PVC母液水治理技術(shù)探討

許維平,祁小兵,趙豫生

(1.昊華宇航化工有限責(zé)任公司 ,河南焦作 454002;2.昊華宇航化工有限責(zé)任公司沁陽氯堿分公司 ,河南沁陽 454591)

PVC母液水治理技術(shù)探討

許維平1,祁小兵2,趙豫生1

(1.昊華宇航化工有限責(zé)任公司 ,河南焦作 454002;2.昊華宇航化工有限責(zé)任公司沁陽氯堿分公司 ,河南沁陽 454591)

介紹了目前國內(nèi) PVC母液水治理技術(shù)的基本情況和種類,并對其優(yōu)缺點歸類比較,認(rèn)為生化法處理技術(shù)相對成熟,能夠創(chuàng)造較好的效益。

PVC;母液 ;治理技術(shù)

昊華宇航化工有限責(zé)任公司沁陽氯堿分公司位于沁陽沁北產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)昊華宇航園區(qū)內(nèi),主導(dǎo)產(chǎn)品聚氯乙烯年生產(chǎn)規(guī)模 40萬 t(包括 2010年 12月建成的二期工程),產(chǎn)生聚合離心母液水約 180 m3/h, COD300 mg/L左右。因沁陽氯堿分公司外排污水經(jīng)沁河直接排往黃河,國家和省市對外排主要污染物要求極為嚴(yán)格。國家《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB15581-1995(二級)要求外排水COD＜150 mg/L,沁陽環(huán)保部門要求外排水 COD＜70 mg/L;因此使用常規(guī)污水處理技術(shù),COD的消除難度較大,外排水的水質(zhì)無法滿足地方排放標(biāo)準(zhǔn)。選擇切實可行的治理技術(shù)并及時建成投運,徹底解除對當(dāng)?shù)丨h(huán)保超標(biāo)的隱患,是公司長遠(yuǎn)發(fā)展的根本保障。

PVC母液水治理是制約氯堿行業(yè)發(fā)展的瓶頸和公認(rèn)的技術(shù)難題。目前國內(nèi) PVC母液水各種治理技術(shù)參差不齊,沒有一家成為值得推廣的示范工程,因此選擇怎樣的治理技術(shù),關(guān)系到項目的成敗和長期經(jīng)濟(jì)運行。

1 現(xiàn)有治理技術(shù)

昊華宇航公司成立了母液水治理攻關(guān)小組,通過查閱網(wǎng)絡(luò)、雜志資料,組織專業(yè)技術(shù)人員到新疆天業(yè)、四平昊華、山東新龍等同行企業(yè)現(xiàn)場考察,收集到目前國內(nèi) PVC母液水治理技術(shù),歸納為生化法、物化法、雙膜法等處理技術(shù)。

1.1 生化法處理技術(shù)

生化法包括預(yù)處理和深度處理兩個階段。預(yù)處理為先控制水溫,加入絮凝劑,使水中懸浮膠體沉降,通過微電解工藝,使部分大分子鏈斷開,提高可生化性。深度處理為厭氧好氧菌種分解有機物分子,再經(jīng)過過濾、膜處理等,得到高品質(zhì)水。其應(yīng)用實例有：①杭州水處理公司“過濾 +BAF+臭氧氧化+BAF+雙膜 +混床”工藝。曾在四平昊華中試,運行成本較高(3.85元/m3),未規(guī)模建設(shè);②北京中科三環(huán)公司的活性污泥法。新疆天業(yè)采用該技術(shù),裝置處理母液水能力設(shè)計為 80 m3/h,實際處理能力為 70 m3/h;總投資 800萬元左右,占地在 2 500 m2以上;用于消防水和循環(huán)水系統(tǒng)。目前能正常穩(wěn)定運行,缺點是 COD治理效果不理想,出水水質(zhì)較差(60 mg/L),超濾換膜頻繁,運行費用高;③山東國端公司“調(diào)節(jié)池 +氣浮沉淀池 +厭氧池 +二級好氧池 +臭氧深度處理 +專業(yè)過濾”工藝。山東新龍集團(tuán)采用該技術(shù),PVC實際產(chǎn)能 6～8萬 t/a,投資約500萬元,占地約 1 000 m2。治理前后 COD為 180 mg/L、12 mg/L;電導(dǎo)為 105μS/cm、210μS/cm,出水直接進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng);④北京泰克公司“預(yù)處理+厭氧 +好氧 +深度處理 +多介質(zhì)過濾 +反滲透 +循環(huán)水系統(tǒng)”工藝,在四平昊華及自貢鴻鶴使用,投資約 1 800萬元 (包括聚合回用),占地約 1 900 m2,出水可直接進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。

1.2 物化法處理技術(shù)

物化法包括預(yù)處理和深度處理兩個階段。首先對母液水懸浮物進(jìn)行過濾和氧化處理;然后通過AOP工藝強氧化反應(yīng)及后續(xù)的多芥子過濾器深度處理,可得高品質(zhì)水。上海江柘公司物化處理技術(shù),投資 2 200萬元,占地 2 000 m2,處理母液成本 1.14元/t。在我公司三次中試,水回收率 92%,水質(zhì)達(dá)到進(jìn)超濾水質(zhì),補入循環(huán)水系統(tǒng)。

1.3 雙膜法處理技術(shù)

雙膜法處理工藝是將母液水經(jīng)過降溫后,進(jìn)入沉淀池,將母液水中能夠自然沉淀的固體顆粒進(jìn)行沉淀分離,然后經(jīng)超濾裝置和反滲透 (RO)裝置處理,使母液水得以深度處理。上海凱膜公司推行雙膜法工藝,回收率≥75%,運行成本 3元/m3。寧夏英力特、內(nèi)蒙古億利均采用該技術(shù)。內(nèi)蒙古伊利 40萬 t/a PVC,采用工藝為“冷卻塔 +氣浮池 +緩沖池+母液泵 +盤絲過濾器 +離心母液槽 +母液泵 +過濾器 +超濾膜組 +儲水槽 +增壓泵 +過濾器 +反滲透膜組 +脫鹽水槽 +聚合加料用水”,對 120～160 m3/h的母液水進(jìn)行處理,總投資 1 200萬元,占地面積為 2 400 m2,母液水 65%用作聚合釜入料水, 23%用作生產(chǎn)系統(tǒng)補充水,剩余 12%廢水暫時進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。目前該裝置運行不正常,缺點是水回收率不高,膜更換頻繁,連續(xù)運行困難,成本較高。

2 治理技術(shù)優(yōu)缺點比較

2.1 生化法處理技術(shù)

生化法技術(shù)較為成熟,有多家企業(yè)已投運。該工藝的缺陷為：①生化處理占地面積較大、投資大;②母液水BOD/COD比值小,難于生化處理。不能從外面引入細(xì)菌,必須自然培養(yǎng),有的細(xì)菌培養(yǎng)時間較長;③要求聚氯乙烯裝置連續(xù)運行,即要求裝置排放的離心母液是連續(xù)的。若停車或檢修,生物一旦死亡,細(xì)菌需重新培養(yǎng);④需大量的壓縮空氣,來維持生化池中細(xì)菌的生長。

2.2 物化法處理技術(shù)

物化法自動化程度高,回收率高,運行費用較低,水質(zhì)較好。缺點有：①占地面積大,投資大;②國內(nèi)無成功或投運的業(yè)績;③有機物中含苯環(huán)不易破除,造成過濾劑頻繁更換。

2.3 雙膜法處理技術(shù)

雙膜法有部分廠家采用,投資較小,占地較少,得到的水質(zhì)較高。缺點有：①前處理工藝要求高,對膜進(jìn)水水質(zhì)要求嚴(yán)格,運行周期較短;②PVC離心母液含有水溶性 PVA,普通過濾工藝難以去除,膜裝置運行一段時間,PVA膠體會附在膜表面,因PVA不溶于酸,膜的清洗過程中難以將其清洗掉,并隨著運行過程的進(jìn)行使膜通道堵塞,通水量下降;③PVA膠體的存在不僅造成膜的堵塞,同時使膜的清洗頻率提高。頻繁清洗使膜的表面變粗糙,更易粘附,縮短了膜的使用壽命。

3 治理技術(shù)優(yōu)化選擇

部分企業(yè)和水處理公司經(jīng)過母液水治理裝置投運或中試,走過了許多彎路,但積累了大量的經(jīng)驗和試驗成果,我們應(yīng)取長補短,吸取他們成功的經(jīng)驗,改進(jìn)缺點和不足。通過各種技術(shù)的整合,目前母液水治理技術(shù)整體已經(jīng)過關(guān),可以進(jìn)行規(guī)模投資。

通過對以上工藝技術(shù)方案的比對,經(jīng)反復(fù)研究論證,我們認(rèn)為采用相對成熟的生化法處理技術(shù),治理項目技術(shù)風(fēng)險較小,運行費用低,回收水質(zhì)較好,可作為循環(huán)水補充,亦可再深度處理,回用于聚合生產(chǎn)。這里以山東國端公司治理技術(shù)改進(jìn)工藝為例進(jìn)行深入論證。

3.1 工藝流程描述

該工藝預(yù)處理采用“高效混凝 +一級厭氧工藝,主體工藝采用兩級好氧 +深度處理”方式,對難降解化工廢水有很好的處理效果,采用BYS化工廢水降解設(shè)備深度去除廢水中的難降解有機物,實現(xiàn)了 PVC母液廢水的回用目標(biāo)。

母液水通過調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)水質(zhì)水量,水溫調(diào)至生化適合溫度(35～40℃),進(jìn)入混凝工序,該工序是向廢水投加混凝劑,使水中膠體懸浮顆粒失去穩(wěn)定后,由于互相碰撞和附聚搭接而成為較大顆粒和絮體,從而易于從水中沉淀分離出來?；炷蟮哪敢核M(jìn)入氣浮沉淀池,利用水在不同壓力下溶解度不同的特性,對沉淀處理后的水進(jìn)行加壓并加氣,增加水的空氣溶解量,然后溶解在水中的空氣在常壓情況下釋放,空氣析出微小氣泡,同時通過加入混凝劑,一方面微小氣泡粘附在絮體上,使部分密度小于水的絮體而上升;另一方面,在壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀和網(wǎng)捕等反應(yīng)機理作用下產(chǎn)生的密度大于水的絮體,該絮體快速變大,形成礬花,完成絮凝反應(yīng)及微絮凝造粒后,廢水中顆粒在重力作用下滑到錐形污泥區(qū)。

預(yù)處理后的水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)池通過投加厭氧菌種對有機物進(jìn)行降解,進(jìn)入曝氣接觸氧化池,池內(nèi)投加專用降解菌種,通過微生物的作用,將水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化。將一級接觸氧化池出水經(jīng)過沉淀后,部分污泥回用至厭氧池,剩余污泥送至污泥濃縮池進(jìn)行處置,上清液進(jìn)入二級接觸氧化系統(tǒng)。將二級接觸氧化池出水中含有的污泥進(jìn)行沉淀,沉淀的污泥送至污泥濃縮池進(jìn)行處置,上清液進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。廢水中的難降解有機物通過 BYS降解設(shè)備生物濾料的吸附與水分離,并被聚合的微生物分解,經(jīng)過設(shè)備深度處理后的廢水,最終回用于循環(huán)冷卻水,節(jié)約了大量的水資源。

3.2 消耗定額、出水水質(zhì)(見表 1、表 2)

表1 消耗定額

表 2 出水水質(zhì)指標(biāo)

3.3 費用和效益

①投資 1 800萬元,裝置服務(wù)期 10 a,按年平均年限法計算,年折舊率 10%,年折舊額 180萬元;②運行費用：電耗,0.82元/m3;藥劑費,0.211元/m3;其他,0.07元/m3;共計,1.10元 /m3。③效益分析：節(jié)約一次水費用,237.6萬元/年;減少 COD排污費：34萬元/a;運行成本：158.4萬元/a。

綜上所述,采用生化法處理技術(shù),技術(shù)相對成熟,投資適中,運行費用低,項目投產(chǎn)后可消減沁陽氯堿分公司產(chǎn)生的母液水 1.44×106/a,削減 COD 389 t/a,創(chuàng)造較好的環(huán)境效益、社會效益。

TQ949

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1003-3467(2010)16-0089-02

2010-07-08

許維平(1964-),男,工程師,從事化工工藝、技術(shù)管理工作,電話：(0391)3970413,13939183809。