PVA回收系統的產業化應用

張戰旗 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鹽析法回收系統的產業化應用，通過回收退漿廢水中的PVA并重新利用，以達到降低成本、減少廢水COD含量的效果。經過鹽析法回收，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，且廢水易達到排放標準，最終實現低成本、綠色環保染整的目的。

關鍵詞：PVA；鹽析法；回收；COD；成本；環保

中圖分類號：X791 文獻標志碼：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，該物質具有易結膜且結膜強度高、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。廢水排放是造成環境污染的主要因素，紡織印染廢水中的有害物質包括各種漿料（主要是PVA）、染料以及化學助劑等。其中退漿廢水造成的污染較為嚴重，約占紡織品濕加工整理廢水的50%，其排放量大、COD含量高，如果不進行處理，將會對生態環境產生極大的危害。因此，退漿廢水PVA處理技術已成為當今環保行業關注的課題。本文對鹽析法回收PVA系統的應用進行了研究。

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，當鹽離子濃度足夠大時，可以產生很強的水合能力，借助自身的極性特點，將水分吸附到離子周圍，從而使PVA發生脫水沉淀。PVA是多元醇，硼砂可以在PVA大分子間反應形成立體交聯結構，使廢水中的PVA膠凝。但是，大量實驗發現，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PVA回收系統應用研究

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，主要體現在溢流水用量和車速兩方面（水洗溫度95 ℃）。

在大生產過程中通過改變車速、溢流水量都可以達到改變水洗效果的作用。當增加溢流水量時，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總量作為評價標準，具體工藝條件及水洗效果見表 1。

結合表 1 數據，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，整體回收設備分為藥品供給裝置、廢水供給裝置、反應裝置、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入儲存罐，然后根據生產工藝要求通過打料泵和流量計定量送入反應槽。

反應裝置：包括三級反應罐、攪拌器，其中三級反應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攪拌加快反應進行，同時由于持續的攪拌使固化的PVA懸浮，為下一步分離做好準備。

固液分離裝置：包括儲存槽、打撈裝置等；反應裝置里面固化的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。

脫水粉碎裝置：包括脫水裝置、粉碎機等；固液分離的PVA還含有90%的水分，此時需要經過螺旋加壓式脫水裝置進行脫水，最終含水量達到85%即可，然后經過粉碎機粉碎，進入溶解桶內。

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、自動補水裝置；經過粉碎的PVA進入溶解桶內后先自動補水，然后調節pH值 4 ～ 5（H2SO4，98%），加入防腐劑（1 g/L），最終實現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，碳酸鈉的作用是調節料液pH值，提供堿性環境。

為考察 3 種助劑對應用效果的影響，通過固定其他工藝條件（過量），單純改變一種助劑濃度進行試驗分析（退漿廢水5 000 L/h，藥品占廢水質量的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，當硼砂用量在16 g/L時，PVA的回收率達到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，但是通過實際生產發現，要保持反應槽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結構，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

設備廠家推薦退漿廢水5 000 L/h，藥品占廢水質量的18%，但是經過多次試驗最終將工藝定為退漿廢水6 000 L/h，藥品占廢水質量的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回收率均可達到90%以上。結合漿紗過程PVA用量，根據式（2）對實際生產過程中PVA的回用率進行計算。

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回用率達到75%以上。

3 成本分析

PVA回收整體費用包括水洗費用、回收費用、人工費用等 3 部分，通過工廠實際核算折合12 000元/t，低于目前購買新PVA的費用。同時，通過PVA的循環利用，提高漿紗配方中PVA用量，對提高產能、降低成本有很大幫助：紗線強力提高了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、經停次數，經停降幅可達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，使用此回收系統后，經測試污水排放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擔，最終實現低成本、綠色環保染整的目的。

參考文獻

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