PVF悬浮粒子制备与污水处理应用.doc

PVF悬浮粒子制备与污水处理应用王光钊 杨家庭（安徽皖维集团，安徽 巢湖238002）摘 要: 介绍了PVF悬浮粒子的制备方法、技术要求与材料性能以及PVF悬浮粒子在韩国污水处理的应用情况。关键词: PVF；悬浮粒子；PVA；载体；污水处理PVF悬浮粒子用于污水处理是近年来发展的一项新技术，它是在曝气池中添加PVF悬浮粒子，让污水与生物膜充分接触，加速对污水中的污染物降解、净化，同时通过悬浮粒子之间相互碰撞，使老化的生物膜自行脱落。北欧以及亚洲韩、日等国已将该技术应用在城市污水处理和造纸、食品工业的污水处理上，在去除污水中的有机物污染、脱氮除磷方面都取得了令人满意的效果。在国内还未见在生产、应用方面的报导，本公司为了出口的需要，从2002年开始研究，建有生产线，产品质量符合韩国的技术要求。1 PVF悬浮粒子的制备1.1原料1.1.1 PVA，不同聚合度和醇解度的聚乙烯醇均可以作为PVF悬浮粒子的原料，本工艺采用皖维股份生产的PVA-1799。1.1.2淀粉，主要有玉米淀粉、小麦淀粉市售。1.1.3硫酸，选用工业硫酸，稀释成浓度为35%左右，冷却备用。1.1.4甲醛，工业甲醛，浓度约36%左右。1.1.5活性炭粉、表面活性剂及添加剂，表面活性剂有十二烷基磺酸钠、OP-10等。12 主要设备及仪器PVA溶解釜3M3，苏州飞跃工业搪瓷有限责任公司生产；综合发泡机5M3，本公司研制，取得实用新型专利；软质泡沫切片机，扬州市邗江润扬海绵机械有限责任公司生产；综合切粒机，本公司研制，取得实用新型专利；水洗机SS800，苏州优耐特机械制造有限公司生产；流量积算控制仪EL-203、椭圆齿轮流量计LC-554-C10T-02等，美国罗斯蒙特公司；DCS计算机控制系统，北京和利时系统工程有限公司。1.3 制备技术1.3.1溶解，在溶解釜加一定量的冷水，然后开动搅拌，投入PVA，升温至95。1.3.2冷却、混合，待PVA全部溶解后在夹套通入冷水，加入淀粉、甲醛、添加剂进行混合，冷却至50左右，加入硫酸搅拌，放入综合发泡机发泡。1.3.3发泡，在综合发泡机夹套通入保温水，发泡机上加盖保温材料，保温10h左右，取出PVA泡沫方块送至平切机。1.3.4切粒、包装，用平切机将泡沫方块切成厚为15mm的片，然后在综合切粒机上分条、切粒，切成边长为15mm立方体，然后水洗、脱水、包装。2技术要求与材料性能2.1技术要求比表面积（m2/g） 470密度（g/cm3 ） 0.30.4强度（kgf/cm2 ） 2.7蜂巢状孔（ppi） 4060规格（mm） 131313151515材料 PVA，C22材料性能2.2.1多孔性，PVF悬浮粒子具有多孔的渗水结构，单元微孔相互连接，有开放的三维空间，气孔的尺寸可根据需要而改变，按照孔的大小划分产品级别见表1。泡孔结构的扫描电镜观察结果见图1。表1 级别孔隙比例%75-899080-9085-959590-95气孔尺寸m1-820-6060-100100-300300-10001000-3000 图1 PVF悬浮粒子的SEM图象222水亲合力，PVF悬浮粒子的分子含有OH基团，与水具有良好的亲合能力，因此吸水与保水的能力很强，一般吸水量为其质量的6-8倍，最高可达32倍。223超级柔软性，PVF悬浮粒子充满水时它的柔软性就象天然海绵。224机械强度与耐磨损能力，与其他材料相比，PVF悬浮粒子具有更好的机械强度和耐磨能力，拉伸强度可达400kpa以上，对可见光和紫外线也具有极好的承受能力。耐温度方面，在80内不会产生塑性变形。225耐化学品性能，PVF悬浮粒子具有优异的耐化学品性能，如在酸、碱和一些溶剂中。226静电，PVF悬浮粒子无静电。227生物特性，PVF悬浮粒子有良好的生物特性，适宜用于污水处理中的生物载体。3产品应用PVF悬浮粒子在北欧以及亚洲韩、日等国，已成功应用于城市污水和造纸、食品工业的污水处理方面。作者因业务关系，曾对韩国PVF悬浮粒子的技术和应用进行了考察，现对造纸企业和水产养殖企业的污水处理分别介绍如下。3.1造纸企业该公司是一个大中型造纸企业，主要原料为回收纸和外购浆柏，实际处理废水为400t/h，污水处理类似我国的氧化沟工艺，排放时水质清，无任何异味，化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）去除率分别在80%、85%左右，其流程如下。工业污水氧化沟调节池中和池清水池沉淀池 清水排放 浓缩池压滤机 锅炉房燃烧 具体做法：（1）在氧化沟的基础上取消了机械曝气，增加搅拌器，在氧化沟池内加压缩空气，好氧生化处理；（2）添加的PVF悬浮粒子约占池子容积1/3，出口设格栅，对悬浮粒子进行拦截；（3）在沉淀池后面设浓缩池、清水池，保证出水水质;（4）生化处理温度冬天1218，夏天2732；（5）污泥送压滤机，压滤的滤饼送锅炉房燃烧。3.2水产养殖该企业为鳗鱼养殖，地处水稻田中央，现有6m1.2m鳗鱼池13个， 每池养3万条鳗鱼，池内加压缩空气、食饵。水处理采用过滤和生化处理方式，其流程如下： 滤饼作肥料过滤机生化处理池清水池鱼池 具体做法：（1）用园筒过滤机对鱼池排放的污水先进行过滤，去除水中的固体物，滤饼作肥料，；（2）PVF悬浮粒子装入网袋悬空吊在生化处理池中，水或空气能自由通过微孔；（3）水中加有压缩空气，好氧生化处理，污水经处理后可以做到全部循环使用。4结果与讨论随着环保事业发展，各地加大在环保卫生方面的投入，在现有固定床和流动床工艺中，处理效果还不能十分令人满意。国外多采用添加生物载体方法来提高处理污水效果，添加的载体主要有丙烯酰胺系、琼脂系、聚丙烯酸钠系、聚乙二醇系等凝胶状载体，然而，由于与微生物亲合性优越的载体丙烯胺凝胶，聚乙二醇凝胶机械强度低，尤其是耐耗差，在载体流动时，产生载体之间的摩擦或与槽壁的磨擦产生的损耗，存在载体寿命短的问题。目前国内固定床常用的填料有蜂窝填料、软性填料、半软性填料及复合填料等固定型填料。但这些填料在使用中会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀等间题，影响了生物处理效果，且上述填料均需安装在辅助支架上，造成填料安装、更换等诸多不便，使工程投资和运行管理费用提高。在流动床上有使用的聚乙烯、聚胺脂等多孔颗粒，但与微生物的亲合性不好且机械强度也不高，挂膜比较困难，在长期使用时破坏的几率大。因此迫切需要一种与微生物亲合性、比重、耐磨性、耐风化性、耐微生物分解性能好的载体。PVF悬浮粒子用于污水处理，作为接触氧化的载体，有着明显优势：比表面积大，与生物亲合性能好，截留悬浮杂质能力强，有利于挂膜和积累高浓度微生物量。在水中的比重约为1.0，孔径为20-300m，水或空气能自由通过微孔，投入到流动床后，能很好地沉浮流动，有利于微生物生长与更新，可进行良好生化处理。强度高，耐磨性能好，耐微生物分解的能力强，PVF悬浮粒子寿命可达10年以上，完全能满足上述要求。利用PVF悬浮粒子处理污水还有如下特点：（1）高负荷，耐冲击性能强，适用于工业污水处理原水水质变动较大的情况；（2）污水处理工艺为生物膜法，由于采用PVF悬浮粒子，可以在水中自由沉浮，避免了固定生物载体易堵塞和难维护的情况；（3）不以活性污泥为载体，不需要回流污泥，鲜有污泥膨胀等异常情况，出水清洁，水质好；（4）节省投资和易于改造，由于处理效率提高，池子的容积可以大大缩小，建筑结构简单；（5）利用PVF悬浮粒子进行污水处理，可以减少污泥生成量，节约污泥处理费用。5 结论（1）PVF悬浮粒子原料PVA由皖维股份提供，其他均在市场采购，生产工艺稳定，易于实现工业化生产。（2）PVF悬浮粒子与生物亲合性能好，比表面积大，具有易挂膜，生物膜更新快，不易堵塞，处理效率高特点，有利于提高出水水质。（3）PVF悬浮粒子具有良好的物理、化学特性，强度高，耐磨能力强，使用寿命长。对于传统氧化沟工艺只要稍加改造，就可以实现高负荷运行，适宜在国内推广应用。参考文献：安徽大维新材有限责任公司.综合发泡机.中国.2784167YP,2006安徽大维新材有限责任公司. 综合切粒机.中国.2832464YP,2006（韩）Multiplayer PVA Brush Roller GANACLEANER CO.,LTD,内部资料安徽大维新材有限责任公司.高吸水聚乙烯醇发泡体及其制备方法.中国.155782AP,2004井上纯，佐佐木泰兴.微生物载体及其制造方法.CN.1216581 A P.1999刘宇航，陆晓中，赵明等.PVF悬浮