CN105036463A

CN105036463A - 一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法

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Publication number: CN105036463A
Application number: CN201510385437.6A
Authority: CN
Inventors: 花修艺; 葛睿; 孙文田; 曹珍; 闫征楚; 朱磊
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2015-07-04
Filing date: 2015-07-04
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明提供了一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，即采用絮凝沉淀-石英砂过滤-臭氧氧化的组合方式处理PVC离心母液废水中的PVA，属于废水处理技术领域。首先在母液废水中加入混凝剂与助凝剂进行絮凝沉淀，再通过石英砂过滤柱过滤，最后对滤液进行臭氧曝气处理，处理后的废水可直接进入常规生物处理系统。本发明方法效果显著、成本低廉、操作简单，各处理单元的组合联用能弥补其他处理单元的不足，可广泛应用于PVC离心母液废水的预处理。

Description

一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯(PVC)生产过程产生的离心母液废水中PVA的去除并降低废水化学需氧量(COD)及浊度等指标的廉价预处理方法。

技术背景

PVC离心母液废水主要来源于氯碱工业中PVC聚合工段，是利用氯乙烯生产PVC过程中产生的主要废水之一。其中的主要污染物PVA(聚乙烯醇)具有水活性，会形成大量泡沫，影响水体复氧，抑制水生生物的呼吸活动。

现阶段，大多数的PVC生产企业都建有二级生物处理设备与膜处理设备来处理PVC离心母液，旨在将处理后的母液废水进行回用以降低生产成本。由于PVC离心母液的可生化降解性低，并且含有会造成膜堵塞的大分子物质，直接生化处理效果较差，膜处理极易堵塞膜孔，所以有必要在生化处理与膜处理之前对废水进行预处理，提高废水的可生化性并分解或去除PVA，以保证后续处理的顺利进行。

根据国内外相关资料与工程实例可得知，目前处理PVC离心母液的方法很多，主要有Fenton法、混凝沉淀法、臭氧氧化法等处理方式，但都存在着一定的问题，例如能源消耗大，成本较高。Fenton法处理PVC离心母液效果较好，但需要投加大量的药剂，废水处理的成本较高，处理后的废水有一定色度，产生的污泥会带来二次污染；混凝沉淀法可将母液废水中的大分子物质很好的絮凝分离，但对水中的溶解性有机物作用不大；臭氧氧化法可较好地降解低浓度PVC母液废水，但处理效果不彻底，污染物不能完全去除且反应时间较长，臭氧的利用效率低。

发明内容

为了克服现有处理PVC离心母液方法中的缺陷，解决大分子物质堵膜的问题，提高处理效果并降低处理成本，本发明提供了一种混凝沉淀～石英砂过滤～臭氧氧化联用技术处理PVC离心母液的方法，该方法工艺简单、能耗低、效果显著、成本低廉且无二次污染。

一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，具体步骤如下：

1)向PVC母液废水中加入絮凝剂与助凝剂，投加量分别为1L的PVC母液废水投加60～100mg的絮凝剂、4～10mg的助凝剂，磁力搅拌至絮凝剂与助凝剂溶解，搅拌转速为500～600r/min，搅拌时间为0.5～3min，然后再在200～300r/min下搅拌10～20min，静置2～5h至出现明显分层现象；

2)将石英砂用自来水清洗干净，晾干装入石英砂过滤柱，石英砂过滤柱的直径不大于5cm，石英砂的高度不低于20cm；取步骤1)中静置完全的上清液转移至石英砂过滤柱内过滤；

3)将步骤2)过滤后的滤液转移至臭氧氧化反应装置内，打开氧气瓶，通过反应装置底部的曝气砂头进行曝气，将通气速率调至50～100L/h，通气时间为5～10min，保证每升PVC母液废水的臭氧投加量为400～500mg，通气完成后停留10～20min后结束反应。

其中，所述的絮凝剂为十八水硫酸铝(Al₂(SO₄)₃·18H₂O)或氯化铁FeCl₃；所述的助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)；投加方式为干粉投加。

其中，所述的石英砂的粒径为0.5～2.0mm。

进一步地，通气时，臭氧氧化反应装置采用直径为50～100mm、高500～1000mm的玻璃管，玻璃管上端四分之一至五分之一处设有尾气出气口，臭氧氧化反应装置内的液面高度不低于玻璃管高度的二分之一，以保证气液相反应时的充分接触。

经过混凝单元分离出的PVA絮体可用作其他产品的生产，石英砂过滤单元的石英砂经过反复冲洗后可再次用于过滤。

本发明的反应机理如下：当絮凝剂投加到母液废水中时会发生水解，与废水中的大分子物质PVA互相接触反应，使其脱稳而聚结成为一定粒径的聚集体。这些聚集体会在助凝剂的作用下，并且由于自身的碰撞、化学粘结、共沉淀等作用进一步聚集而形成絮状体(矾花)，借助重力下沉从而与介质分离。此过程投药量少、沉降速度较快、大分子物质基本从介质中分离开来，减轻了后续O₃氧化的负荷，对浊度的去除效率高，但化学需氧量COD的降低效果不明显。经絮凝后的废水进入下一级石英砂过滤装置时，部分原有及残余的小分子物质会被石英砂截留，这一过程可使废水中COD的含量大幅度降低，恰好弥补了上一阶段絮凝处理的不足。最后经过臭氧深度处理，O₃分解生成的羟基自由基(OH·)氧化性强，无选择性，可将废水中残余的有机物充分降解，最终达到水质净化的目的。处理后的废水基本不含大分子物质，不会堵塞膜处理时的膜孔，COD值降低显著，且处理后浊度为0，BOD₅(生化需氧量)与COD的比值——可生化性有了一定幅度的提高，经生化处理及膜处理后可作为中水进行循环回用。相对于配制出的PVA溶液而言，氯碱工业所排放的PVC离心母液还含有VCM、双酚A等助剂，成分较为复杂，本方法对于工厂所采集的PVC离心母液处理效果要明显优于对PVA纯溶液的处理效果，更加适用于工厂实际排放的污水处理。

本发明是一种传统的絮凝沉淀过滤与新型的臭氧氧化相结合的技术，其方法简单，反应条件温和，大分子物质基本完全被去除，不会造成后续膜处理时的膜孔堵塞现象，所使用的絮凝剂与助凝剂成本低廉易得、容易操作，很好地解决了传统絮凝沉淀法中COD去除效率低、石英砂过滤中PVA去除效率低、单纯的臭氧氧化技术中臭氧的利用率低及通气时间长等问题，处理效果也很显著，PVA的去除率有一定幅度的提高，处理后的COD值与浊度较低，可生化性也有了一定幅度的提高，有利于后续处理的进行。经絮凝沉淀出的PVA絮体可用作其他产品的生产，臭氧氧化反应也为一次性投入。

经计算，每吨废水若消耗100gAl₂(SO₄)₃·18H₂O、4gPAM，按市场价格推算，药量投加成本大约为0.2～0.5元/吨，臭氧氧化设备虽然成本较高，但为一次性投入，平摊到每吨废水上仍花费不高，加上臭氧氧化系统的运行费用、尾气吸收系统运行费用及工程折旧费用，每吨费用可控制在5元之内，空气～芬顿法处理相同废水达到相同处理效果时，每吨废水的药量投加成本大约为15～20元，相比较而言，本发明的成本相对较为低廉。

附图说明

图1是本发明的装置示意图；

图中a表示的是混凝沉淀装置，底部设有搅拌装置，搅拌装置上放有容器用于混凝；图中b表示的是石英砂过滤装置，底端设有出水口，出水口位置罩有孔径为0.1mm的网防止石英砂漏出；图中c表示的是臭氧氧化装置，装置底部设有曝气砂头，用于通入臭氧，上部设有尾气出气口。

图2是本发明的工艺流程图。

PVC离心母液排放汇集到集水池后依次进行混凝沉淀、石英砂过滤及臭氧氧化的处理，得到的预处理后的废水可经过常规的生化处理，达标后进行排放；也可在生化处理后通过超滤反渗透装置进行膜处理，排出后的废水用于中水回用。

具体实施方式

下面通过具体的实施例给予进一步的说明，但是本发明所述的方法不局限于实施例中的有机废水，也适用于其他可被絮凝的难降解废水。

实施例1：

取东北某氯碱企业的PVC聚合工段所排出的PVC离心母液进行实验，该废水初始化学需氧量COD为101mg/L，PVA为3mg/L，浊度为89FAU。COD采用美国哈希COD消解仪(DRB200，美国哈希)与便携式分光光度计(DR2800，美国哈希)进行测定，PVA采用硼酸-碘化钾分光光度法进行测定(DR2800，美国哈希)，BOD₅采用美国哈希BOD快速测定仪(BODTrackII，美国哈希)进行测定，浊度采用便携式水质监测仪(DR820DR850，美国哈希)进行测定。

筛出粒径介于0.8mm与1.0mm之间的石英砂，用自来水洗净晾干后装入玻璃柱，过滤柱的直径为5cm，石英砂高度为20cm。在1L废水中加入0.1g的Al₂(SO₄)₃·18H₂O及0.004g的PAM，将磁力搅拌器调至600r/min快速搅拌30s，再调至300r/min搅拌20min，静置2h。将静置完全的上清液转移至石英砂过滤柱内过滤，过滤完全后将滤液转移至臭氧氧化反应器内，臭氧氧化反应装置采用直径为50mm、高500mm的玻璃管，玻璃管上端100mm处设有尾气出气口，臭氧氧化反应器内的液面高度为300mm，保证气液相的充分接触。打开氧气瓶，通过反应容器底部的曝气砂头进行曝气，将通气速率调至100L/h，通气时间为5min，通气结束后关闭臭氧发生器，停留10min后结束反应，臭氧投加量约为400mg/L。处理完之后PVA未检出，去除率接近100％，COD去除率约为79％，可生化性(即为测得的BOD₅与COD的比值)从0.22提高到0.52，且浊度为0。

实施例2：

采用分子量为1750±50的PVA颗粒溶于蒸馏水所配制成的PVA溶液与所采集的氯碱企业PVC聚合工段的母液废水混合而成的水样进行实验。该废水初始COD为133mg/L，PVA为29mg/L，浊度为75FAU。按照实施例1中所述联用技术进行处理之后，PVA浓度约为0.5mg/L，去除率接近100％，COD的去除率可达到56％，BOD₅/COD从0.13提高到0.41，处理后浊度为0。

实施例3：

采用分子量为1750±50的PVA颗粒溶于蒸馏水所配制成的PVA溶液与所采集的氯碱企业的PVC聚合工段的母液废水混合而成的水样进行实验。该废水初始COD为396mg/L，PVA为50mg/L，浊度为45FAU。按照实施例1中所述联用技术进行处理后PVA浓度约为8mg/L，去除率约为84％，同时COD的去除率可达到79％，处理后浊度降为0，BOD₅/COD从0.007提高到0.26。

实施例4：

采用分子量为1750±50的PVA颗粒溶于蒸馏水所配制成的PVA溶液进行实验，该废水初始PVA浓度为7mg/L。按照实施例1中所述联用技术进行处理后PVA浓度约为0.1mg/L，去除率约为98％。

实施例5：

采用分子量为1750±50的PVA颗粒溶于蒸馏水所配制成的PVA溶液进行实验，该废水初始PVA浓度为38mg/L。按照实施例1中所述联用技术进行处理后PVA浓度约为5mg/L，去除率约为84％。

Claims

1.一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，具体步骤如下：

1)向聚氯乙烯母液废水中加入絮凝剂与助凝剂，投加量分别为1L的聚氯乙烯母液废水投加60～100mg的絮凝剂、4～10mg的助凝剂，磁力搅拌至絮凝剂与助凝剂溶解，搅拌转速为500～600r/min，搅拌时间为0.5～3min，然后再在200～300r/min下搅拌10～20min，静置2～5h；絮凝剂是十八水硫酸铝Al₂(SO₄)₃·18H₂O或氯化铁FeCl₃，助凝剂是聚丙烯酰胺；

2)将石英砂用自来水清洗干净，晾干装入石英砂过滤柱；取步骤1)中静置完全的上清液转移至石英砂过滤柱内过滤；

3)将步骤2)过滤后的滤液转移至臭氧氧化反应器内，打开氧气瓶，通过反应容器底部的曝气砂头进行曝气，将通气速率调至50～100L/h，通气时间为5～10min，每升聚氯乙烯母液废水的臭氧投加量为400～500mg，通气完成后停留10～20min后结束反应。

2.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，其特征在于：絮凝剂与助凝剂的投加方式为干粉投加。

3.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，其特征在于：过滤柱的直径不大于5cm，石英砂的高度不低于20cm。

4.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，其特征在于：通气时，臭氧氧化反应装置采用直径为50～100mm、高500～1000mm的玻璃管，玻璃管上端四分之一处至五分之一处设有尾气出气口，臭氧氧化反应装置内的液面高度不低于玻璃管高度的二分之一。

5.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯离心母液废水的预处理方法，其特征在于：所述的石英砂的粒径为0.5mm～2.0mm。