PVC母液水处理装置的研发及应用

2010-09-07杨秀岭李玉强王继彦常炳杰常青桑来亮

中国氯碱 2010年8期

关键词：母液臭氧生化

杨秀岭，李玉强，王继彦，常炳杰，常青，桑来亮

（山东新龙集团聚氯乙烯有限公司，山东寿光262709）

PVC母液水处理装置的研发及应用

杨秀岭，李玉强，王继彦，常炳杰，常青，桑来亮

（山东新龙集团聚氯乙烯有限公司，山东寿光262709）

阐述了生化加臭氧方式处理回用PVC母液水的技术，总结了工艺的调试及运行过程。关键词：PVC；母液；生化；废水治理；臭氧

PVC生产中离心母液量大、COD含量高，且有一定的腐蚀性，不进行处理无法直接回用，直接排放不仅对环境造成影响，而且造成水资源的极大浪费。山东新龙集团12万t/a聚氯乙烯装置每年产生离心母液近50万t，经简单处理，能够回收利用很少一部分，大部分母液水因无法回收利用而排放到污水处理厂，不但造成极大的浪费，还要缴纳排污费。该集团对离心母液水的处理加大研发与技改投入，与某科研单位联合研发母液水处理装置，经处理后的水完全用于聚合生产用水。该项目设计母液处理量为1 600m3/d，调试投用后达到了预期的目的。

1 母液水处理方法

母液水来自聚合干燥工段离心分离液，成分比较复杂，有机大分子含量高，其中PVC颗粒及聚乙烯醇尤其多，是处理的重点。目前，处理母液主要有以下几种工艺。

（1）膜法（超滤膜+反渗透膜）

该工艺能将母液水深度处理，可作为聚合加料用水或冲洗用水。但该装置投资大，估价在1 200万元左右，运行成本高，每处理1m3母液费用为4.9元左右。并且膜的寿命短，3年需更换一次，运行维护复杂，要经常对膜进行化学清洗，每次清洗费用在3 000元左右。

（2）生物膜法

该法采用接触氧化和水解酸化的生化工艺，投资相对较小（约400万元），缺点是单一采用生物膜法处理过的母液水达不到聚合加料用脱盐水要求，COD含量为60mg/L左右，只能用作冲洗用水或补充循环水使用，降低了回用价值。

（3）生物膜+臭氧法

该法选用生化处理与臭氧处理相结合的技术，对母液废水进行深度处理，成为聚合加料用脱盐水。该工艺投资小，土建、设备总共投资530万元左右。运行成本低，当日处理600m3母液时，约1.72元/m3，日处理母液1 600m3，成本可降至1.47元/m3。运行简单易维护。该公司现采用此技术处理母液水。

2 处理工艺说明

离心后的母液水先经过母液料回收装置除去残留树脂，再通过热量回用装置使母液水温度从约72℃降至40℃以下，然后经过混凝沉淀池，在药剂的作用下降低有机物含量，再经水解厌氧池，接触氧化池、臭氧池等设施进行生化处理，通过保安设施，达到地表三类水标准，最后进入阴阳床处理成脱盐水。工艺简图见图1。

3 系统调试

（1）接种菌种

接种菌种是指利用微生物生物消化功能的工艺单元，主要有水解、厌氧、好氧工艺单元，接种是对上述单元而言的。

（2）驯化培养

微生物生长条件不能发生骤然的变化，要有一个适应过程，母液水处理中微生物驯化过程需要2个月才能完成。

（3）正常运行

在微生物驯化完成后，系统即可逐步加大进水量，此时应注意观察微生物生长情况，进入正常运行阶段。

4 运行效果

通过连续运行，证实该工艺在处理母液水回用中效果非常好，母液原水水质见表1。经过生化、臭氧处理后水质见表2。经过生化，臭氧处理后，水质已超过地表三类水标准，再通过阴阳床处理后即可达到聚合用脱盐水标准。最终回用水水质见表3。

自2009年5月29日至6月28日，PVC母液回用工程总进水量11 354m3，总出水时10 648m3。平均日进水量378.5m3，平均日出水量354.9m3；进水、出水平均pH值分别为6.5和6.8；进水、出水平均COD分别为129.4mg/L和15.18mg/L；出水悬浮物含量为0.12mg/L。

表1 母液原水水质

表2 处理后出水水质

表3 深度处理系统出水水质（回用水指标）

母液水处理池出水指标情况见表4。

表4 母液水处理池出水指标情况

表4数据表明，生化处理后氨氮出水指标高于设计指标。原因是聚合生产过程中添加的碳酸氢铵残留使母液水中含有氨氮，生产过程中产生的含氮有机物在经过厌氧、好氧的处理，在氨化细菌的作用下转化为氨氮，致使氨氮超标，经过阴阳床处理后出水氨氮质量浓度为0.064mg/L，不影响回用水水质，完全达到聚合生产用水的要求。

5 成本分析

2009年6月成本分析如下。

（1）营养补充

葡萄糖补充折2 630元；

回用水吨水量消耗折0.25元/t。

（2）电耗

电表一，11 616 kW·h；电表二，11 664 kW·h；电表三，3 208 kW·h。

回用吨水耗电折1.42元/t。

（3）药剂

药剂1花费60.8元；药剂2花费480元。

回用吨水平均消耗0.05元/t。

（4）吨水处理成本0.25+1.42+0.05=1.72元。

该成本为每天处理母液600m3时的成本，当处理量增加到1 600m3时，营养剂葡萄糖可以不再添加，这时，吨水成本还能降低0.25元。因此，当该工程满负荷运转时，吨水成本为1.47元。

6 运行中存在的问题

进水、出水的pH值略低。可引入少量碱性水调节，或投加碱性物质。

母液水经处理后用于聚合生产，产出的PVC质量未受任何影响，2007年7月8日生产并检验的PVC成品分析报告单见表5。

7 工艺特点

（1）处理效果稳定可靠。本工艺针对PVC母液中污染物的难降解特点，采用生化+臭氧方法加以去除。混凝沉淀池去除悬浮物和胶体，降低进水COD，水解酸化、臭氧强化提高进水的可生化性，两级接触氧化保证生物降解的稳定性，保安设施可保证回用脱盐水的良好水质。

表5 PVC成品分析报告单

（2）抗冲击负荷能力强。生化系统的池容较大，可使进水浓度和抑制性物质含量迅速降低。接触氧化工艺保证了较高的生物量，使系统具备较强的抗冲击负荷能力。生化池空气量（溶解氧）由各池体风管入口处的阀门控制，以提供合适的空气量，防止曝气不足而厌氧，或过度曝气而细菌自身氧化分解。

（3）该技术中的创新有以下几点。a.引入臭氧氧化技术。无论是双膜法还是单纯的生化法都不能彻底地把母液水中的大分子链完全分解，生化+臭氧方法在好氧反应前后都加入了臭氧反应区，能最大限度地打断大分子链，COD含量最小达到3.9mg/L。b.采用了“母液料在线回收”、“热量再利用”、“臭氧处理”和“离子交换床处理”相结合的整套聚氯乙烯母液废水全回用聚合釜工艺。工艺使用了该公司专利《一种聚氯乙烯母液废水处理回用的方法》。c.采用了“母液料回收罐”装置，无动力，回收率超过98%。在系统中使用了公司的专利《一种聚氯乙烯母液树脂回收装置》。投入该装置后，母液中含有的少量PVC颗粒能在线回收，回收率达到98%，大大方便了母液的后续处理。d.可实现母液废水全回用聚合釜而对产品质量没有任何影响。目前，众多厂家都把处理后的母液用于循环水补水、汽提塔及聚合釜的冲洗水或乙炔用水，用于聚合加料用水的厂家很少。此技术能把母液水深度处理后用作聚合加料用水且不对产品质量造成任何影响，大大提高了母液回用的价值。