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在氯堿生產(chǎn)中,離心母液廢水屬較難處理的有機(jī)廢水,次氯酸鈉廢水、含汞廢水屬較難處理的無機(jī)廢水,各類含鹽廢水雖然處理工藝簡(jiǎn)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(shí)業(yè)有限公司主要以生產(chǎn)燒堿和聚氯乙烯(PVC)為主,其生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為10萬t / a離 子 膜燒堿、12萬t / a電 石 法PVC;同時(shí),還 配 套2 000 t/d的 水 泥 熟料 生 產(chǎn) 線。針 對(duì) 以上幾類廢水,該公司在項(xiàng)目建設(shè)初期對(duì)其處理工藝及 回 用 措 施 的 選 擇,在同行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了實(shí)地考察,并結(jié)合本公司整個(gè)化工生產(chǎn)工藝,確定了最終的處理方案及回用措施。通過實(shí)際運(yùn)行,收到了較好的節(jié)能減排及環(huán)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(chǎn)過程中,產(chǎn) 生 大量的 離 心 母液廢水,其水量為65 m3/ h左右。水質(zhì)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(fā)劑、終止劑、消泡劑、防粘釜?jiǎng)┑鹊臍埓嫖铮瑢?于具有較高生物毒性、難以生物降解的有機(jī)廢水。由于這部分水回用價(jià)值非常高,對(duì)其處理后出水的CODCr要 求較嚴(yán) 格,因此處理方案的選擇非常關(guān)鍵,其設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。
1.2工藝選擇及回用措施目前國內(nèi)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(duì)使 用 此2種工藝的國內(nèi)氯堿生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了考察,了解了各自的運(yùn)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(yù) 處 理-超 濾-反 滲透”。該方法只是對(duì)廢水進(jìn)行了簡(jiǎn)單的機(jī)械過濾,離心母液廢水中的有機(jī)物并沒有有效去除,而是被轉(zhuǎn)移至反滲透濃水中進(jìn)一步濃縮,對(duì)水體的污染依然存在,還需進(jìn)一步做環(huán)保處理。采用超濾及反滲透對(duì)母液廢水進(jìn)行處理,運(yùn)行初期效果較好,出水水質(zhì)可達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)的要求。但運(yùn)行一段時(shí)間后,由于母液中殘留的各種助劑對(duì)膜有極強(qiáng)的污染作用,很快會(huì)對(duì)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(jīng)過對(duì)使用該工藝的企業(yè)進(jìn)行考察,了解到該工藝運(yùn)行不穩(wěn)定、出 水 水 質(zhì) 波 動(dòng) 較 大,雖然設(shè)置了預(yù)處理設(shè)施,但是反滲透膜及超濾膜堵塞的情況經(jīng)常發(fā)生,且運(yùn)行成本較高,在環(huán)保上也不能完全達(dá)標(biāo)。
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(yùn) 行 費(fèi) 用 低、水 回 收 率高、環(huán)保上能夠完全達(dá)標(biāo)。通過對(duì)內(nèi)蒙古某化工有限公司、天津某公司等氯堿生產(chǎn)企業(yè)離心母液廢水處理情況的考察,并結(jié)合永銀化工實(shí)際情況,最終確定選用生化法對(duì)其進(jìn)行處理。其工藝流程如圖1所示。
生產(chǎn)過 程 中PVC裝置排出的離心母液廢水經(jīng)冷卻塔由65 °C降溫至30 °C,通過重力自流入初沉池和兩級(jí)生化池。兩級(jí)生化反應(yīng)池包括水解池和好氧池2個(gè)部分,采用彈性立體填料,水解池出水進(jìn)入好氧池,好氧池為并聯(lián)4組池體。兩級(jí)生化池總水力停留時(shí)間為35 h,水解池停留時(shí)間為15 h,好氧池停留時(shí)間為20 h,溶解氧質(zhì)量濃度維持在2. 5~3.5mg / L,運(yùn)行期間每小時(shí)向池內(nèi)投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷酸氫二銨溶液5.83 L;出水經(jīng)三角堰收集進(jìn)入混凝反應(yīng)池,每小時(shí)投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %的PAC 2.5 kg、0. 5%的PAM 0.07 kg后,進(jìn)入沉淀池進(jìn)一步去除生化后的SS,沉淀池出水經(jīng)中間水池泵入無閥過濾器,然后進(jìn)入回用池,經(jīng)泵輸送至循環(huán)水塔下水池,作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。無閥過濾器的反沖洗水自流進(jìn)入反沖洗廢水池,由泵提升進(jìn)入生化池進(jìn)行再次處理。離心母液廢水處理工藝的監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。
從表2可知,出水CODCr濃度低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,去除率達(dá)86.7%,出 水滿足GB / T19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中的要求。電導(dǎo)率升高主要是由處理過程中加入的營養(yǎng)鹽及水處理藥劑引起的,但對(duì)回用于循環(huán)水系統(tǒng)影響不大。該處理裝置運(yùn)行出水達(dá)標(biāo)后,年減少CODCr排放 量99.2t;節(jié) 約水資 源32萬m3;若 一次水 費(fèi) 用按1.3元/ m3計(jì) 算,使用該裝置年節(jié)約水資源費(fèi)用41.6萬元。
2次氯酸鈉廢水
2.1水質(zhì)特性次氯酸鈉廢水是清凈配置工序產(chǎn)生的廢水,由于 電 石 內(nèi) 有 雜 質(zhì),產(chǎn)生的粗乙炔氣常含有硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)氣體,雜質(zhì)的去除采用次氯酸鈉溶液清凈工藝,利用次氯酸鈉的強(qiáng)氧化性質(zhì),除去硫化氫、磷化氫等雜質(zhì),因此產(chǎn)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(shè) 計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表3所示。
2.2工藝選擇及回用措施一般氯堿企業(yè)將此部分水排入電石渣漿中進(jìn)行再次循環(huán)利用,永銀化工為了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),消耗PVC生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電石渣,配套建有水泥熟料 生 產(chǎn) 線。電石渣制水泥要求電石渣中Cl-的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.02%,而原有乙炔清凈工藝中產(chǎn)生的次氯酸鈉廢水進(jìn)入發(fā)生器后使電石渣中的Cl-的 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 達(dá) 到2.0%以 上,如果這部分水進(jìn)入電石渣中,其中 的Cl-將影響水泥熟料的質(zhì)量,若 直接排放對(duì)環(huán)境危害較大,不符合環(huán)保要求,為此該公司決定將此部分廢水進(jìn)行單獨(dú)處理。由于廢水具有一定的氧化性,不利于微生物的生長(zhǎng)繁殖,不適合采用生化法處理,最終確定采用物理化學(xué)方法進(jìn)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(jī)物乙炔氣;出水經(jīng)冷卻塔降到常溫后自流入pH值 調(diào)節(jié)池1,并投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15%與10%的HCl、NaOH溶 液,將原水pH值 調(diào)節(jié)至5 ~6;pH值調(diào)節(jié)池1出水流入氧化池,氧化池中 投 加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2溶液,投加量為12.5~ 33.3L/ h,經(jīng)攪拌與廢水充分混合、反應(yīng),將廢水中低價(jià)態(tài)的磷酸鹽氧化成高價(jià)態(tài)的正磷酸鹽;氧化池出水進(jìn)入pH值調(diào)節(jié)池2,通過投加酸堿將pH值調(diào)節(jié)至6 ~9后進(jìn)入除磷池,與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的FeSO4溶液反應(yīng)(投加量為12.5~ 33.3 L / h),將水中的正磷酸根轉(zhuǎn)化為沉淀物,進(jìn)而在沉淀 池 中 除 去;沉淀池出水進(jìn)入中和池,在其中將pH值調(diào)節(jié)至6 ~9,并自流進(jìn)入中間水池;通過二級(jí)提升泵將中間水池中的廢水提升進(jìn)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(jīng)管廊輸送至廠區(qū)淡鹽水返井槽。次氯酸鈉廢水處理工藝的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果如表4所示。
從表4可 知,出水指 標(biāo) 滿 足GB 8978—1996《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。該處理裝置設(shè)計(jì)處理水量25 m3/ h,正 常15 m3/ h,按 滿負(fù)荷年運(yùn)行8 000h,采鹵用一次水價(jià)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(jié)省水資源費(fèi)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(huán)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(huán)排污水循環(huán)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(shí)還含有水質(zhì)穩(wěn)定劑,不適合用來進(jìn)行綠化。此部分廢水經(jīng)處理后可進(jìn)行回用,但該公司考慮到直接進(jìn)行處理增加投資費(fèi)用,通 過 結(jié) 合 整 個(gè)PVC生產(chǎn)工藝,將該部分廢水直接回用于乙炔發(fā)生,不僅合理利用了水資源而且減少了建設(shè)費(fèi)用。
3.2.2反滲透濃水脫鹽水裝置反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生的濃水主要特點(diǎn)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(jù)乙炔發(fā)生裝置及采鹵用水對(duì)水質(zhì)的要求,該公司將此部分水回用至淡鹽水系統(tǒng)返井回灌鹽層進(jìn)行采鹵,同時(shí)還可回用于乙炔發(fā)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(qū)污水處理站綜合廢水處理單元進(jìn)行綜合處理,經(jīng) 調(diào) 節(jié)、酸 堿 中 和,加PAC、PAM混凝反應(yīng)、沉淀、過濾處理合格后回用于淡鹽水系統(tǒng),做為采鹵用水。其工藝流程如圖3所示。
3.3產(chǎn)生的效益循環(huán)水系統(tǒng)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(huán)水系統(tǒng)后可將排污量降 至40 m3/ h,直接用于乙炔發(fā)生可節(jié)約一次水量32萬m3/a,按1.3元/ m3計(jì) 算,可節(jié)約 水 資 源 費(fèi)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(jié)約水資源費(fèi)55.12萬元/a。綜合廢水設(shè)計(jì)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(tǒng)返回淡鹽水槽進(jìn)行 采 鹵,按裝置每年滿負(fù)荷運(yùn)行8 000h,采 鹵用一次水 價(jià) 格1.3元/ m3,則可回收利用水資源36萬m3/a,節(jié)約水資源費(fèi)用46.8萬元/a。4生活污水處理工藝及回用措施廠區(qū)生活污水經(jīng)管道收集后進(jìn)入污水處理裝置生活污水單元,經(jīng)預(yù)處理后由提升泵提升進(jìn)入一體化AO設(shè)備;一體化AO設(shè)備的主要作用是去除污水中的CODCr、BOD5,并進(jìn)行脫氮除磷。絕大部分CODCr、BOD5在 此進(jìn)行 降 解,N、P也 在此得 到 去除。通過鼓風(fēng)機(jī)向一體化AO設(shè)備的二級(jí)罐和三級(jí)罐中通入壓縮空氣,進(jìn) 行攪拌 和 供 氧;在 一 體 化AO設(shè)備的三級(jí)罐中設(shè)置硝化液回流泵,強(qiáng)化 脫 氮效果;一體化AO設(shè)備出水自流進(jìn)入沉淀池,沉淀池上清液進(jìn)入消毒池;在消毒池中投加次氯酸鈉消毒劑進(jìn) 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(jìn)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(shè) 計(jì) 水 量 為20 m3/ h,來 水中CODCr的質(zhì)量濃度約為350 mg/L,按裝置每年滿負(fù)荷運(yùn)行8 000h,則減少CODCr排放量約70t/a。
5含汞廢水的處理VCM轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)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(qiáng),結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn),采用以下措施分別對(duì)兩股含汞廢水進(jìn)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(nèi)停留一段時(shí)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(jīng)高位槽進(jìn)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(zhì)透明度> 85%)再經(jīng)過活 性 炭過濾器吸附達(dá)標(biāo)(ρ(汞)≤0.05 mg /L)后 排入清 水池,清水池內(nèi)的水返回到抽觸媒真空泵循環(huán)使用,含汞鋸末集中送到專業(yè)汞處理公司進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(dá)到 一 次 穩(wěn) 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(jié)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(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但是在實(shí)際生產(chǎn)中仍存在以下問題需進(jìn)一步研究探討:
①離心母液廢水內(nèi)難降解物質(zhì)主要是在聚合過程中添加的各類助劑、引 發(fā) 劑、PVA等,此部分水處理達(dá)標(biāo)后回用于循環(huán)水系統(tǒng),長(zhǎng)期使用是否使循環(huán)水系統(tǒng)滋生微生物、粘泥,對(duì)換熱設(shè)備有無影響,需在生產(chǎn)過程中不斷監(jiān)測(cè);
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(huán)使用,其中的重金屬離子是否會(huì)富集,對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)是否有影響還需進(jìn)一步觀察。
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