PVC母液水治理技术探讨

许维平,祁小兵,赵豫生

(1.昊华宇航化工有限责任公司 ,河南焦作 454002;2.昊华宇航化工有限责任公司沁阳氯碱分公司 ,河南沁阳 454591)

PVC母液水治理技术探讨

许维平1,祁小兵2,赵豫生1

(1.昊华宇航化工有限责任公司 ,河南焦作 454002;2.昊华宇航化工有限责任公司沁阳氯碱分公司 ,河南沁阳 454591)

介绍了目前国内 PVC母液水治理技术的基本情况和种类,并对其优缺点归类比较,认为生化法处理技术相对成熟,能够创造较好的效益。

PVC;母液 ;治理技术

昊华宇航化工有限责任公司沁阳氯碱分公司位于沁阳沁北产业集聚区昊华宇航园区内,主导产品聚氯乙烯年生产规模 40万 t(包括 2010年 12月建成的二期工程),产生聚合离心母液水约 180 m3/h, COD300 mg/L左右。因沁阳氯碱分公司外排污水经沁河直接排往黄河,国家和省市对外排主要污染物要求极为严格。国家《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》GB15581-1995(二级)要求外排水COD＜150 mg/L,沁阳环保部门要求外排水 COD＜70 mg/L;因此使用常规污水处理技术,COD的消除难度较大,外排水的水质无法满足地方排放标准。选择切实可行的治理技术并及时建成投运,彻底解除对当地环保超标的隐患,是公司长远发展的根本保障。

PVC母液水治理是制约氯碱行业发展的瓶颈和公认的技术难题。目前国内 PVC母液水各种治理技术参差不齐,没有一家成为值得推广的示范工程,因此选择怎样的治理技术,关系到项目的成败和长期经济运行。

1 现有治理技术

昊华宇航公司成立了母液水治理攻关小组,通过查阅网络、杂志资料,组织专业技术人员到新疆天业、四平昊华、山东新龙等同行企业现场考察,收集到目前国内 PVC母液水治理技术,归纳为生化法、物化法、双膜法等处理技术。

1.1 生化法处理技术

生化法包括预处理和深度处理两个阶段。预处理为先控制水温,加入絮凝剂,使水中悬浮胶体沉降,通过微电解工艺,使部分大分子链断开,提高可生化性。深度处理为厌氧好氧菌种分解有机物分子,再经过过滤、膜处理等,得到高品质水。其应用实例有：①杭州水处理公司“过滤 +BAF+臭氧氧化+BAF+双膜 +混床”工艺。曾在四平昊华中试,运行成本较高(3.85元/m3),未规模建设;②北京中科三环公司的活性污泥法。新疆天业采用该技术,装置处理母液水能力设计为 80 m3/h,实际处理能力为 70 m3/h;总投资 800万元左右,占地在 2 500 m2以上;用于消防水和循环水系统。目前能正常稳定运行,缺点是 COD治理效果不理想,出水水质较差(60 mg/L),超滤换膜频繁,运行费用高;③山东国端公司“调节池 +气浮沉淀池 +厌氧池 +二级好氧池 +臭氧深度处理 +专业过滤”工艺。山东新龙集团采用该技术,PVC实际产能 6～8万 t/a,投资约500万元,占地约 1 000 m2。治理前后 COD为 180 mg/L、12 mg/L;电导为 105μS/cm、210μS/cm,出水直接进入循环水系统;④北京泰克公司“预处理+厌氧 +好氧 +深度处理 +多介质过滤 +反渗透 +循环水系统”工艺,在四平昊华及自贡鸿鹤使用,投资约 1 800万元 (包括聚合回用),占地约 1 900 m2,出水可直接进入循环水系统。

1.2 物化法处理技术

物化法包括预处理和深度处理两个阶段。首先对母液水悬浮物进行过滤和氧化处理;然后通过AOP工艺强氧化反应及后续的多芥子过滤器深度处理,可得高品质水。上海江柘公司物化处理技术,投资 2 200万元,占地 2 000 m2,处理母液成本 1.14元/t。在我公司三次中试,水回收率 92%,水质达到进超滤水质,补入循环水系统。

1.3 双膜法处理技术

双膜法处理工艺是将母液水经过降温后,进入沉淀池,将母液水中能够自然沉淀的固体颗粒进行沉淀分离,然后经超滤装置和反渗透 (RO)装置处理,使母液水得以深度处理。上海凯膜公司推行双膜法工艺,回收率≥75%,运行成本 3元/m3。宁夏英力特、内蒙古亿利均采用该技术。内蒙古伊利 40万 t/a PVC,采用工艺为“冷却塔 +气浮池 +缓冲池+母液泵 +盘丝过滤器 +离心母液槽 +母液泵 +过滤器 +超滤膜组 +储水槽 +增压泵 +过滤器 +反渗透膜组 +脱盐水槽 +聚合加料用水”,对 120～160 m3/h的母液水进行处理,总投资 1 200万元,占地面积为 2 400 m2,母液水 65%用作聚合釜入料水, 23%用作生产系统补充水,剩余 12%废水暂时进入循环水系统。目前该装置运行不正常,缺点是水回收率不高,膜更换频繁,连续运行困难,成本较高。

2 治理技术优缺点比较

2.1 生化法处理技术

生化法技术较为成熟,有多家企业已投运。该工艺的缺陷为：①生化处理占地面积较大、投资大;②母液水BOD/COD比值小,难于生化处理。不能从外面引入细菌,必须自然培养,有的细菌培养时间较长;③要求聚氯乙烯装置连续运行,即要求装置排放的离心母液是连续的。若停车或检修,生物一旦死亡,细菌需重新培养;④需大量的压缩空气,来维持生化池中细菌的生长。

2.2 物化法处理技术

物化法自动化程度高,回收率高,运行费用较低,水质较好。缺点有：①占地面积大,投资大;②国内无成功或投运的业绩;③有机物中含苯环不易破除,造成过滤剂频繁更换。

2.3 双膜法处理技术

双膜法有部分厂家采用,投资较小,占地较少,得到的水质较高。缺点有：①前处理工艺要求高,对膜进水水质要求严格,运行周期较短;②PVC离心母液含有水溶性 PVA,普通过滤工艺难以去除,膜装置运行一段时间,PVA胶体会附在膜表面,因PVA不溶于酸,膜的清洗过程中难以将其清洗掉,并随着运行过程的进行使膜通道堵塞,通水量下降;③PVA胶体的存在不仅造成膜的堵塞,同时使膜的清洗频率提高。频繁清洗使膜的表面变粗糙,更易粘附,缩短了膜的使用寿命。

3 治理技术优化选择

部分企业和水处理公司经过母液水治理装置投运或中试,走过了许多弯路,但积累了大量的经验和试验成果,我们应取长补短,吸取他们成功的经验,改进缺点和不足。通过各种技术的整合,目前母液水治理技术整体已经过关,可以进行规模投资。

通过对以上工艺技术方案的比对,经反复研究论证,我们认为采用相对成熟的生化法处理技术,治理项目技术风险较小,运行费用低,回收水质较好,可作为循环水补充,亦可再深度处理,回用于聚合生产。这里以山东国端公司治理技术改进工艺为例进行深入论证。

3.1 工艺流程描述

该工艺预处理采用“高效混凝 +一级厌氧工艺,主体工艺采用两级好氧 +深度处理”方式,对难降解化工废水有很好的处理效果,采用BYS化工废水降解设备深度去除废水中的难降解有机物,实现了 PVC母液废水的回用目标。

母液水通过调节池,调节水质水量,水温调至生化适合温度(35～40℃),进入混凝工序,该工序是向废水投加混凝剂,使水中胶体悬浮颗粒失去稳定后,由于互相碰撞和附聚搭接而成为较大颗粒和絮体,从而易于从水中沉淀分离出来。混凝后的母液水进入气浮沉淀池,利用水在不同压力下溶解度不同的特性,对沉淀处理后的水进行加压并加气,增加水的空气溶解量,然后溶解在水中的空气在常压情况下释放,空气析出微小气泡,同时通过加入混凝剂,一方面微小气泡粘附在絮体上,使部分密度小于水的絮体而上升;另一方面,在压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀和网捕等反应机理作用下产生的密度大于水的絮体,该絮体快速变大,形成矾花,完成絮凝反应及微絮凝造粒后,废水中颗粒在重力作用下滑到锥形污泥区。

预处理后的水进入厌氧反应池通过投加厌氧菌种对有机物进行降解,进入曝气接触氧化池,池内投加专用降解菌种,通过微生物的作用,将水中污染物进行转化。将一级接触氧化池出水经过沉淀后,部分污泥回用至厌氧池,剩余污泥送至污泥浓缩池进行处置,上清液进入二级接触氧化系统。将二级接触氧化池出水中含有的污泥进行沉淀,沉淀的污泥送至污泥浓缩池进行处置,上清液进入深度处理系统。废水中的难降解有机物通过 BYS降解设备生物滤料的吸附与水分离,并被聚合的微生物分解,经过设备深度处理后的废水,最终回用于循环冷却水,节约了大量的水资源。

3.2 消耗定额、出水水质(见表 1、表 2)

表1 消耗定额

表 2 出水水质指标

3.3 费用和效益

①投资 1 800万元,装置服务期 10 a,按年平均年限法计算,年折旧率 10%,年折旧额 180万元;②运行费用：电耗,0.82元/m3;药剂费,0.211元/m3;其他,0.07元/m3;共计,1.10元 /m3。③效益分析：节约一次水费用,237.6万元/年;减少 COD排污费：34万元/a;运行成本：158.4万元/a。

综上所述,采用生化法处理技术,技术相对成熟,投资适中,运行费用低,项目投产后可消减沁阳氯碱分公司产生的母液水 1.44×106/a,削减 COD 389 t/a,创造较好的环境效益、社会效益。

TQ949

B

1003-3467(2010)16-0089-02

2010-07-08

许维平(1964-),男,工程师,从事化工工艺、技术管理工作,电话：(0391)3970413,13939183809。