CN102923888B - 一种电化学处理pvc离心母液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学处理PVC离心母液的方法，PVC离心母液经过冷却降温、电化学处理、沉降气浮、和多介质过滤后大大去除PVC离心母液中的悬浮颗粒和有机物，以确保后续的超滤膜和反渗透膜的回收系统的稳定运行。使用本发明的方法，不需要添加任何化学药剂就可以明显降低PVC离心母液的浊度和其中难降解有机物PVA的含量，可连续操作，反应时间短而高效。

Description

一种电化学处理PVC离心母液的方法
技术领域
本发明涉及有机工业废水的处理和回用，尤其涉及一种电化学处理PVC离心母液的方法和系统。
背景技术
PVC离心母液是PVC生产中的主要废水来源，生产1吨PVC约排出4吨离心母液。PVC离心母液中的无机污染物相对较少，电导率偏低，是一种经过处理后具有很高利用价值的工艺废水。但由于其中含有聚合过程中添加的引发剂、分散剂、终止剂、消泡剂等难降解的有机物，且悬浮颗粒浓度高，因此此类废水的处理难度比较高。
近年来，由于膜技术的迅速发展和广泛工业应用，采用超滤膜和反渗透膜的双膜法结合传统生化、物化等组合工艺正逐渐成为PVC离心母液处理和回用领域的主导工艺技术。在双膜法处理PVC离心母液的工艺过程中，为了保障双膜的长期稳定运行，进膜水质必须严格控制。因此，对进膜前的预处理提出了更高的要求，特别是水体浊度和聚乙烯醇(PVA)含量等对膜性能有严重影响的水质参数，必须严格控制。
中国专利申请CN101857339A中描述了一种PVC离心母液废水回用预处理的方法，主要步骤是：废水在调节池中进行自然降温和水质水量调节，在引入混凝反应池，然后自流进入斜板沉降池，然后将废水引入好氧生化池进行处理，池内投加微生物并以活性炭作为载体，经过好氧处理的废水进入二沉池进行固液分离，最后上清液引入清水池根据业主需要进行排放或者作为回用水的水源。中国专利申请CN101343132A中公开了一种PVC离心母液的预处理方法，主要包括如下处理单元：自清洗过滤器，降温处理，混凝沉降处理，臭氧氧化，曝气生物滤池。以上两种方法均采用生化法作为双膜系统的预处理，处理的PVC离心母液废水浊度约为30-300mg/L，CODCr(COD铬法)约为100-400mg/L，而对于水质更加恶劣的PVC离心母液却没有涉及，同时这些方法对于PVA的去除效果也没有提到；并且生化反应时间长，占地面积大，生化处理后的残余微生物带来额外的膜生物污染风险。
中国专利CN201240961Y中公开了一种催化氧化处理PVC废水的装置，它将调节池、中间水池、监护池、回用水池、两级沉降池、过滤池，活性碳池和投加催化剂、氧化剂、中和剂和鼓风系统等设备结合在一起。虽然在一定程度上提高了反应效率，扩大了对来水水质水量的限制范围，但其设备结构复杂，添加的化学药剂种类多、耗量大，且工艺流程长、操作繁琐。
中国专利CN1843955A公开了一种PVC离心母液的处理工艺，主要包括将PVC离心母液输往调温装置调温，然后将调温后的PVC离心母液依次输往气水混合装置、固液分离装置，其中固液分离装置包括砂滤和超滤膜，得到中间液和回收液，再将中间液输往反渗透装置，通过反渗透膜过滤得到可直接回用于PVC聚合工艺用水。此工艺在一般情况下运行可以满足要求，但当PVC聚合生产中的波动使其母液中悬浮颗粒和有机物上升时，仍然造成膜污染，从而导致频繁的膜清洗。
为了保证双膜系统的稳定运行，降低膜的污染和延长化学清洗周期，所以需要一种有效的预处理工艺，使PVC离心母液进膜之前能将悬浮颗粒有效去除，使水体浊度小于10NTU，同时将水中易污染膜的高分子有机物如PVA的浓度降至5mg/L以下。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电化学处理PVC离心母液的方法，通过简便高效的电化学及其组合工艺处理，使得极高浊度和PVA含量的PVC离心母液最终达到进双膜系统的水质要求，为双膜系统的平稳运行提供可靠保障。本发明的方法不添加任何化学药剂，自动化程度高，稳定性好。
为实现上述目的，本发明提供的一种电化学处理PVC离心母液的方法，是将PVC离心母液经过冷却降温、电化学处理、沉降气浮和多介质过滤后，使水体浊度小于10NTU，PVA含量小于5mg/L。
具体的，本发明的电化学处理PVC离心母液的方法，是在包括降温处理装置、电化学装置、沉降气浮装置和多介质过滤器的系统中处理PVC离心母液。
本发明的优选实施方式，主要包括如下步骤：
1)冷却降温：将所述PVC离心母液经过喷淋塔进行冷却降温；
2)电化学处理：将降温后的PVC离心母液引入电化学装置，以1.1-1.7m/s的流速通过装有电极板的电化学反应槽；
3)沉降气浮处理：经过电化学处理的PVC离心母液自流进入沉降气浮池，其中较大颗粒的PVC颗粒和轻质的有机污染物絮体通过沉降或者上浮得以去除；
4)多介质过滤：经沉降气浮处理的产水用泵输入多介质过滤器，进一步去除小颗粒物和部分黏附污染物。
由于PVC离心母液的温度较高，一般为70℃左右。因此，首先要将所述PVC离心母液经过降温处理装置如喷淋塔进行冷却降温，优选将PVC离心母液的温度控制在35℃以下。
在本发明使用的电化学装置中的电化学反应槽和沉降气浮池分别安装有污泥排放阀和自动刮泥系统，以最大可能的去除其中的大颗粒和絮体污染物。
经过电化学处理的PVC离心母液进入沉降气浮池，停留时间一般为1-5h。
所述多介质过滤器使用无烟煤和细砂组合的多介质过滤器。对于无烟煤和细砂没有特别的限制，本领域常用的规格即可满足需要。
本文中所指的PVC离心母液是指悬浮颗粒浓度和有机物浓度高，而无机粒子含量低的废水溶液，如浊度40-800NTU，PVA含量5-30mg/L，溶液电导率小于200μs/cm。
本文中的电化学装置是针对PVC离心母液悬浮颗粒浓度高、浊度高、电导低这种特殊水体特征而设计的，由于PVC离心母液的电导低，使极板之间的电阻上升而电压上升，此电压上升提升了极板间的电场对水中离子和污染物的氧化、絮凝作用，同时高电压产化较多的电解气体和氧化性的氢氧自由基使其产生气浮、氧化作用。因此，本文中的电化学装置是集电絮凝、电气浮和电氧化等多种电化学反应于一体的综合水处理装置。
在本发明的方法中，电化学装置在外电压的作用下，利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子，在不同的pH条件下，金属离子及其水解聚合产物可发挥压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕作用。同时阴极上析出大量氢气微气泡，加速了絮凝颗粒的碰撞过程，密度小时就会上浮而分离，密度大时则下沉分离，有助于迅速去除废水中的溶解态和悬浮态胶体化合物。
PVC离心母液的电导率较低，通常小于200μs/cm，溶液导电性差。为了克服较高的溶液压降，必须要很高的外加电压。
在本发明所述的电化学处理过程中，外加电压优选48V以下，以保证人体操作安全为原则。电化学装置除了发生上述的絮凝和气浮作用，在较高的电压条件下，阳极表面同时会发生析氧反应从而产生直接电氧化作用，这对于水体中的溶解态和悬浮有机物，尤其是难于生物降解和絮凝效果差的PVA，具有很强的氧化降解能力。
在所述的电化学处理过程中，将PVC离心母液的pH控制在合适的范围内，有利于提高和稳定悬浮物和PVA等污染物的去除效率。因此，从冷却降温系统出来的PVC离心母液，进入电化学装置之前优选将其pH调节在6-9范围内。
在本发明的电化学装置中，为了提高电流效率降低能耗，同时尽量减缓电极板的钝化和极化现象，采用定时倒换电极的方式，优选的倒极频率为10-30min。在本发明的电化学装置中，所述电化学反应槽内的电流密度优选为1.3-2.1mA/cm2。
本发明的另一个目的是提供一种电化学处理PVC离心母液的预处理系统。该预处理系统依次包括降温处理装置、电化学装置、沉降气浮装置和多介质过滤器，所述降温处理装置经电化学装置、沉降气浮装置与所述多介质过滤器连接。
在本发明的优选实施方式中，所述降温处理装置为喷淋塔；所述电化学装置由电化学反应槽组成，设有下排泥和上排泥系统。
在本发明的另一优选实施方式中，所述沉降气浮装置经泵与所述多介质过滤器连接。
本发明的再一个目的是提供一种电化学处理PVC离心母液的系统，该系统包括本发明前述的电化学处理PVC离心母液的预处理系统和采用超滤膜和反渗透膜的双膜处理装置，所述预处理系统经其中的多介质过滤器与双膜处理装置连接。
本发明的有益效果是，不需要添加任何化学药剂就可以明显降低PVC离心母液的浊度和其中难降解有机物PVA的含量，可连续操作，反应时间短而高效。具体的技术效果如下：
1)可以有效处理电导率偏低，而浊度和COD含量极高的PVC离心母液，使其最终达标作为双膜处理装置的进水。
2)不需要添加任何化学药剂和微生物；不使用活性炭等需要频繁再生操作的处理设备。
3)电化学装置设计合理，体积小，占地小具有绝对优势；手动操作步骤少。
附图说明
图1是本发明的电化学处理PVC离心母液的方法的流程示意图。
具体实施方式
PVC离心母液是悬浮法PVC聚合生产过程产生的废水，本文的实施例中的PVC离心母液均为较高浊度和较高PVA含量的水体。主要水质指标如下：温度65-70℃，浊度300-600NTU，所含PVA浓度10-20mg/l。
在本文的实施例中，电化学装置采用的电极板为铁板，铁板厚度为3mm，长1270mm，宽612mm，采用8片铁板平行垂直排列为一个单元，正负电电源接在左右两端的铁板，中间6片铁板为感应电极，进水由下而上流过电极板中间的流道并在电场的作用下产生电化学反应，使用的电压随电流密度而改变，一般在35～48V之间。
在本文的实施例中，多介质过滤器采用无烟煤和石英细砂组合的多介质过滤器，其中无烟煤粒径在1.6～2mm，滤层高度1.2m，石英细砂粒径在0.5～0.8mm，滤层高度0.8m。
实施例1
所述PVC离心母液的水质指标如表1所示，首先将温度为65-70℃的离心母液泵入到冷却喷淋塔进行冷却降温，出水温度为35℃，同时调节pH在6-9范围内。然后自流进入沉降气浮处理装置，停留时间2h，在此期间大颗粒和轻质悬浮物得以去除。沉降气浮产水经泵输入到多介质过滤器进行进一步的有机杂质去除。
表1处理前后的水质对比
实施例2
PVC离心母液来水温度约65-70℃，首先被泵入到喷淋塔进行冷却降温，出水温度为35℃，同时调节pH在6-9范围内。然后自流进入电化学装置，极板表面的流体流速为1.6m/s，电流密度1.5mA/cm2，倒极周期为30min。电化学处理产水自流入沉降气浮处理装置，停留时间2h，在此期间大颗粒和轻质悬浮物得以去除。沉降气浮产水经泵输入到多介质过滤器进行进一步去除有机杂质。
表2处理前后的水质对比
实施例3
PVC离心母液来水温度约65-70℃，首先被泵入到喷淋塔进行冷却降温，出水温度为35℃，同时调节pH在6-9范围内。然后自流进入电化学装置，极板表面的流体流速为1.3m/s，电流密度2.0mA/cm2，倒极周期为30min。电化学处理产水自流入沉降气浮处理装置，停留时间2h，在此期间大颗粒和轻质悬浮物得以去除。沉降气浮产水经泵输入到多介质过滤器进行进一步去除有机杂质。
表3处理前后的水质对比
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：在包括降温处理装置、电化学装置、沉降气浮装置和多介质过滤器的系统中对所述PVC离心母液进行预处理，使经预处理后的产水的水体浊度降至10散射浊度单位(NTU)以下，其中的高分子聚合物聚乙烯醇降至5mg/L以下；其中所述电化学装置利用可溶性阳极产生大量金属阳离子，在不同的pH条件下，金属离子及其水解聚合产物发挥压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕作用；同时阴极上析出大量氢气微气泡，加速絮凝颗粒的碰撞过程，密度小时就会上浮而分离，密度大时则下沉分离，有助于迅速去除废水中的溶解态和悬浮态胶体化合物。
2.根据权利要求1所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)冷却降温：将所述PVC离心母液经过喷淋塔进行冷却降温；
2)电化学处理：将降温后的PVC离心母液引入电化学装置，以1.1-1.7m/s的流速通过装有电极板的电化学反应槽；
3)沉降气浮处理：经过电化学处理的PVC离心母液自流进入沉降气浮池，其中较大颗粒的PVC颗粒和轻质的有机污染物絮体通过沉降或者上浮得以去除；
4)多介质过滤：经沉降气浮处理的产水用泵输入多介质过滤器，进一步去除颗粒物和部分黏附污染物。
3.根据权利要求2所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：经步骤4)处理后的产水的水体浊度为小于10NTU，聚乙烯醇含量小于5mg/L，将其引入后续的超滤膜和反渗透膜的双膜系统进行处理。
4.根据权利要求1-3之一所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：调节进入电化学装置的PVC离心母液的pH值在6-9范围内。
5.根据权利要求1-3之一所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：经降温处理后的PVC离心母液的温度控制在35℃以下，再进入所述电化学装置。
6.根据权利要求1-3之一所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：所述电化学装置由装有电极板的电化学反应槽组成，所述电化学反应槽设有下排泥和上排泥系统；所述沉降气浮池设有下排泥和上排泥系统。
7.根据权利要求6所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：所述电化学反应槽和其后的沉降气浮池分别安装有污泥排放阀和自动刮泥系统，以去除其中的大颗粒和有机污染物絮体。
8.根据权利要求6所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：在所述电化学装置中，所述电化学反应槽内的电流密度为1.3-2.1mA/cm2，倒极频率为10-30min；外加电压为48V以下；所述电化学反应槽的极板表面的液体流速为1.1-1.7m/s。
9.根据权利要求1所述的电化学处理PVC离心母液的方法，其特征在于：所述多介质过滤器使用无烟煤和细砂组合的多介质过滤器。
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