申请日2018.08.17
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F9/06; C02F11/12; C02F101/34
摘要
本发明属废水处理领域，具体涉及一种用于降解废水中PVA的系统及方法。本发明提供的用于降解废水中PVA的系统包括：废水收集池、第一加药池、第一絮凝沉淀池、pH值调节池、铁碳处理装置、中间池、紫外芬顿氧化池，第二加药池，第二絮凝沉淀池、清水池、压滤废水池以及污泥压滤机。该系统实现了铁碳处理装置与紫外芬顿氧化池直接相连，将铁碳处理过程中产生的Fe2+直接作为后续芬顿反应的催化剂，能节约资源并减少污泥的产生，并且该发明提供的方法能有效处理含低浓度PVA的废水，并且成本低、操作简单，创造性地实现了含PVA污水的高效、快速、循环处理。
权利要求书
1.一种用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，包括废水收集池、第一加药池、第一絮凝沉淀池、pH值调节池、铁碳处理装置、中间池、紫外芬顿氧化池，第二加药池，第二絮凝沉淀池、清水池;
所述废水收集池用于收集含PVA的废水;
所述第一加药池位于所述废水收集池的下游，所述第一加药池用于向所述废水收集池中转入的所述含PVA的废水投加药品;
所述第一絮凝沉淀池位于所述第一加药池的下游，所述第一絮凝沉淀池用于对所述第一加药池中转入的加药废水进行絮凝沉淀;
所述pH值调节池位于所述第一絮凝沉淀池的下游，用于调节所述第一絮凝沉淀池中转入的絮凝沉淀后的废水的pH值;
所述铁碳处理装置位于所述pH值调节池的下游，用于将所述pH值调节池中转入的废水进行铁碳微电解反应;
所述中间池位于所述铁碳处理装置的下游，用于储存所述铁碳处理装置转入的电解废水;
所述紫外芬顿氧化池位于所述中间池的下游，用于将所述中间池中转入的电解废水进行紫外芬顿氧化;
所述第二加药池位于所述紫外芬顿氧化池的下游，用于向所述紫外芬顿氧化池转入的电解废水投加药品;
所述第二絮凝沉淀池位于所述第二加药池的下游，用于沉淀所述第二加药池中转入的加药废水;
所述清水池位于所述第二絮凝沉淀池的下游，用于收集所述第二絮凝沉淀池中沉淀后的清水。
2.根据权利要求1所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述系统还包括污泥压滤机、压滤废水池，所述污泥压滤机用于接收所述第一絮凝沉淀池、第二絮凝沉淀池沉淀的污泥进行压滤处理，压滤后的干污泥从所述污泥压滤机排出，压滤的废水收集到所述压滤废水池后继续转入所述pH值调节池中进行循环处理。
3.根据权利要求1或2所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述系统还包括无机盐储存池、碱/PAM储存池，所述无机盐储存池、碱/PAM储存池均与所述第一加药池连通，所述第一加药池中设置有第一曝气装置。
4.根据权利要求1或2所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述系统还包括酸储存池，所述酸储存池与所述pH调节池连通，所述pH调节池中设置有第二曝气装置。
5.根据权利要求1或2所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述铁碳处理装置还包括第三曝气装置。
6.根据权利要求1或2所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述系统还包括酸/碱储存池、双氧水储存池，所述酸/碱储存池、双氧水储存池均与所述紫外芬顿氧化池连通，所述紫外芬顿氧化池中设置有第四曝气装置。
7.根据权利要求1或2所述的用于降解废水中PVA的系统，其特征在于，所述系统还包括PAC/PAM储存池，所述PAC/PAM储存池与所述第二加药池连通，所述第二加药池中设置有第五曝气装置。
8.一种用于降解废水中PVA的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1废水收集池收集含PVA的废水;
S2将步骤S1中收集的含PVA的废水排入第一加药池，在所述第一加药池中加入无机盐，然后开启所述第一加药池中的第一曝气装置，再加入碱调节pH值至3～11，然后加入PAM，得含PAM的废水;
S3将步骤S2所得含PAM的废水排入第一絮凝沉淀池中絮凝沉淀0.5～10h，上清液排入pH值调节池，下部污泥排入污泥压滤机，在所述污泥压滤机中进行压滤处理，压滤废水经压滤废水池转入pH值调节池中进行循环处理，压滤后得干污泥做委外处理;
S4待步骤S3所得上清液进入所述pH值调节池中后，开启所述pH值调节池中的第二曝气装置，并向所述pH值调节池中加入酸调节pH值至1～5，得酸性上清液;
S5将步骤S4所述酸性上清液转入铁碳处理装置后开启所述铁碳处理装置中的第三曝气装置，酸性上清液在所述铁碳处理装中处理5min～180min，得电解废水;
S6将步骤S5所得的电解废水收集到中间池测定COD值后，再将所述电解废水转入紫外芬顿氧化池进行紫外辐照，加入酸调节电解废水的pH值至1～7，然后加入双氧水继续辐照1～3h，再开启所述紫外芬顿氧化池中的第四曝气装置，并加入碱调节电解废水的pH值至6～10，继续辐照0.1～5h，得氧化废水;
S7将步骤S6所得的氧化废水转入第二加药池，开启所述第二加药池中的第五曝气装置，在所述第二加药池中加入PAC，再加入PAM，得加药氧化废水;
S8将步骤S7所得加药氧化废水转入第二絮凝沉淀池絮凝沉淀0.5～10h，上部清水排入清水池，得处理后的清水，所得下部污泥转入所述污泥压滤机，在所述污泥压滤机中进行压滤处理，压滤的废水经所述压滤废水池再转入所述pH值调节池中进行循环处理，压滤后所得干污泥做委外处理。
9.根据权利要求8所述的一种用于降解废水中PVA的方法，其特征在于，步骤S6中所述双氧水的投加量根据如下公式确定：V1=0.00638×COD×n，其中V1是每吨废水中需要投加的30%浓度双氧水的体积，COD是实际测出的废水的COD值mg/L，n是系数，n=0.5～2.0。
说明书
一种用于降解废水中PVA的系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种用于降解废水中PVA的系统及方法。
背景技术
PVA(polyvinylalcohol或者vinylalcoholpolymer：PVA，聚乙烯醇)是一种白色片状、絮状或粉末状无味的固体。在化学合成或者化纤工业，纺织工业的织物处理等领域有着广泛的用途。PVA水溶液(5%)对硼砂、硼酸敏感，易引起凝胶化，当硼砂达到溶液质量的1%时，就会产生不可逆的凝胶化，同时铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐也能使PVA溶液出现凝胶化。但是，在水中PVA含量较低时，即使使用大量的硼砂或者硼酸也不会出现PVA凝胶化并从水中析出的现象。PVA是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75%，但是在水处理行业中，PVA可以认为其生物可降解性很差或者不具有可降解性。因而导致含有PVA的工业废水具有可生化性差的特点，倘若排入水体，因其具有较大的表面活性将使水体产生大量的泡沫，不利于水体复氧，而且还会促进水体沉积物中重金属的迁移释放，破坏水体环境。
中国专利CN102363543B公开了一种处理高含量聚乙烯醇废水的方法，该方法是在废水中加入0.5-3.0%重量比的硫酸钠和0.5-3.0%重量比的氯化钠，使部分聚乙烯醇溶出成悬浮状;然后加入0.05-0.30%重量比的硼砂，再加入氢氧化钠调节废水pH值至8-9，在弱碱性环境下，硼砂和聚乙烯醇交联产生双二醇结构，使单根的聚乙烯醇纤维慢慢絮凝到一起;最后聚乙烯醇纤维絮凝成团，加入0.05-0.30%重量比的氯化铝为沉淀剂，使絮凝成团的聚乙烯醇纤维加速沉降。该方法操作比较简单，但是当废水中的PVA含量低至一定程度，比如低于1g/L时，将无法再继续进行PVA的回收，或者萃取成本急剧上升。
中国专利CN104529072B公开了一种聚乙烯醇废水的处理系统及方法，该系统包括：依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，预处理单元设有进水口，深度处理单元设有出水口;其中，预处理单元包括：依次连接的格栅渠、集水池、调节池和中和池;生化处理单元包括：依次连接的水解酸化池、MBBR池和二沉池;深度处理单元包括：依次连接的曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池。该系统能实现对PVA生产废水进行特定方式的预处理-生化处理-深度处理的综合处理，实现了难降解有机污染物的降解，减少了药剂和能源的消耗，但是该系统中的有机物需要通过生物滤池进行生物降解，该过程耗时较长，从而使生化处理成本极大增加，使得投资成本变得不可接受。
目前，对于含有较高浓度PVA的废水通常采用投加硼砂以及硫酸钠的方法回收PVA，其它处理PVA废水的方法还有萃取或者活性炭吸附等方法，但是这些方法在含较低浓度的PVA废水的处理中并不能从根本上解决PVA污染物的问题;而生物处理的方法又由于成本问题不易实现规模化处理。现有的生化处理等工艺，全部都无法将含有PVA的废水直接处理达到《污水综合排放标准GB8978-1996》表4的一级排放标准规定的COD值不高于100mg/L的标准，或者满足《地表水环境质量标准GB3838-2002》表1的Ⅳ类水水质标准规定的COD值不高于30mg/L的标准，也无法满足《纺织染整工业水污染物排放标准GB4287-2012》表3中直接排放的水质标准中规定的COD值最高限值80mg/L的要求。近些年来，由于环保要求越来越严格，对于PVA废水的处理后COD(chemicaloxygendemand：化学需氧量)值要求越来越严格。其中《地表水环境质量标准GB3838-2002》表1中要求的五类或者四类标准中对于水中COD值的要求是不高于40mg/L或者30mg/L。上述方法中不论是萃取分离还是回收或者其它方法均不可能满足上述要求。
发明内容
为解决现有含PVA废水处理技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于降解废水中PVA的系统及方法，本发明提供的用于降解废水中PVA的系统操作简单，成本低，并且能够有效处理含有低浓度PVA的废水，处理后的清水回收率高。
本发明提供了一种用于降解废水中PVA的系统，包括废水收集池、第一加药池、第一絮凝沉淀池、pH值调节池、铁碳处理装置、中间池、紫外芬顿氧化池，第二加药池，第二絮凝沉淀池、清水池;
所述废水收集池用于收集含PVA的废水;
所述第一加药池位于所述废水收集池的下游，所述第一加药池用于向所述废水收集池中转入的所述含PVA的废水投加药品;
所述第一絮凝沉淀池位于所述第一加药池的下游，所述第一絮凝沉淀池用于对所述第一加药池中转入的加药废水进行絮凝沉淀;
所述pH值调节池位于所述第一絮凝沉淀池的下游，用于调节所述第一絮凝沉淀池中转入的絮凝沉淀后的废水的pH值;
所述铁碳处理装置位于所述pH值调节池的下游，用于将所述pH值调节池中转入的废水进行铁碳微电解反应;
所述中间池位于所述铁碳处理装置的下游，用于储存所述铁碳处理装置转入的电解废水;
所述紫外芬顿氧化池位于所述中间池的下游，用于将所述中间池中转入的电解废水进行紫外芬顿氧化;
所述第二加药池位于所述紫外芬顿氧化池的下游，用于向所述紫外芬顿氧化池转入的电解废水投加药品;
所述第二絮凝沉淀池位于所述第二加药池的下游，用于沉淀所述第二加药池中转入的加药废水;
所述清水池位于所述第二絮凝沉淀池的下游，用于收集所述第二絮凝沉淀池中沉淀后的清水。
进一步地，所述系统还包括污泥压滤机、压滤废水池，所述污泥压滤机用于接收所述第一絮凝沉淀池、第二絮凝沉淀池沉淀的污泥进行压滤处理，压滤后的干污泥从所述污泥压滤机排出，压滤的废水收集到所述压滤废水池后继续转入所述pH值调节池中进行循环处理。
进一步地，所述系统还包括无机盐储存池、碱/PAM储存池，所述无机盐储存池、碱/PAM储存池均与所述第一加药池连通，所述第一加药池中设置有第一曝气装置。
进一步地，所述系统还包括酸储存池，所述酸储存池与所述pH调节池连通，所述pH调节池中设置有第二曝气装置。
进一步地，所述铁碳处理装置还包括第三曝气装置。
进一步地，所述系统还包括酸/碱储存池、双氧水储存池，所述酸/碱储存池、双氧水储存池均与所述紫外芬顿氧化池连通，所述紫外芬顿氧化池中设置有第四曝气装置。
进一步地，所述系统还包括PAC/PAM储存池，所述PAC/PAM储存池与所述第二加药池连通，所述第二加药池中设置有第五曝气装置。
另外，本发明还提供了一种使用上述系统降解废水中PVA的方法，包括如下步骤：
S1废水收集池收集含PVA的废水;
S2将步骤S1中收集的含PVA的废水排入第一加药池，在所述第一加药池中加入无机盐，然后开启所述第一加药池中的第一曝气装置，再加入碱调节pH值至3～11，然后加入PAM，得含PAM的废水;
S3将步骤S2所得含PAM的废水排入第一絮凝沉淀池中絮凝沉淀0.5～10h，上清液排入pH值调节池，下部污泥排入污泥压滤机，在所述污泥压滤机中进行压滤处理，压滤废水经压滤废水池转入pH值调节池中进行循环处理，压滤后得干污泥做委外处理;
S4待步骤S3所得上清液进入所述pH值调节池中后，开启所述pH值调节池中的第二曝气装置，并向所述pH值调节池中加入酸调节pH值至1～5，得酸性上清液;
S5将步骤S4所述酸性上清液转入铁碳处理装置后开启所述铁碳处理装置中的第三曝气装置，酸性上清液在所述铁碳处理装中处理5min～180min，得电解废水;
S6将步骤S5所得的电解废水收集到中间池测定COD值后，再将所述电解废水转入紫外芬顿氧化池进行紫外辐照，加入酸调节电解废水的pH值至1～7，然后加入双氧水继续辐照1～3h，再开启所述紫外芬顿氧化池中的第四曝气装置，并加入碱调节电解废水的pH值至6～10，继续辐照0.1～5h，得氧化废水;
S7将步骤S6所得的氧化废水转入第二加药池，开启所述第二加药池中的第五曝气装置，在所述第二加药池中加入聚合氯化铝(PAC)，再加入聚丙烯酰胺(PAM)，得加药氧化废水;
S8将步骤S7所得加药氧化废水转入第二絮凝沉淀池絮凝沉淀0.5～10h，上部清水排入清水池，得处理后的清水，所得下部污泥转入所述污泥压滤机，在所述污泥压滤机中进行压滤处理，压滤的废水经所述压滤废水池再转入所述pH值调节池中进行循环处理，压滤后所得干污泥做委外处理。
进一步地，步骤S6中所述双氧水的投加量根据如下公式确定：
V1=0.00638×COD×n，其中V1是每吨废水中需要投加的30%浓度双氧水的体积，COD是实际测出的废水的COD值mg/L，n是系数，n=0.5～2.0。
和现有技术相比，本发明提供的一种用于降解废水中PVA的系统及方法
具有以下优点：
1、本发明通过投加无机盐，实现了低浓度PVA从废水中的直接析出，可以将废水中的PVA降低到更低值;
2、本发明中采用铁碳处理与紫外芬顿相结合的方法，实现了铁碳处理过程中产生的Fe2+直接作为后续芬顿反应的催化剂，既可以降低含PVA废水的COD值，又减少了铁碳处理过程中的污泥量;
3、本发明中的铁碳处理装置，使得铁碳处理成本及铁碳消耗量均大幅度降低，铁碳处理的投资成本也大幅度降低;
4、本发明使用了紫外芬顿氧化，PVA在紫外线作用下，可以被芬顿试剂超快速、高效率氧化，使得总体的处理时间缩短，Fe3+在紫外线作用下可以直接将PVA全部氧化成CO2和H2O，在处理过程中不会出现常规工艺中Fe2+转变成Fe3+而对H2O2的消耗，这是以往的任何可以工业化的处理工艺均无法实现的。因而本发明具有高效、快速的特点，并且其总的设备投资、场地占用等均实现了最小化;
5、本发明在废水中仅含PVA的情况下处理废水时，处理后的废水中有机污染物及细菌、病毒等指标将会低于《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》表1的最高限值的规定。