PVC母液水治理技術探討

許維平,祁小兵,趙豫生

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

PVC母液水治理技術探討

許維平1,祁小兵2,趙豫生1

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

介紹了目前國內 PVC母液水治理技術的基本情況和種類,并對其優缺點歸類比較,認為生化法處理技術相對成熟,能夠創造較好的效益。

PVC;母液 ;治理技術

昊華宇航化工有限責任公司沁陽氯堿分公司位于沁陽沁北產業集聚區昊華宇航園區內,主導產品聚氯乙烯年生產規模 40萬 t(包括 2010年 12月建成的二期工程),產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格。國家《燒堿、聚氯乙烯工業水污染物排放標準》GB15581-1995(二級)要求外排水COD＜150 mg/L,沁陽環保部門要求外排水 COD＜70 mg/L;因此使用常規污水處理技術,COD的消除難度較大,外排水的水質無法滿足地方排放標準。選擇切實可行的治理技術并及時建成投運,徹底解除對當地環保超標的隱患,是公司長遠發展的根本保障。

PVC母液水治理是制約氯堿行業發展的瓶頸和公認的技術難題。目前國內 PVC母液水各種治理技術參差不齊,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,關系到項目的成敗和長期經濟運行。

1 現有治理技術

昊華宇航公司成立了母液水治理攻關小組,通過查閱網絡、雜志資料,組織專業技術人員到新疆天業、四平昊華、山東新龍等同行企業現場考察,收集到目前國內 PVC母液水治理技術,歸納為生化法、物化法、雙膜法等處理技術。

1.1 生化法處理技術

生化法包括預處理和深度處理兩個階段。預處理為先控制水溫,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,再經過過濾、膜處理等,得到高品質水。其應用實例有：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),未規模建設;②北京中科三環公司的活性污泥法。新疆天業采用該技術,裝置處理母液水能力設計為 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;用于消防水和循環水系統。目前能正常穩定運行,缺點是 COD治理效果不理想,出水水質較差(60 mg/L),超濾換膜頻繁,運行費用高;③山東國端公司“調節池 +氣浮沉淀池 +厭氧池 +二級好氧池 +臭氧深度處理 +專業過濾”工藝。山東新龍集團采用該技術,PVC實際產能 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;電導為 105μS/cm、210μS/cm,出水直接進入循環水系統;④北京泰克公司“預處理+厭氧 +好氧 +深度處理 +多介質過濾 +反滲透 +循環水系統”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,出水可直接進入循環水系統。

1.2 物化法處理技術

物化法包括預處理和深度處理兩個階段。首先對母液水懸浮物進行過濾和氧化處理;然后通過AOP工藝強氧化反應及后續的多芥子過濾器深度處理,可得高品質水。上海江柘公司物化處理技術,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%,水質達到進超濾水質,補入循環水系統。

1.3 雙膜法處理技術

雙膜法處理工藝是將母液水經過降溫后,進入沉淀池,將母液水中能夠自然沉淀的固體顆粒進行沉淀分離,然后經超濾裝置和反滲透 (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、內蒙古億利均采用該技術。內蒙古伊利 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%用作生產系統補充水,剩余 12%廢水暫時進入循環水系統。目前該裝置運行不正常,缺點是水回收率不高,膜更換頻繁,連續運行困難,成本較高。

2 治理技術優缺點比較

2.1 生化法處理技術

生化法技術較為成熟,有多家企業已投運。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。不能從外面引入細菌,必須自然培養,有的細菌培養時間較長;③要求聚氯乙烯裝置連續運行,即要求裝置排放的離心母液是連續的。若停車或檢修,生物一旦死亡,細菌需重新培養;④需大量的壓縮空氣,來維持生化池中細菌的生長。

2.2 物化法處理技術

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

2.3 雙膜法處理技術

雙膜法有部分廠家采用,投資較小,占地較少,得到的水質較高。缺點有：①前處理工藝要求高,對膜進水水質要求嚴格,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 治理技術優化選擇

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

通過對以上工藝技術方案的比對,經反復研究論證,我們認為采用相對成熟的生化法處理技術,治理項目技術風險較小,運行費用低,回收水質較好,可作為循環水補充,亦可再深度處理,回用于聚合生產。這里以山東國端公司治理技術改進工藝為例進行深入論證。

3.1 工藝流程描述

該工藝預處理采用“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化工廢水降解設備深度去除廢水中的難降解有機物,實現了 PVC母液廢水的回用目標。

母液水通過調節池,調節水質水量,水溫調至生化適合溫度(35～40℃),進入混凝工序,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。混凝后的母液水進入氣浮沉淀池,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、沉淀和網捕等反應機理作用下產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。

預處理后的水進入厭氧反應池通過投加厭氧菌種對有機物進行降解,進入曝氣接觸氧化池,池內投加專用降解菌種,通過微生物的作用,將水中污染物進行轉化。將一級接觸氧化池出水經過沉淀后,部分污泥回用至厭氧池,剩余污泥送至污泥濃縮池進行處置,上清液進入二級接觸氧化系統。將二級接觸氧化池出水中含有的污泥進行沉淀,沉淀的污泥送至污泥濃縮池進行處置,上清液進入深度處理系統。廢水中的難降解有機物通過 BYS降解設備生物濾料的吸附與水分離,并被聚合的微生物分解,經過設備深度處理后的廢水,最終回用于循環冷卻水,節約了大量的水資源。

3.2 消耗定額、出水水質(見表 1、表 2)

表1 消耗定額

表 2 出水水質指標

3.3 費用和效益

①投資 1 800萬元,裝置服務期 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,技術相對成熟,投資適中,運行費用低,項目投產后可消減沁陽氯堿分公司產生的母液水 1.44×106/a,削減 COD 389 t/a,創造較好的環境效益、社會效益。

TQ949

B

1003-3467(2010)16-0089-02

2010-07-08

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