引言
在氯堿生產中,離心母液廢水屬較難處理的有機廢水,次氯酸鈉廢水、含汞廢水屬較難處理的無機廢水,各類含鹽廢水雖然處理工藝簡單,但是由于其鹽分含量高,廢水的回收利用存在一定的局限性。河南永銀化工實業有限公司主要以生產燒堿和聚氯乙烯(PVC)為主,其生產裝置設計生產能力為10萬t / a離 子 膜燒堿、12萬t / a電 石 法PVC;同時,還 配 套2 000 t/d的 水 泥 熟料 生 產 線。針 對 以上幾類廢水,該公司在項目建設初期對其處理工藝及 回 用 措 施 的 選 擇,在同行業內進行了實地考察,并結合本公司整個化工生產工藝,確定了最終的處理方案及回用措施。通過實際運行,收到了較好的節能減排及環保效果。
1離心母液廢水
1.1離心母液廢水特性在PVC樹脂生產過程中,產 生 大量的 離 心 母液廢水,其水量為65 m3/ h左右。水質特征為:水量大,硬 度、含 鹽 量 低,濁 度 高。主 要 污 染 因 子 為PVC聚合過程中添加的單體、分散劑、引發劑、終止劑、消泡劑、防粘釜劑等的殘存物,屬 于具有較高生物毒性、難以生物降解的有機廢水。由于這部分水回用價值非常高,對其處理后出水的CODCr要 求較嚴 格,因此處理方案的選擇非常關鍵,其設計進、出水水質如表1所示。
1.2工藝選擇及回用措施目前國內常用的處理方法主要有生化法和雙膜法。在確定該股廢水核心處理工藝的前期階段,對使 用 此2種工藝的國內氯堿生產企業進行了考察,了解了各自的運行狀況并分別做了比較與分析。
1.2.1膜法處理膜法處理核心工藝為“預 處 理-超 濾-反 滲透”。該方法只是對廢水進行了簡單的機械過濾,離心母液廢水中的有機物并沒有有效去除,而是被轉移至反滲透濃水中進一步濃縮,對水體的污染依然存在,還需進一步做環保處理。采用超濾及反滲透對母液廢水進行處理,運行初期效果較好,出水水質可達到回用水標準的要求。但運行一段時間后,由于母液中殘留的各種助劑對膜有極強的污染作用,很快會對超濾膜、反滲透膜造成不可逆污染,無法反洗再生,需重新更換超濾或反滲透膜。經過對使用該工藝的企業進行考察,了解到該工藝運行不穩定、出 水 水 質 波 動 較 大,雖然設置了預處理設施,但是反滲透膜及超濾膜堵塞的情況經常發生,且運行成本較高,在環保上也不能完全達標。
1.2.2生化法處理生化法的核心工藝主要采用“水解酸化-接觸氧化”,該方法處理效果好,運 行 費 用 低、水 回 收 率高、環保上能夠完全達標。通過對內蒙古某化工有限公司、天津某公司等氯堿生產企業離心母液廢水處理情況的考察,并結合永銀化工實際情況,最終確定選用生化法對其進行處理。其工藝流程如圖1所示。
生產過 程 中PVC裝置排出的離心母液廢水經冷卻塔由65 °C降溫至30 °C,通過重力自流入初沉池和兩級生化池。兩級生化反應池包括水解池和好氧池2個部分,采用彈性立體填料,水解池出水進入好氧池,好氧池為并聯4組池體。兩級生化池總水力停留時間為35 h,水解池停留時間為15 h,好氧池停留時間為20 h,溶解氧質量濃度維持在2. 5~3.5mg / L,運行期間每小時向池內投加質量分數為10%的磷酸氫二銨溶液5.83 L;出水經三角堰收集進入混凝反應池,每小時投加質量分數為10 %的PAC 2.5 kg、0. 5%的PAM 0.07 kg后,進入沉淀池進一步去除生化后的SS,沉淀池出水經中間水池泵入無閥過濾器,然后進入回用池,經泵輸送至循環水塔下水池,作為循環水系統的補充水。無閥過濾器的反沖洗水自流進入反沖洗廢水池,由泵提升進入生化池進行再次處理。離心母液廢水處理工藝的監測結果如表2所示。
從表2可知,出水CODCr濃度低于設計標準值,去除率達86.7%,出 水滿足GB / T19923—2005《城市污水再生利用工業用水水質》中的要求。電導率升高主要是由處理過程中加入的營養鹽及水處理藥劑引起的,但對回用于循環水系統影響不大。該處理裝置運行出水達標后,年減少CODCr排放 量99.2t;節 約水資 源32萬m3;若 一次水 費 用按1.3元/ m3計 算,使用該裝置年節約水資源費用41.6萬元。
2次氯酸鈉廢水
2.1水質特性次氯酸鈉廢水是清凈配置工序產生的廢水,由于 電 石 內 有 雜 質,產生的粗乙炔氣常含有硫化氫、磷化氫等雜質氣體,雜質的去除采用次氯酸鈉溶液清凈工藝,利用次氯酸鈉的強氧化性質,除去硫化氫、磷化氫等雜質,因此產生的廢水中磷化物、硫 化 物、SS、氯 化物濃 度 較 高,且 含 有 約0.01%的 次氯酸 鈉,使廢水具有一定的氧化性,其 設 計進、出水水質如表3所示。
2.2工藝選擇及回用措施一般氯堿企業將此部分水排入電石渣漿中進行再次循環利用,永銀化工為了發展循環經濟,消耗PVC生產過程中產生的電石渣,配套建有水泥熟料 生 產 線。電石渣制水泥要求電石渣中Cl-的 質量分數小于0.02%,而原有乙炔清凈工藝中產生的次氯酸鈉廢水進入發生器后使電石渣中的Cl-的 質量分數 達 到2.0%以 上,如果這部分水進入電石渣中,其中 的Cl-將影響水泥熟料的質量,若 直接排放對環境危害較大,不符合環保要求,為此該公司決定將此部分廢水進行單獨處理。由于廢水具有一定的氧化性,不利于微生物的生長繁殖,不適合采用生化法處理,最終確定采用物理化學方法進行處理。其處理工藝流程如圖2所示。
該裝置主要采用“氧化處 理-沉淀-過濾”工藝。次氯酸鈉廢水通過氣提塔的分離作用去除廢水中的主要有機物乙炔氣;出水經冷卻塔降到常溫后自流入pH值 調節池1,并投加質量分數分別為15%與10%的HCl、NaOH溶 液,將原水pH值 調節至5 ~6;pH值調節池1出水流入氧化池,氧化池中 投 加質量分數為30%的H2O2溶液,投加量為12.5~ 33.3L/ h,經攪拌與廢水充分混合、反應,將廢水中低價態的磷酸鹽氧化成高價態的正磷酸鹽;氧化池出水進入pH值調節池2,通過投加酸堿將pH值調節至6 ~9后進入除磷池,與質量分數為20%的FeSO4溶液反應(投加量為12.5~ 33.3 L / h),將水中的正磷酸根轉化為沉淀物,進而在沉淀 池 中 除 去;沉淀池出水進入中和池,在其中將pH值調節至6 ~9,并自流進入中間水池;通過二級提升泵將中間水池中的廢水提升進入活性炭過濾罐,去除多余的氧化劑及部分剩余沉淀物,過濾后的出水排入清水池;清水池出水經管廊輸送至廠區淡鹽水返井槽。次氯酸鈉廢水處理工藝的水質監測結果如表4所示。
從表4可 知,出水指 標 滿 足GB 8978—1996《綜合污水排放標準》中的二類一級標準要求。該處理裝置設計處理水量25 m3/ h,正 常15 m3/ h,按 滿負荷年運行8 000h,采鹵用一次水價格1. 3元/ m3,回用至淡鹽水槽返井采鹵后,可減少CODCr排放量約12t/a;減少廢水排放量12萬m3/a,節省水資源費用15. 6萬元/a。
3含鹽廢水
3.1含鹽廢水的來源含鹽廢水主要包含循環排污水、反 滲 透 濃 水、螯合樹脂塔再生廢液、脫鹽水站混床酸堿再生廢水、一次鹽水膜過濾反洗水等。
3.2各類含鹽廢水的處理及回用措施
3.2.1循環排污水循環排污水屬清凈廢水,排 水 中SS、濁 度、堿度較 高,含鹽量是天然水的3~4倍,同 時還含有水質穩定劑,不適合用來進行綠化。此部分廢水經處理后可進行回用,但該公司考慮到直接進行處理增加投資費用,通 過 結 合 整 個PVC生產工藝,將該部分廢水直接回用于乙炔發生,不僅合理利用了水資源而且減少了建設費用。
3.2.2反滲透濃水脫鹽水裝置反滲透濃水側產生的濃水主要特點為鹽分、鈣鎂離子濃度高,其它污染因子含量非常少,水 量 約53 m3/ h。根據乙炔發生裝置及采鹵用水對水質的要求,該公司將此部分水回用至淡鹽水系統返井回灌鹽層進行采鹵,同時還可回用于乙炔發生裝置,用于制取乙炔氣。
3.2.3綜合廢水螯合樹脂塔再生廢液、脫鹽水站混床酸堿再生廢水、一次鹽水膜反洗水含鹽量均較高,這幾股水通過排水管道輸送至廠區污水處理站綜合廢水處理單元進行綜合處理,經 調 節、酸 堿 中 和,加PAC、PAM混凝反應、沉淀、過濾處理合格后回用于淡鹽水系統,做為采鹵用水。其工藝流程如圖3所示。
3.3產生的效益循環水系統正常排污量為74 m3/ h,處 理合格后的離心母液廢水回用于循環水系統后可將排污量降 至40 m3/ h,直接用于乙炔發生可節約一次水量32萬m3/a,按1.3元/ m3計 算,可節約 水 資 源 費41.6萬元/a。反滲透濃水回用后可減少廢水排放量42.4萬m3/a,節約水資源費55.12萬元/a。綜合廢水設計處理量為80 m3/ h,正 常45 m3/h,此部分水也回用于淡鹽水系統返回淡鹽水槽進行 采 鹵,按裝置每年滿負荷運行8 000h,采 鹵用一次水 價 格1.3元/ m3,則可回收利用水資源36萬m3/a,節約水資源費用46.8萬元/a。4生活污水處理工藝及回用措施廠區生活污水經管道收集后進入污水處理裝置生活污水單元,經預處理后由提升泵提升進入一體化AO設備;一體化AO設備的主要作用是去除污水中的CODCr、BOD5,并進行脫氮除磷。絕大部分CODCr、BOD5在 此進行 降 解,N、P也 在此得 到 去除。通過鼓風機向一體化AO設備的二級罐和三級罐中通入壓縮空氣,進 行攪拌 和 供 氧;在 一 體 化AO設備的三級罐中設置硝化液回流泵,強化 脫 氮效果;一體化AO設備出水自流進入沉淀池,沉淀池上清液進入消毒池;在消毒池中投加次氯酸鈉消毒劑進 行 消 毒,處理后的出水中ρ(CODCr)≤60mg / L,并用泵輸送至離心母液廢水處理單元進行深度處理。生活污水處理工藝流程如圖4所示。生活污 水 設 計 水 量 為20 m3/ h,來 水中CODCr的質量濃度約為350 mg/L,按裝置每年滿負荷運行8 000h,則減少CODCr排放量約70t/a。
5含汞廢水的處理VCM轉化過程中產生的含汞廢水主要為真空抽觸媒廢水及堿洗塔廢水,此部分廢水水量小,但污染性極強,結合生產工藝特點,采用以下措施分別對兩股含汞廢水進行了處理。
5.1抽觸媒含汞廢水的處理將抽觸媒廢水集中排入廢水沉降池,并加入一郭瑞卿:氯堿廢水處理工藝選擇及回用途徑定量明礬溶液助沉并在沉降池內停留一段時間,用泵將沉降處理后的廢水輸送至廢水高位槽,一部分水回到廢水沉降池,另一部分經高位槽進入鋸末過濾 器 除 去 碳 粉 和 大 部 分 汞,鋸末過濾器出水(出 口流量為2.6m3/ h,水質透明度> 85%)再經過活 性 炭過濾器吸附達標(ρ(汞)≤0.05 mg /L)后 排入清 水池,清水池內的水返回到抽觸媒真空泵循環使用,含汞鋸末集中送到專業汞處理公司進行處理,實現了含汞廢水不外排。其處理流程如圖5所示。
5.2堿洗塔含汞廢水的處理堿洗塔廢水排放量約為0.5 t/h,排出的廢水直接進入電石渣漿池。由于電石渣漿中含有S2-,渣漿 溫度較 高(75~85 °C左 右),易與含汞廢水中的Hg2+生 成HgS沉淀物存在渣漿中,達到 一 次 穩 定。這些廢水隨渣漿一起去制水泥工序,從而消除了汞污染。
6結語通過合理地選擇處理工藝及回用措施,廢水得到了較好地處理及回用,并取得了良好的經濟和社會效益。但是在實際生產中仍存在以下問題需進一步研究探討:
①離心母液廢水內難降解物質主要是在聚合過程中添加的各類助劑、引 發 劑、PVA等,此部分水處理達標后回用于循環水系統,長期使用是否使循環水系統滋生微生物、粘泥,對換熱設備有無影響,需在生產過程中不斷監測;
②綜合廢水中含有少量重金屬離子,返回鹵水井采鹵后不斷循環使用,其中的重金屬離子是否會富集,對生產系統是否有影響還需進一步觀察。
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