硼砂投加量控制在1~5g/l，具体投加量根据废水水质情况由实验确定；盐析反应条件为：温度40℃～50℃，ph在8.5～9.5之间，反应时间10~20min，搅拌转速需高于250r/min；

（7）固液分离：通过气浮法将析出的絮状pva集结成块，实现pva与废液的分离。

本发明优选的预涂动态膜方法为采用错流外压式过滤的操作方式运行，以tio2作为涂膜材料，设定上膜时tio2浓度为0.4g/l，在跨膜压差30kpa、错流速度0.3m/s的条件下回流15min形成动态膜。

本发明进一步公开了一种纺织退浆废水pva回收方法的装置，它包括自清洗过滤器1、调节罐2、固定化酶反应器3、动态陶瓷膜4、产水罐5、碳滤罐6其采用依次连接；还包括浓水罐7、盐析罐8、固液分离罐9、粉碎机10、脱水机11、粉碎机12其采用依次连接；

其中自清洗过滤器1对退浆废水中的布毛、纤维、颗粒物、絮体进行过滤，自清洗过滤器出水进入调节罐2，调节罐对退浆废水的水质和水量进行均质化，调节罐的出水进入固定化酶反应器3；

固定化酶反应器3由反应罐13、搅拌器14和保温装置15三部分组成，其连接关系为保温装置位于反应罐外部，搅拌器位于反应罐内部正中央，固定化酶反应器采用连续式运行方式，通过α-淀粉酶的作用使淀粉转化为葡萄糖，消除对pva回收的干扰，出水进入动态陶瓷膜4；动态陶瓷膜4由陶瓷膜过滤器16和预涂罐17组成，其连接关系为预涂罐17通过进液泵与陶瓷膜过滤器16构成闭合循环回路系统，

固定化酶反应器3出水经动态陶瓷膜4过滤后，截留浓缩退浆废水中的pva，退浆废水通过动态陶瓷膜的过滤作用被净化，产水进入产水罐5；产水罐的水经碳滤罐6过滤后进行回用；动态陶瓷膜产生的浓水进入浓水罐7，出水进入盐析罐8，所述盐析罐内设搅拌器18，使投加的药剂与pva充分混合，析出液进入固液分离罐9，通过气浮作用将析出的絮状pva集结成块，送入粉碎机10；经粉碎机粉碎后进入脱水机11进行挤压脱水，再经过粉碎机12细化粉碎后回收利用。

本发明进一步公开了纺织退浆废水pva回收方法在有效实现从源头控制污染物的产生量方面的应用。实验结果显示，该方法对纺织退浆废水中pva的回收率大于90%。

本发明公开的纺织退浆废水pva的回收方法及装置与现有技术相比所具有的积极效果在于：

（1）通过组合工艺可以实现退浆废水pva的资源化回收，降低了纺织印染企业综合废水处理设施的运行负荷和单位水处理成本，提高了原材料的利用率，从源头上控制了污染物的产生量，充分体现了清洁生产的理念；

（2）通过酶解技术先行去除淀粉，提高了pva回收的纯度和效率，系统pva回收率大于90%；

（3）采用动态陶瓷膜技术浓缩回收pva，相比于普通陶瓷膜，动态陶瓷膜具有低成本、大通量、清洗方便、抗污染能力强等特点。

附图说明

图1为本装置的平面结构示意图；

图2为本发明一种纺织退浆废水pva回收方法的工艺流程图；

图中标号：

1自清洗过滤器；2调节罐；3固定化酶反应器；4动态陶瓷膜；5产水罐；

6碳滤罐；7浓水罐；8盐析罐；9固液分离罐；10粉碎机；11脱水机；

12粉碎机；13反应罐；14搅拌器；15保温装置；16陶瓷膜过滤器；17预涂罐；

18搅拌器。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。所述的固定化α-淀粉酶有市售；下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

实施例1

一种纺织退浆废水pva回收方法的装置，它包括自清洗过滤器1、调节罐2、固定化酶反应器3、动态陶瓷膜4、产水罐5、碳滤罐6其采用依次连接；还包括浓水罐7、盐析罐8、固液分离罐9、粉碎机10、脱水机11、粉碎机12其采用依次连接；

其中自清洗过滤器1对退浆废水中的布毛、纤维、颗粒物、絮体进行过滤，自清洗过滤器出水进入调节罐2，调节罐2对退浆废水的水质和水量进行均质化，调节罐的出水进入固定化酶反应器3；固定化酶反应器3由反应罐13、搅拌器14和保温装置15三部分组成，其连接关系为保温装置位于反应罐外部，搅拌器位于反应罐内部正中央，固定化酶反应器采用连续式运行方式，通过α-淀粉酶的作用使淀粉转化为葡萄糖，消除对pva回收的干扰，出水进入动态陶瓷膜4；动态陶瓷膜4由陶瓷膜过滤器16和预涂罐17组成，其连接关系为预涂罐17通过进液泵与陶瓷膜过滤器16构成闭合循环回路系统，固定化酶反应器出水经动态陶瓷膜过滤后，截留浓缩退浆废水中的pva，退浆废水通过动态陶瓷膜的过滤作用被净化，产水进入产水罐5；产水罐5的水经碳滤罐6过滤后进行回用；动态陶瓷膜产生的浓水进入浓水罐7，出水进入盐析罐8，所述盐析罐8内设搅拌器18，使投加的药剂与pva充分混合，析出液进入固液分离罐9，通过气浮作用将析出的絮状pva集结成块，送入粉碎机10；经粉碎机10粉碎后进入脱水机11进行挤压脱水，再经过粉碎机12细化粉碎后回收利用。

实施例2

一种纺织退浆废水pva回收方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）自清洗过滤器对退浆废水中的布毛、纤维、颗粒物、絮体进行过滤；

（2）调节罐对退浆废水的水质和水量进行均质化，加入硫酸调节废水ph值至6.0~7.0；

（3）酶解反应采用固定化酶反应器：固定化酶反应器由反应罐、搅拌器和保温装置三部分组成，采用连续式运行方式，酶解温度控制在50℃，ph值控制在7.0；

所述固定化酶反应器中填充固定化淀粉酶，固定化载体负载α-淀粉酶，固定化载体采用石英砂、氧化铝、膨润土、二氧化硅中的一种，固定化方法采用吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法中的一种，α-淀粉酶加入量为5-10ml原酶液/g载体；固定化淀粉酶填充在与搅拌轴一起转动的金属网筐内，既能保证反应液搅拌均匀，又不致损坏固定化酶；

（4）采用动态陶瓷膜截留浓缩退浆废水中的pva，退浆废水通过动态陶瓷膜的过滤作用被净化；

所述动态陶瓷膜采用预涂动态膜，载体为孔径2µm的ɑ-al2o3陶瓷膜管，利用人工配好的预涂剂溶液涂在基膜表面成膜，其中预涂剂为硅藻土、高岭土、mno2、zro2、tio2中的一种；所述预涂动态膜方法为：设定上膜时预涂剂浓度控制在0.4g/l，在跨膜压差30kpa，错流速度0.3m/s的条件下回流15min，在此条件下制得动态陶瓷膜，孔径分布在0.5~1.0µm；

（5）采用碳滤法进一步去除陶瓷膜出水中分子量较小的有机物，确保碳滤后出水稳定达到回用于生产的标准；

（6）盐析法通过加入硫酸钠，降低pva的溶解度，使其从溶液中脱水析出。以硼砂为凝结剂，将析出的pva进行絮凝成块状，从而易于从溶液中分离；其中硫酸钠投加量控制在10g/l，硼砂投加量控制在1.5g/l，盐析反应条件为：温度40℃，ph控制在8.5，反应时间15min，搅拌转速需高于250r/min；

（7）固液分离：通过气浮法将析出的絮状pva集结成块，实现pva与废液的分离。

本发明优选的预涂动态膜方法为采用错流外压式过滤的操作方式运行，以tio2作为涂膜材料，设定上膜时tio2浓度为0.4g/l，在跨膜压差30kpa、错流速度0.3m/s的条件下回流15min形成动态膜。

实施例3

北方某色织企业，退浆废水排放量为36m³/d，呈碱性，ph为9～13，codcr在2000~3000mg/l，电导率500us/cm左右。退浆废水中主要成分为淀粉和pva，pva浓度在3000~4000mg/l。

按照本发明提供的纺织退浆废水pva回收方法及装置进行处理。

通过自清洗过滤器1对退浆废水中的布毛、纤维、颗粒物、絮体进行过滤，通过智能化（plc）设计，系统可自动识别杂质沉积速度，给排污阀信号自动排污，自清洗过滤器1出水进入调节罐2；调节罐2对退浆废水的水质和水量进行均质化，加入硫酸调节废水ph值至7.0，调节罐的出水进入固定化酶反应器3；固定化酶反应器3中，与搅拌轴一起转动的金属网筐内填充固定化淀粉酶，采用吸附法将α-淀粉酶固定在石英砂载体上，固定化酶反应器采用连续式运行方式，酶解温度控制在50℃，ph值控制在7.0，出水进入动态陶瓷膜4；动态陶瓷膜4由陶瓷膜过滤器16和预涂罐17组成，陶瓷膜过滤器中选用膜表面孔径2µm的ɑ-al2o3陶瓷膜管，预涂罐中存储0.4g/l的tio2溶液，在跨膜压差30kpa、错流速度0.3m/s的条件下回流15min，制得动态陶瓷膜，孔径分布在0.5~1.0µm，采用错流外压式过滤的操作方式运行，产水进入产水罐5，产水罐5出水进入碳滤罐6；碳滤罐6出水进行生产回用。动态陶瓷膜4浓水进入浓水罐7，浓水罐7出水进入盐析罐8，向罐内投加硫酸钠15g/l、硼砂1.5g/l，温度控制在50℃，ph控制在9.0，反应时间20min，析出液进入固液分离罐9；pva在固液分离罐9中集结成块，送入粉碎机10；经粉碎机10粉碎后进入脱水机11进行挤压脱水，再经过粉碎机12细化粉碎后重复用于经纱上浆。

运行结果表明，经动态陶瓷膜浓缩后，pva浓度最高可达原废水的8倍，整套装置的pva回收率>90%，回收后的pva可重复用于经纱上浆，产水codcr值小于180mg/l，达到国家有关纺织染整工业污染物的二级排放标准，可进行回收利用。