一种水溶性聚酯退浆废水-PVA湿法纺丝废水的协同处理方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性聚酯退浆废水-PVA湿法纺丝废水的协同处理工艺，属于纺织废水处理技术领域。

背景技术

在全球陷入资源危机的大背景下，水资源匮乏问题将会变得越发突出。随着我国的城市化、工业化以及农业集约化的飞速发展，也给我国水资源带来了极大挑战。对污水处理可以有效地提高水资源的利用率，对水资源的保护具有重要的意义，尤其对于传统的污染大户印染厂、染织厂、布厂等纺织类企业的污水处理显得尤为重要。

纺织类企业的废水，主要包括退浆废水和染色废水。退浆废水中主要含有水解物对苯二甲酸、乙二醇、浆料分解物、纤维屑和各种助剂；退浆废水中不仅pH值高(大于12)，而且有机物浓度也很高，COD含量高达90000mg/L。当与其他印染废水混合后致使废水污染严重，处理难度加大。退浆废水一般占纺织废水总量的15％左右，但污染物约占总量的一半。传统的退浆废水处理工艺主要是：通过添加酸将退浆废水的pH从12以上调节到11左右，然后与染色废水混合达到一定pH值时投加混凝剂和助凝剂后，混凝沉淀、固液分离；将上清液导入生化系统，污泥作为废固另行处理。另外，上浆的浆料主要为淀粉基浆料、聚乙烯醇(PVA)浆料、聚丙烯酸酯浆料和水溶性聚酯浆料。其中，以淀粉为主的退浆废水，其COD、BOD值都很高，可生化性较好。聚丙烯酸酯浆料的处理需要加入大量的硫酸，并且，以硫酸亚铁为混凝剂对废水的混凝脱色，然而硫酸亚铁投加量较高，且易水解，产生大量的硫酸盐，进一步加剧了废水中硫酸盐含量。含PVA的退浆废水的COD含量大于10000mg/L，且可生化性较差，BOD/COD值小于0.1，使得传统的生化法和化学氧化法处理效果不佳。目前，通过盐析凝胶法处理效果则相对较好，其主要通过硼砂与PVA分子发生交联反应，形成PVA-硼砂双二醇型结构的凝胶。此法虽能有效地降低PVA退浆废水的COD，但需要投入大量的硫酸钠等盐析剂和硼砂。研究表明，单独使用盐析剂时，其添加量为PVA含量的15倍；当硼砂和盐析剂复配使用时，盐析剂的添加量可减少7倍，但需加入与PVA等量的硼砂。另外，使用此法产生的凝胶含水量较大，其所含盐类质量浓度高，增加了后续处理的难度。因此，退浆废水通过加酸调节、凝聚剂和助剂等导致处理成本较高，而且退浆废水中加入上述添加剂生成的盐类，极大增加了废水中的总含盐量总溶解固体(TDS)含量。

水溶性聚酯浆料对纱线进行上浆，不仅能够明显提高纱线的强度，降低纱线断头率，也可有效防止纱线再粘；另外，在热水中或弱碱液中可迅速溶解。磺酸性水溶性聚酯的水溶液表现出聚电解质效应，聚电解质发生离解，由于带电基团之间的静电相互排斥，分子呈伸展构象；另外，水温的适中性导致未溶解的部分产品形成结晶聚合物，形成结晶聚合物后就彻底失去溶解性能，这种现象在溶解高含固率产品时尤为突出。此外，在选用溶解的水质偏碱性时，水中的低分子电解质离子容易扩散到大分子线团内部，并对大分子链上带电部分起着屏蔽作用，当溶液稀释时，这种静电屏蔽作用抑制了线团的体积膨胀，严重影响了水溶聚酯的溶解性。因此，pH值、温度等对水溶性聚酯的粘度、絮凝效果、稳定住、分散性等都有密切的关系；同时，磺酸性水溶性聚酯对外来离子具有很大的敏感性，发现低分子盐类的加入就会抑制水溶性大分子链上SO

PVA湿法纺丝废水成分复杂，含有醋酸，Na

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性聚酯退浆废水-PVA湿法纺丝废水的协同处理方法，在不添加酸或碱调节pH且不添加其他助剂的条件下，能够显著降低水溶性聚酯退浆废水和PVA湿法纺丝废水中的COD和盐含量。

鉴于水溶性聚酯退浆废水和PVA湿法纺丝废水的处理需求，本发明通过将高COD、高碱性的水溶性聚酯退浆废水与高盐、高酸性的PVA湿法纺丝废水混合，结合温度和水溶性聚酯上浆废水的调控，调剂了体系pH并互补地提供了两者之间所需的添加剂，接着继续通过高密沉淀池、臭氧氧化处理、曝气生物滤池、高效纤维过滤、两次反渗透处理、纳滤膜过滤和冷冻结晶处理，显著降低了废水中的COD和盐含量，得到可以回用的中水。本发明在不添加酸或碱调节pH且不添加其他助剂的条件下，实现了对水溶性聚酯的退浆废水和PVA湿法纺丝废水的有效处理，降低了处理成本。

本发明为实现目的，采用如下技术方案：

一种水溶性聚酯退浆废水-PVA湿法纺丝废水的协同处理方法，包括如下步骤：

(1)使用提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒；

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理；

(3)废水混合工段：将过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水按照比例添加到混合反应池中，进行快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，再低速搅拌一段时间；接着，往混合反应池中加入过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续低速搅拌一段时间，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物；

(4)高密沉淀池工段：将步骤(3)所得带有絮凝状悬浮物的废水导入高密沉淀池，在5～50r/min速率下搅拌1～5h；

(5)臭氧氧化处理工段：为了进一步降低废水中COD含量，将经步骤(4)处理的废水导入臭氧氧化处理池进行处理；

(6)曝气生物滤池工段：将经步骤(5)处理的废水通入溶剂负荷3.0～6.0kgBOD5(m.d)的生物滤池中进行处理；

(7)高效纤维过滤工段：将经步骤(6)处理后所获得的上清液通过高效纤维过滤器除去小颗粒；

(8)反渗透处理1工段：为了进一步除去废水中的无机盐、溶解性有机物等，将经步骤(7)处理后所获得的上清液在操作压力1.5～9.5MPa的条件下，通过RO膜进行处理；

(9)纳滤膜过滤处理工段：将经步骤(8)处理后的废水通过400Da的纳滤膜过滤处理后，得到可以回用的中水；

(10)反渗透处理2工段：为了进一步除去废水中的二价盐类含量，将经步骤(9)处理后所获得的上清液在操作压力2.5～10.5MPa的条件下，通过RO膜进行处理；

(11)冷冻结晶工段：为了除去浓缩液中的二价盐类，将经步骤(10)处理后所获得的浓缩液通过连续冷冻结晶器进行冷冻结晶，取出晶浆进行固液分离，液体部分继续回到该工段处理；

(12)干燥工段：将经步骤(11)得到的结晶固体进行干燥处理；

(13)污泥浓缩池工段：分别将高密沉淀池、曝气生物滤池和高效纤维过滤工段中过滤出的滤出物转移到污泥浓缩池中浓缩、干燥，废固另行处理，滤出液导入到混合反应池中回用。

进一步地，步骤1中：水溶性聚酯退浆废水的水质为COD：3000～20000mg/L，pH：10以上；水溶性聚酯上浆废水的水质为COD：500～10000mg/L；PVA湿法纺丝废水的水质为COD：500～10000mg/L，Na

进一步地，步骤1中，提篮式过滤装置的目数为20～300目，并优化为20～120目。

进一步地，步骤3中，水溶性聚酯退浆废水与PVA湿法纺丝废水的加入量体积比为1:1～5，混合后体系pH的范围为6～9。

进一步地，步骤3中，水溶性聚酯退浆废水与水溶性聚酯上浆废水的加入量体积比为1:0.02～1。

进一步地，步骤3中：体系温度为30～45℃；未出现絮凝状悬浮物前的快速搅拌速率为150～400r/min，出现絮凝状悬浮物后的低速搅拌速率为30～100r/min；加入水溶性聚酯上浆废水前的低速搅拌时间为30～80min，加入水溶性聚酯上浆废水后的低速搅拌时间为20～50min。

进一步地，步骤5中，臭氧氧化处理工段的操作条件为臭氧的含量为100～300ppm，操作温度为30～45℃，反应时间为20～80min。

进一步地，步骤6中，曝气生物滤池工段的操作条件为在流速2.0～10.0m/(m.h)条件下处理30～70min。

进一步地，步骤7中，高效纤维过滤的操作条件为混合废水的流速为20～50m/h，压差为0.10～0.25MPa。

进一步地，步骤11中冷冻结晶工段的操作条件以0～2℃/min降温速率降温到-2～5℃，并在此温度下结晶1～3h。

与现有的技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

1.本发明通过将高COD、高碱性的水溶性聚酯退浆废水与高盐、高酸性的PVA湿法纺丝废水混合，利用水溶性聚酯的聚电解质离解机理，通过PVA湿法纺丝废水高盐含量与水溶性聚酯退浆废水的磺酸基团的电离平衡，形成絮状悬浮物，同时解决了PVA湿法纺丝废水高盐含量和水溶性聚酯退浆废水中高COD的难点问题，也提高了后续的臭氧氧化的效果，保护了曝气生物滤池中微生物的活性，实现了两种废水的绿色化处理。

2.本发明打破了传统处理酸、碱废水需要碱、酸试剂的方法，利用水溶性聚酯退浆废水和PVA湿法纺丝废水两者之间的酸碱平衡调节pH，同时也除去了废水中的金属离子；另外，也极大降低了通过混凝剂和助凝剂等方式降低COD和高含盐的工艺的成本。

3.本发明利用水溶性聚酯的上浆废水对混合的其余两种废水的调控，能够更为有效的促使两者之间形成最佳的絮状悬浮物，提高其处理效果，同时也充分处理了上浆废水，实现了更加经济的处理方法。

4.本发明通过对三种废水的过滤，能够明显的降低体系中的短纤维和大颗粒，有助于提高后续工段的絮凝效果，并降低臭氧和曝气生物滤池的负荷，节约处理成本。

附图说明

图1为本发明水溶性聚酯退浆废水-PVA湿法纺丝废水的协同处理方法流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述实施例所用各废水的水质如下：

水溶性聚酯退浆废水：COD：15000mg/L，pH：13。

PVA湿法纺丝废水：COD：9000mg/L，Na

水溶性聚酯上浆废水：COD：9000mg/L。

实施例1

(1)使用20目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水100L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为9。在30℃的条件下，在150r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到70r/min，搅拌30min；接着，往混合反应池中加入5L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌20min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

(4)高密沉淀池工段：将步骤(3)所得带有絮凝状悬浮物的废水导入高密沉淀池，在40r/min速率下搅拌2h。

(5)臭氧氧化处理工段：为了进一步降低废水中COD含量，将经步骤(4)处理的废水导入臭氧氧化处理池，在300ppm的臭氧含量和30℃的条件下，反应40min。

(6)曝气生物滤池工段：将经步骤(5)处理的废水通入溶剂负荷3.0～6.0kgBOD5(m.d)的生物滤池中，在4.0m/(m.h)的流速下条件下处理50min。

(7)高效纤维过滤工段：将经步骤(6)处理后所获得的上清液在40m/h的流速和0.15MPa的压差下通过高效纤维过滤器除去小颗粒。

(8)反渗透处理1工段：为了进一步除去废水中的无机盐、溶解性有机物等，将经步骤(7)处理后所获得的上清液在操作压力1.5MPa的条件下，通过RO膜进行处理。

(9)纳滤膜过滤处理工段：将经步骤(8)处理后的废水通过400Da的纳滤膜过滤处理后，得到可以回用的中水。

(10)反渗透处理2工段：为了进一步除去废水中的二价盐类含量，将经步骤(9)处理后所获得的上清液在操作压力3.0MPa的条件下，通过RO膜进行处理。

(11)冷冻结晶工段：为了除去浓缩液中的二价盐类，将经步骤(10)处理后所获得的浓缩液通过连续冷冻结晶器进行冷冻结晶(冷冻结晶工段的操作条件是以1.5℃/min降温速率降温到0℃，并在此温度下结晶1.5h)，取出晶浆进行固液分离，液体部分继续回到该工段处理。

(12)干燥工段：将经步骤(11)得到的结晶固体进行干燥处理。

(13)污泥浓缩池工段：分别将高密沉淀池、曝气生物滤池和高效纤维过滤工段中过滤出的滤出物转移到污泥浓缩池中浓缩、干燥，废固另行处理，滤出液导入到混合反应池中回用。

实施例2

(1)使用40目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水100L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为9。在35℃的条件下，在150r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到70r/min，搅拌35min；接着，往混合反应池中加入5L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌25min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

步骤(4)～(11)与实施例1相同。

实施例3

(1)使用80目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水150L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为8。在40℃的条件下，在200r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到50r/min，搅拌40min；接着，往混合反应池中加入10L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌30min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

步骤(4)～(11)与实施例1相同。

实施例4

(1)使用80目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水150L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为8。在40℃的条件下，在250r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到50r/min，搅拌45min；接着，往混合反应池中加入10L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌35min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

步骤(4)～(11)与实施例1相同。

实施例5

(1)使用120目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水200L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为7。在45℃的条件下，在300r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到30r/min，搅拌45min；接着，往混合反应池中加入20L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌35min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

步骤(4)～(11)与实施例1相同。

实施例6

(1)使用120目的提篮式过滤装置分别过滤掉水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中的短纤维和大颗粒。

(2)将水溶性聚酯退浆废水、PVA湿法纺丝废水和水溶性聚酯上浆废水中过滤出的滤出物浓缩后，滤出物进行废固处理。

(3)废水混合工段：将100L过滤后的水溶性聚酯退浆废水先加入混合反应池中，再将过滤后的PVA湿法纺丝废水250L也缓慢加到混合反应池中，此时体系pH为6。在45℃的条件下，在300r/min下快速搅拌；待出现絮凝状悬浮物时，降低搅拌速率到30r/min，搅拌50min；接着，往混合反应池中加入20L过滤后的水溶性聚酯上浆废水，并继续搅拌40min，使其最大限度地得到絮凝状悬浮物。

步骤(4)～(11)与实施例1相同。

实施例1～6的主要相关指标如表1所示。

表1

以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。