聚氯乙烯行業(yè)離心母液水的處理方法

摘? 要：傳統(tǒng)聚氯乙烯行業(yè)生產(chǎn)工藝在使用過(guò)程中產(chǎn)生大量離心母液水，這部分水體若被直接排放到自然環(huán)境中，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。為此行業(yè)試圖通過(guò)一定技術(shù)處理手段，實(shí)現(xiàn)離心母液水的回收利用。本文即介紹一種更為高效的離心母液水處理工藝流程，通過(guò)對(duì)比分析，經(jīng)該方法處理的離心母液水水質(zhì)要明顯優(yōu)于常規(guī)處理方法，遂對(duì)相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：聚氯乙烯行業(yè);離心母液水;聚氯乙烯

中圖分類(lèi)號(hào)：X703? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

聚氯乙烯生產(chǎn)的主流方法為懸浮法，每噸聚氯乙烯要產(chǎn)生3～4t的離心母液水，存在相對(duì)嚴(yán)重的水資源利用率不足問(wèn)題。2018年上半年，我國(guó)聚氯乙烯總產(chǎn)量為960.29萬(wàn)t，由此產(chǎn)生的水資源浪費(fèi)及污染問(wèn)題不容忽視，優(yōu)化離心母液水處理方式，提高聚氯乙烯生產(chǎn)綜合效益成為聚氯乙烯行業(yè)急需解決的問(wèn)題。

1聚氯乙烯行業(yè)離心母液水處理現(xiàn)狀

1.1離心母液水

離心母液水主要來(lái)自離心機(jī)、聚合釜、過(guò)濾器等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的廢水。在VCM聚合反應(yīng)中，不同型號(hào)的聚氯乙烯采用不同生產(chǎn)配方，過(guò)程中添加試劑種類(lèi)較為復(fù)雜，由此產(chǎn)生的離心母液水帶有以下特點(diǎn)：第一，水溫高。通常溫度在60℃以上，該狀態(tài)下微生物難以生存，需進(jìn)行降溫處理。第二，體量大。每生產(chǎn)1t聚氯乙烯大概生成3～4t離心母液水。第三，渾濁度高。離心母液水懸浮大量聚氯乙烯顆粒，顆粒直徑微小，很難被常規(guī)過(guò)濾裝置清除，其平均濃度在100～150mg/L。第四，難降解。離心母液水中有機(jī)物主要為原料和化學(xué)試劑，如醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、表面活性劑、過(guò)氧化物、α-甲基丙乙烯等。以上物質(zhì)均帶有不同程度的毒性，難以被降解。第五，可生化性弱。聚氯乙烯離心母液水中COD濃度通常在250～350mg/L，BOD濃度通常在40～60mg/L，其BOD/COD<0.2，被劃定為難生化廢水。

1.2離心母液水處理常見(jiàn)技術(shù)

1.2.1生化處理技術(shù)

生化處理技術(shù)在聚氯乙烯行業(yè)離心母液水處理中的應(yīng)用非常普遍，且工藝流程發(fā)展成熟，具備較高的經(jīng)濟(jì)性。如青海鹽湖工業(yè)股份有限公司等企業(yè)采用該方法，離心母液水的回收利用率均保持在較高水平。采用不同生產(chǎn)工藝形成的離心母液水屬性差異明顯，但其處理流程大致相同，經(jīng)歷冷卻塔、沉淀池、一級(jí)生化、二級(jí)生化、中間水池、微污染處理、回用水池1、脫鹽單元、回用水池2、聚合釜等環(huán)節(jié)。

（1） 預(yù)處理。對(duì)離心母液水進(jìn)行降溫處理，在冷卻塔完成換熱降溫至室溫水平，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，排除廢水中的固態(tài)物質(zhì)。

（2） 生化處理。根據(jù)離心母液水屬性向生化池添加相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物，該階段也為生化處理技術(shù)的核心，分別經(jīng)過(guò)厭氧生化處理和好氧生化處理，以清除水中的有機(jī)物。常用好氧處理工藝包括活性污泥工藝、MBR工藝等。

（3） 微污染處理。對(duì)離心母液水進(jìn)行深層處理，去除其中難降解的微生物。該過(guò)程主要設(shè)備包括砂濾器、活性炭過(guò)濾器、臭氧反應(yīng)池等。經(jīng)過(guò)微污染處理的離心母液水水質(zhì)已經(jīng)得到極大的改善，可被用于園林綠化或作為循環(huán)水使用。

（4） 脫鹽處理。脫鹽過(guò)程包括反滲透及離子交換樹(shù)脂工藝，進(jìn)一步清除水中有機(jī)物。處理指標(biāo)為COD不高于5mg/L，導(dǎo)電率不高于8？S/cm，達(dá)到聚合用水水質(zhì)要求。

在生化處理環(huán)節(jié)，常用的處理技術(shù)包括活性污泥法、生物接觸法和膜生物反應(yīng)器（MBR）三種。其中，活性污泥法采用活性污泥對(duì)離心母液水進(jìn)行處理，處理過(guò)程中，向水體中輸入空氣，以對(duì)廢水中的微生物進(jìn)行培養(yǎng)。在一段時(shí)間后，其中的好氧微生物大量繁殖，產(chǎn)生絮狀沉淀，即所說(shuō)的活性污泥。活性污泥實(shí)質(zhì)為菌膠團(tuán)，具備優(yōu)良的氧化能力和吸附能力，可分解、清除水體中的有機(jī)物。通過(guò)固液分離，污泥循環(huán)回曝氣池，將多余部分排除。生物接觸法同時(shí)具備活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，在生物接觸池完成污水處理過(guò)程。曝氣池中設(shè)有焦炭、塑料蜂窩等填料，沉浸在水體當(dāng)中。利用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部供氧，空氣經(jīng)濾料傳輸至地面，溢出后促使廢水經(jīng)過(guò)濾料從上而下流動(dòng)。生物膜在氣流的作用下發(fā)生攪動(dòng)，帶來(lái)更優(yōu)的凈化效果。膜生物反應(yīng)器是一種將膜處理與生物處理相結(jié)合的新型處理技術(shù)。在該技術(shù)流程中，以往的二次沉淀池被生物膜所取代，保證生物反應(yīng)器中活性污泥的濃度，其設(shè)施占地面積更小。膜生物反應(yīng)器借助沉浸在好氧生物池中的膜組件，分離水體中的大分子有機(jī)物，對(duì)離心母液水進(jìn)行深層處理。

1.2.2膜處理技術(shù)

膜處理技術(shù)相對(duì)較新，經(jīng)膜處理后，70%以上的離心母液水能夠達(dá)到聚合用水的要求，其余部分可通過(guò)污水處理流程實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。膜處理技術(shù)的核心工藝為反滲透和超濾。離心母液水經(jīng)預(yù)處理降溫至室溫水平后，經(jīng)過(guò)斜板沉降及空氣氣浮處理清除其中大部分油脂，促使聚氯乙烯顆粒與引發(fā)劑分離。在超濾池中首先經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)行初步過(guò)濾，清除水中懸浮顆粒，然后在通過(guò)超濾膜清除其中大分子有機(jī)物，進(jìn)入反滲透池做進(jìn)一步的過(guò)濾。經(jīng)過(guò)多次過(guò)濾處理的離心母液水中有機(jī)物的濃度過(guò)高，需進(jìn)行生化處理。經(jīng)膜處理技術(shù)處理后的離心母液水PH值一般在7～8，渾濁度降低至5mg/L以下。

2聚氯乙烯行業(yè)離心母液水處理優(yōu)化方法

2.1離心母液水處理工藝流程

現(xiàn)有的生化處理技術(shù)已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)離心母液水的一次循環(huán)使用，節(jié)能減排效果顯著。但一次循環(huán)還不能將離心母液水的綜合效益挖掘到最大，因此決定對(duì)傳統(tǒng)生化處理工藝流程進(jìn)行創(chuàng)新和延伸，對(duì)經(jīng)過(guò)生化處理的離心母液水進(jìn)行臭氧、活性炭及離子交換處理。在生化處理及多重過(guò)濾之后，借助臭氧進(jìn)一步分解水中的高分子有機(jī)物，然后通過(guò)活性炭吸附進(jìn)入到離子交換環(huán)節(jié)，降低水體的導(dǎo)電率。處理達(dá)標(biāo)后的離心母液水再次回到聚合釜中。

2.1.1預(yù)處理

在初沉池進(jìn)行自然沉降，清除離心母液水中的聚氯乙烯懸浮顆粒及其他可沉降物質(zhì)。優(yōu)選平流沉淀方式，將固態(tài)物質(zhì)沉降至池底，統(tǒng)一轉(zhuǎn)移至污泥斗中，再利用提升泵輸送至污泥池。增設(shè)預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池，對(duì)污水水質(zhì)進(jìn)行初步調(diào)整確保后續(xù)處理裝置中污水水質(zhì)均勻。在冷卻塔完成降溫處理，選用高溫型圓形逆流式，使水溫降低至35℃左右。

2.1.2水解酸化

利用水解酸化菌分解離心母液水中的大分子難降解物質(zhì)，提高其可生化性，以保證后期生化處理效果。水解酸化池配備填料裝置，調(diào)節(jié)池中污泥的濃度，對(duì)處理效果進(jìn)行控制。結(jié)合處理情況，選擇在池中添加NP營(yíng)養(yǎng)鹽，確保微生物維持正常的新陳代謝狀態(tài)。

2.1.3生物接觸

離心母液水以既定流速通過(guò)生物處理池填料上的生物膜，使水體與生物膜充分接觸，清除其中有機(jī)物。此外，還可選用曝氣方式，為微生物供養(yǎng)。生物接觸處理方式的優(yōu)點(diǎn)在于，浸沒(méi)在污水中的填料面積大、縫隙率高，能夠附著大量微生物，且基質(zhì)流入、代謝物流出、生物膜更新脫落等均可正常進(jìn)行，能夠始終保持生物膜的活性，提高生化反應(yīng)速率，同時(shí)具備生物濾池和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。

2.1.4二次沉降

經(jīng)生化處理的離心母液水中微生物老化形成活性污泥，通過(guò)二次沉降進(jìn)行固液分離。沉降后的污水存儲(chǔ)在中間水池中，再被提升泵傳輸至介質(zhì)過(guò)濾池開(kāi)展下一步處理。

2.1.5過(guò)濾處理

在石英砂過(guò)濾池完成細(xì)小懸浮物的清除，降低水體渾濁度，并進(jìn)一步去除生化處理未處理完全的COD和BOD等有害物質(zhì)。石英砂過(guò)濾池每間隔一段時(shí)間進(jìn)行反清洗作業(yè)，將反清洗水排放至調(diào)節(jié)池中。進(jìn)入多介質(zhì)過(guò)濾器，清除水中懸浮物及膠體。

2.1.6臭氧及活性炭處理

臭氧和活性炭處理為深化處理環(huán)節(jié)。臭氧發(fā)生器釋放O3，在反應(yīng)器對(duì)水體中剩余的COD進(jìn)行氧化反應(yīng)。然后將水體泵送至活性炭過(guò)濾器，吸附水中剩余的雜質(zhì)和有機(jī)物。該階段后，水體中的COD濃度低于10mg/L，存放在清水池當(dāng)中。

2.1.7離子交換

使用羅門(mén)哈斯離子交換技術(shù)，控制出水質(zhì)量為COD<3mg/L，導(dǎo)電率<1？S/cm。

2.2離心母液水處理技術(shù)創(chuàng)新

2.2.1添加多介質(zhì)過(guò)濾器

多介質(zhì)過(guò)濾器顧名思義采用多種過(guò)濾介質(zhì)，當(dāng)渾濁度較高的廢水以一定流速經(jīng)過(guò)過(guò)濾器時(shí)，其中的懸浮物質(zhì)被有效吸附清除。在整個(gè)離心母液水處理過(guò)程的后半段增加多介質(zhì)過(guò)濾器，能夠清除沉淀過(guò)程無(wú)法清除的細(xì)微顆粒、細(xì)菌等物質(zhì)。一般而言，多介質(zhì)過(guò)濾器的懸浮物處理效果可達(dá)到80%以上，其出水懸浮顆粒的濃度不超過(guò)10mg/L。使用該過(guò)濾器時(shí)需注意定期進(jìn)行反洗作業(yè)，并將反洗廢水集中到廢水收集池，重新進(jìn)入預(yù)處理階段，實(shí)現(xiàn)反洗水的循環(huán)利用。

2.2.2添加臭氧處理池

經(jīng)處理的離心母液水中還可能存有一定的細(xì)菌，傳統(tǒng)工藝中常用次氯酸、二氧化氯等物質(zhì)進(jìn)行消毒，氯離子濃度的增加也對(duì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。使用臭氧消毒技術(shù)能夠在清除水體細(xì)菌的同時(shí)，進(jìn)一步降低水中COD及BOD，達(dá)到更好的處理效果。

3離心母液水處理優(yōu)化方法實(shí)踐評(píng)估

3.1數(shù)據(jù)采集

以上離心母液水處理流程投入運(yùn)行后，對(duì)預(yù)處理階段、生化處理階段及后期過(guò)濾階段的離心母液水處理情況進(jìn)行監(jiān)督，連續(xù)觀察4d，采集相關(guān)數(shù)據(jù)。

預(yù)處理階段，分別采集進(jìn)水及調(diào)節(jié)池處的COD數(shù)據(jù)，進(jìn)水處數(shù)據(jù)為366.11、338.25、323.87、367.80mg/L，調(diào)節(jié)池?cái)?shù)據(jù)為336.53、308.56、295.17、337.69mg/L。過(guò)程中COD降幅保持在8.08%～8.86%。

水解酸化階段，水解酸化池出口處檢測(cè)到的COD分別為292.42、269.36、248.85、291.41mg/L，降幅保持在12.70%～15.69%。另外，水解酸化池出口位置的ρ（SS）分別為104.68、99.85、99.56、86.75mg/L，相較于調(diào)節(jié)池，最大降幅達(dá)到33.27%。

在生物接觸處理之后，水解酸化池出口位置檢測(cè)到的COD降幅分別在78.86%、76.77%、78.35%、77.59%，降幅明顯。二次沉降池出口檢測(cè)到的BOD降幅分別為82.67%、86.33%、83.78%、84.17%。

回收池與沉淀池間ρ（SS）降幅分別為85.67%、87.08%、85.54%、83.93%。

3.2效果評(píng)估

對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過(guò)程的離心母液水處理平均情況進(jìn)行分析，進(jìn)水處離心母液水的COD、BOD、ρ（NH3-N）、ρ（SS）濃度分別為339.8、80、10、150mg/L，在經(jīng)過(guò)整個(gè)處理流程之后，出水口以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化為48、10、4、9mg/L。

以上數(shù)據(jù)能夠證明，預(yù)處理階段對(duì)離心母液水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整及水解酸化處理后，水體的可生化性顯著提升。多介質(zhì)過(guò)濾器的添加提高了水體中懸浮物的清除率，整個(gè)工藝流程離心母液水處理能力及效果顯著提升，出口水質(zhì)穩(wěn)定。以臭氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的氯離子進(jìn)行水殺菌消毒，經(jīng)處理的廢水完全符合循環(huán)用水要求，企業(yè)聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中水資源的消耗量大大降低。同時(shí)，新的離心母液水處理流程運(yùn)行效果穩(wěn)定，操作便捷，也能在一定程度上幫助企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本。

4結(jié)論

本文對(duì)聚氯乙烯行業(yè)離心母液水處理現(xiàn)狀及其創(chuàng)新處理方案進(jìn)行分析，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，新的處理工藝流程水質(zhì)提升效果更佳，能夠真正實(shí)現(xiàn)離心母液水的循環(huán)利用。離心母液水處理創(chuàng)新工藝推廣面臨的主要阻礙為前期投入過(guò)高，但以目前純水生產(chǎn)成本進(jìn)行計(jì)算，引入新工藝2年左右即可收回前期投入成本，環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益明顯，值得大面積推廣。

收稿日期：2020-01-06

作者簡(jiǎn)介：張成玉（1974—），男，甘肅臨澤人，大專(zhuān)，工程師，研究方向：氯堿和聚氯乙烯行業(yè)。