聚氯乙烯離心母液生化回用技術及工程實例分析

區(qū)瑞錕，史志偉，李開明

（北京中科國益環(huán)保工程有限公司，北京100080）

1 聚氯乙烯離心母液水質(zhì)分析

PVC 離心母液水量較大，每生產(chǎn)1t 聚氯乙烯可以產(chǎn)生2.5～4.0 m3廢水。廢水的有機物濃度較低，COD 一般在150～400 mg/L，主要污染物包括有聚合反應殘留的聚乙烯單體、各種聚合助劑（如分散劑、引發(fā)劑、終止劑、涂壁劑等）及其反應和衰變產(chǎn)物。根據(jù)實驗分析，廢水中約有85%的COD 為脂肪醇、芳香醇為主的低沸點有機物，如α-甲基苯乙烯、戊醇、2-乙基-1-己醇、α，α-二甲基苯甲醇等； 另外有13%左右的COD 為室溫下不揮發(fā)的高沸點物質(zhì)，其中以烷烴、PVA80、鄰苯二甲酸酯類、鈉鹽為主。從工藝角度分析，聚合用水為去離子水，聚合過程中并未有增加水質(zhì)硬度和鹽分的環(huán)節(jié)，所以離心母液廢水的硬度低、電導率低，水的品質(zhì)高，潛在利用價值大，通過合適的工藝有望在較低的處理成本下獲得經(jīng)濟的回用水。

2 離心母液生化回用技術

目前，國內(nèi)采用生化技術成功回用PVC 離心母液的氯堿企業(yè)有很多，如廣州東曹、新疆天業(yè)、內(nèi)蒙古君正、包頭海平面、青海鹽湖等。不同企業(yè)母液廢水的水質(zhì)不一樣，對回用水的水質(zhì)要求也不一樣，所以離心母液的生化處理技術會有各種不同的工藝組合，但其基本工藝相同，見圖1。

2.1 預處理

由于離心母液溫度較高，廢水首先經(jīng)過冷卻塔或者換熱器進行降溫處理，溫度降到25～35 ℃后出水自流進入沉淀池進行固液分離，回收PVC 顆粒。

2.2 生化處理

圖1 離心母液生化處理技術工藝流程圖

經(jīng)預處理后的離心母液廢水進入生化反應池，在進入生化反應池前根據(jù)需要可以添加營養(yǎng)物質(zhì)。生化反應池是離心母液生化回用技術的核心，一般分為兩級，第一級為厭氧生化，可采用水解酸化工藝，其中的主要微生物為兼性菌，可使母液中難生物降解的有機物分解，提高廢水的可生化性；第二級為好氧生化，可采用活性污泥、接觸氧化、MBR 等工藝，通過微生物作用去除離心母液廢水中大部分的有機物。

2.3 微污染處理

生化出水經(jīng)固液分離、去除污泥后進入微污染處理單元進行深度處理，進一步去除水中不易生物降解的污染物。根據(jù)回用水的水質(zhì)要求，微污染處理可以采用絮凝沉淀池、曝氣生物濾池、砂濾器、臭氧反應池、活性炭過濾器、多介質(zhì)過濾器或其組合工藝。微污染處理出水水質(zhì)較好，可以穩(wěn)定地回用于綠化、 循環(huán)冷卻水或者一次水系統(tǒng)， 回收率接近100%。

2.4 脫鹽處理

根據(jù)企業(yè)需要， 微污染處理出水可以進一步送脫鹽單元， 經(jīng)離子交換或反滲透處理， 出水COD＜5 mg/L，電導率＜8 μS/cm，水質(zhì)達到聚合用水標準，可回用到聚合工藝。

綜上所述，離心母液生化回用技術出水水質(zhì)可控強性強，在生化處理的基礎上通過調(diào)整后處理工藝可得到不同水質(zhì)標準的回用水，全面滿足企業(yè)的用水要求。

3 離心母液生化回用技術的工程實例分析

（1）甘肅某化工公司12 萬t/a PVC 項目離心母液處理及回用工程。

該公司基于集團發(fā)展的需要新建12 萬t/a PVC生產(chǎn)裝置，為節(jié)能減排配套污水處理及回用工程。本工程離心母液系統(tǒng)處理水量為50 m3/h，設計進出水水質(zhì)見表1。

表1 甘肅某化工公司離心母液處理設計進出水水質(zhì)

基于業(yè)主對回用水的要求、運行穩(wěn)定性以及處理成本等因素，工程在處理工藝上采用了簡單、緊湊的設計，見圖2。原水經(jīng)冷卻塔降溫后進入沉淀池，然后順序進入兩級生物反應池，其中一級反應池中主要以絮狀污泥為主，通過水解酸化作用提高廢水的可生化性；二級好氧反應池中的微生物以菌膠團為主，為避免污泥膨脹，工程采用接觸氧化工藝。生化處理出水進入絮凝沉淀池以及砂濾器，以保證能夠得到穩(wěn)定的回用水質(zhì)，并且可以提高系統(tǒng)抗沖擊負荷的能力。

圖2 甘肅某化工公司離心母液處理工藝流程圖

該PVC 裝置于2009 年8 月建成投產(chǎn)，離心母液廢水處理及回用系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試，10 月初出水穩(wěn)定達到設計要求。該系統(tǒng)至今已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運行四年半，系統(tǒng)出水全部回用于循環(huán)冷卻水補充水。根據(jù)調(diào)試驗收時的藥劑價格以及當?shù)仉妰r，該系統(tǒng)直接運行成本約為0.57 元/m2。

（2）內(nèi)蒙古某氯堿廠40 萬t/a PVC 項目離心母液處理及回用工程。

該工程的污水除了聚合工藝排放的離心母液廢水外，還包括廢水汽提塔排水以及少量生活污水，設計處理量為220 m3/h，設計進水水質(zhì)見表2，設計出水CODCr≤20 mg/L。

圖3 內(nèi)蒙古某氯堿廠離心母液處理工藝流程圖

表2 內(nèi)蒙古某氯堿廠離心母液系統(tǒng)設計進水水質(zhì)及水量

綜合考慮廢水的污染物成分以及業(yè)主對回用水的要求，該工程采用了圖3 的工藝流程圖。在進入生化系統(tǒng)之前，離心母液廢水進行降溫處理，而汽提廢水則設計了氧化預處理，以減少這股廢水對生化系統(tǒng)造成沖擊。離心母液廢水、氣提廢水、生活污水經(jīng)各自預處理后混合，并依此通過初沉池和生化反應池。在兩級生化反應池內(nèi)，經(jīng)水解酸化反應和生物膜處理后，廢水中的大部分有機物得到降解，生化末端CODCr可以穩(wěn)定在40 mg/L 以內(nèi)。

在微污染處理單元，設計了“砂濾+氧化+活性炭過濾”工藝，其中，在氧化池中投加臭氧，利用臭氧的強氧化性去除廢水中的臭味、色度、剩余有機物及無機物，并對廢水進行消毒殺菌。經(jīng)臭氧和過濾處理后，最終出水CODCr≤20 mg/L，可以穩(wěn)定滿足業(yè)主對回用水的要求。其中，工程驗收當月系統(tǒng)的進出水CODCr數(shù)據(jù)見圖4。

圖4 內(nèi)蒙古某氯堿廠離心母液系統(tǒng)進出水水質(zhì)數(shù)據(jù)

根據(jù)多個工程項目的經(jīng)驗，離心母液生化回用系統(tǒng)宜采用生物接觸氧化法，該法操作簡單、運行維護方便，無需污泥回流，不會發(fā)生污泥膨脹，對沖擊負荷有較強的適應能力。在設計過程中，需要選擇與離心母液廢水性質(zhì)相適應的生物填料及工藝設計參數(shù)，使生化反應池內(nèi)形成液、固、氣三相共存的立體均勻分布的生物網(wǎng)，并提高離心母液中難降解有機物向生物膜轉(zhuǎn)移的效率。在運行管理上，則應防止出現(xiàn)生物膜過厚的現(xiàn)象，當發(fā)現(xiàn)生物膜過厚、發(fā)黑發(fā)臭、生化出水水質(zhì)有下降趨勢時，應及時采取措施解決（如通過加大回流水量借助水力沖刷使生物膜脫落）。

4 結(jié)語

PVC 離心母液生化回用技術具有處理費用低、回收率高、運行維護簡單、抗沖擊負荷能力強等特點。而且，通過調(diào)整工藝組合以及技術參數(shù)，可以得到循環(huán)水補充水、一次水、純水等不同水質(zhì)標準的回用水。PVC 離心母液生化回用技術能在較低的處理成本下獲得經(jīng)濟的回用水，符合清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的要求，能為PVC 企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

［1］北京中科國益環(huán)保工程有限公司.一種懸浮法聚氯乙烯離心母液的處理回用方法.中國，101333051B.2010－07－28.