PVC 離心母液廢水處理工程實(shí)例

蔡芬芬， 馬振英

（1.棗莊市市中生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心， 山東 棗莊 277000； 2.山東綠源工程設(shè)計(jì)研究有限公司， 山東 棗莊 277000）

1 工程概況

某公司主要從事氯堿化工及精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)， 主導(dǎo)產(chǎn)品包括燒堿、 聚氯乙烯、 水泥、 三氯乙烯等， 目前該公司發(fā)展成為集氯堿化工、 熱電、 建材、 精細(xì)化工為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)制造企業(yè)。 該公司采用懸浮聚合工藝生產(chǎn)聚氯乙烯產(chǎn)品， 在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量母液廢水， 該廢水具有可生化性較差， 有機(jī)物難降解， 氨氮含量低， 溫度高， 堿度低等特點(diǎn)［1］， 屬于低濃度化工廢水。 因該企業(yè)排放污染物當(dāng)量指標(biāo)有限， 廢水不能直接外排， 為保證企業(yè)的正常生產(chǎn)， 同時(shí)解決廢水的環(huán)保問題， 通過多方比選， 最終確定采用前臭氧氧化-水解酸化-接觸氧化-過濾-后臭氧氧化工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理，出水達(dá)到GB／T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》表1 中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)后全部回用。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及水質(zhì)

聚氯乙烯裝置產(chǎn)生的PVC 離心母液廢水是采用脫鹽水在聚合反應(yīng)中作為分散介質(zhì)， 并不參與聚合反應(yīng)， 將氯乙烯（VCM）分散成液滴、 溶解分散劑， 最終以母液的形式外排， 其設(shè)計(jì)規(guī)模為200 m3／h。 廢水主要包含懸浮性的顆粒， 以及加入的一些特殊性化學(xué)物質(zhì)。 經(jīng)處理后， 出水水質(zhì)需達(dá)到GB／T 19923—2005 表1 中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3工藝流程

目前針對(duì)該類廢水， 國內(nèi)處理技術(shù)相對(duì)成熟，工程和可研成果均較多， 有電化學(xué)氧化法［1］、 MBR膜生化法， 還有常規(guī)的生化處理法。 目前主流工藝是采用水解酸化-接觸氧化的常規(guī)生化處理工藝對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行去除， 將出水回用至冷卻塔進(jìn)行循環(huán)利用［2］， 出水TDS 比常規(guī)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水會(huì)低很多， 具有非常好的循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果， 本項(xiàng)目進(jìn)水COD 濃度相比其他同類型企業(yè)偏高， 水質(zhì)波動(dòng)也較大。 根據(jù)來水可生化性較差及最終出水要求高的特點(diǎn)， 確定采用冷卻塔-前臭氧氧化預(yù)處理工藝來提高廢水的可生化性， 之后采用水解酸化-生物接觸氧化二級(jí)生化工藝， 對(duì)廢水中的大部分有機(jī)污染物進(jìn)行降解去除，最后通過多介質(zhì)過濾-后臭氧氧化深度處理工藝，進(jìn)一步去除廢水中殘留的有機(jī)污染物、 懸浮物及濁度。 工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

離心母液廢水通過壓力管道進(jìn)入冷卻塔降低廢水溫度， 保證出水溫度不超過35 ℃。 冷卻塔出水重力自流進(jìn)入前臭氧氧化池， 臭氧通過微孔曝氣頭分散在水中， 利用臭氧的強(qiáng)氧化作用將高分子難降解有毒有害有機(jī)物降解為各種易降解的有機(jī)物， 并降低廢水的毒理性， 提高廢水可化生性［3］。 出水經(jīng)泵提升進(jìn)入生物選擇池， 在厭氧環(huán)境下， 培養(yǎng)出優(yōu)勢(shì)的厭氧菌種， 提高微生物選擇性和可識(shí)別性。

之后廢水自流進(jìn)入水解酸化池， 通過脈沖布水器使污泥和廢水充分接觸， 廢水中大分子有機(jī)物在兼氧菌及厭氧菌的作用下轉(zhuǎn)化為小分子易降解的有機(jī)物［4-6］， 同時(shí)水中有機(jī)氮逐步轉(zhuǎn)化為氨氮。 出水自流入生物接觸氧化池， 生物接觸氧化池內(nèi)懸掛填料， 懸浮在水中的活性污泥菌膠團(tuán)逐步附著在填料上， 形成更加高效的菌膠團(tuán)及微生物膜， 能有效提高好氧池中活性污泥濃度， 廢水中的有機(jī)物被降解成CO2和H2O。 接觸氧化池泥水混合物自流進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離， 大部分污泥回流至水解酸化池和生物接觸氧化池前端， 剩余污泥排至污泥儲(chǔ)池。

二沉池出水自流入中間水池， 再經(jīng)提升泵提升至多介質(zhì)過濾器， 利用壓力作用使廢水由濾料上部向下部流動(dòng)， 懸浮物被截留在濾料上部， 保證出水懸浮物及濁度達(dá)標(biāo)。 濾料上部截留的懸浮物通過反洗排至反洗廢水池， 出水溢流到后臭氧氧化池， 利用臭氧的強(qiáng)氧化作用將水中剩余的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解并將水中細(xì)菌殺死， 保證出水COD 達(dá)標(biāo)， 出水通過回用水泵回用至廠區(qū)作為冷卻塔補(bǔ)充水。

4 主要工藝單體及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 冷卻塔。 采用逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔， 玻璃鋼材質(zhì)， 置于前臭氧氧化池上。 設(shè)計(jì)規(guī)模為200 m3／h， 設(shè)計(jì)進(jìn)、 出塔溫度分別不超過60、 35 ℃。

（2） 前臭氧氧化池。 設(shè)計(jì)尺寸為11.0 m×5.0 m×6.0 m， 有效水深為5.4 m， 反應(yīng)時(shí)間為45 min，緩沖區(qū)停留時(shí)間為15 min， 臭氧投加量為1.5 mg／L。 池頂設(shè)置尾氣破壞器分解釋放臭氧尾氣。

（3） 生物選擇池。 設(shè)計(jì)尺寸為11.0 m×10.0 m×6.0 m， 有效水深為5.0 m， 停留時(shí)間為2.5 h。 設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)2 臺(tái)， 排泥泵2 臺(tái)（1 用1 備）。

（4） 水解酸化池。 4 座， 單座設(shè)計(jì)尺寸為13.0 m×8.0 m×7.0 m， 有效水深為6.5 m， 停留時(shí)間為13.5 h， 污泥濃度為6 000 mg／L， 污泥負(fù)荷為0.015 kg［COD］／（kg［MLVSS］·d）， 上升流速為0.6 m／h，外循環(huán)比為100%。 設(shè)置脈沖布水器4 臺(tái)， 配水罐1 臺(tái)， 內(nèi)循環(huán)泵8 臺(tái)（4 用4 備）。

（5） 生物接觸氧化池。 2 座， 單座設(shè)計(jì)尺寸為28.0 m×12.8 m× 6.5 m， 有效水深為5.8 m， 停留時(shí)間為20.5 h， 污泥濃度為3 500 mg／L， COD 容積負(fù)荷為0.27 kg［COD］／（m3·d）， 污泥負(fù)荷為0.076 kg［COD］／（kg［MLVSS］·d）， 填料負(fù)荷為0.521 kg［COD］／（kg［填料］·d）， 氣水比為12 ∶1。 曝氣采用管式微孔曝氣器， 通氣量為6 m3／（m·h）， 服務(wù)面積為1 ～2 m2／支； 拉西環(huán)式組合填料2 000 m3， 規(guī)格φ150 mm， 裝填高度為3 000 mm。

（6） 二沉池。 采用輻流式沉淀池， 中進(jìn)周出形式。 設(shè)計(jì)尺寸為φ19.0 m×4.5 m， 有效水深為4.0 m， 沉淀區(qū)表面負(fù)荷為0.75 m3／（m2·h）， 污泥回流比為100%。 設(shè)置半橋式周邊傳動(dòng)吸泥機(jī)1 臺(tái)， 污泥回流泵2 臺(tái)， 1 用1 備（兼排放用）。

（7） 多介質(zhì)過濾器。 4 臺(tái)， 設(shè)計(jì)尺寸為φ3.0 m×4.2 m， 濾速為8 m／h， 氣洗、 水洗強(qiáng)度均為12 L／（m2·s）， 氣洗時(shí)間為5 min， 水洗時(shí)間為10 min，反洗周期為24 ～48 h（可調(diào)）。 濾料采用石英砂和無煙煤組合， 石英砂粒徑為0.5 ～1.2 mm， 無煙煤粒徑為0.8 ～1.8 mm， 裝填總高度為2.4 m。

（8） 后臭氧氧化池。 設(shè)計(jì)尺寸為9.5 m×4.5 m×6.0 m， 有效水深為5.4 m， 停留時(shí)間為60 min， 臭氧投加量為2.5 mg／L。 未反應(yīng)完全的臭氧尾氣通過池頂?shù)奈矚馄茐钠鬟M(jìn)行分解釋放。

5 運(yùn)行情況

廢水站自2018 年5 月進(jìn)水調(diào)試， 系統(tǒng)進(jìn)水量為140 ～190 m3／h， 進(jìn)水COD 質(zhì)量濃度穩(wěn)定維持在350 mg／L 以下， 進(jìn)水pH 值維持在6 左右， 進(jìn)水SS質(zhì)量濃度超過設(shè)計(jì)值， 為120 ～150 mg／L。 經(jīng)過2個(gè)多月連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行調(diào)試， 各項(xiàng)出水指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， 出水COD 的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在40 mg／L 以下，濁度穩(wěn)定在3 NTU 以下， 其余各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB／T 19923—2005 表1 中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)。 各處理單元處理結(jié)果見表2。

表2 各單元處理效果Tab. 2 Treatment effect of each unit

6 投資及運(yùn)行費(fèi)用分析

本工程總投資約為1 800 萬元， 其中土建工程投資1 000 萬元， 設(shè)備及安裝工程投資800 萬元，折算項(xiàng)目噸水投資為4 000 元／m3。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)， 項(xiàng)目折算人工費(fèi)為0.15 元／m3， 電費(fèi)為0.63 元／m3， 藥 劑 費(fèi) 為0.35 元／m3， 生 產(chǎn) 水 費(fèi) 為0.03 元／m3， 合計(jì)直接運(yùn)行費(fèi)用為1.16 元／m3。

7 結(jié)語

項(xiàng)目已經(jīng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2 a 多， 說明采用前臭氧氧化-水解酸化-接觸氧化-過濾-臭氧氧化工藝處理PVC 離心母液廢水是穩(wěn)定可靠的， 出水COD質(zhì)量濃度穩(wěn)定在40 mg／L 以下， 濁度穩(wěn)定在3 NTU以下， 其余各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到GB／T 19923—2005表1 中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)。 經(jīng)處理后的廢水回用于生產(chǎn)， 既減少了企業(yè)廢水的排放量， 控制了污染物外排， 又為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本， 該處理工藝值得參考和借鑒。