聚氯乙烯离心母液生化回用技术及工程实例分析

区瑞锟，史志伟，李开明

（北京中科国益环保工程有限公司，北京100080）

1 聚氯乙烯离心母液水质分析

PVC 离心母液水量较大，每生产1t 聚氯乙烯可以产生2.5～4.0 m3废水。废水的有机物浓度较低，COD 一般在150～400 mg/L，主要污染物包括有聚合反应残留的聚乙烯单体、各种聚合助剂（如分散剂、引发剂、终止剂、涂壁剂等）及其反应和衰变产物。根据实验分析，废水中约有85%的COD 为脂肪醇、芳香醇为主的低沸点有机物，如α-甲基苯乙烯、戊醇、2-乙基-1-己醇、α，α-二甲基苯甲醇等； 另外有13%左右的COD 为室温下不挥发的高沸点物质，其中以烷烃、PVA80、邻苯二甲酸酯类、钠盐为主。从工艺角度分析，聚合用水为去离子水，聚合过程中并未有增加水质硬度和盐分的环节，所以离心母液废水的硬度低、电导率低，水的品质高，潜在利用价值大，通过合适的工艺有望在较低的处理成本下获得经济的回用水。

2 离心母液生化回用技术

目前，国内采用生化技术成功回用PVC 离心母液的氯碱企业有很多，如广州东曹、新疆天业、内蒙古君正、包头海平面、青海盐湖等。不同企业母液废水的水质不一样，对回用水的水质要求也不一样，所以离心母液的生化处理技术会有各种不同的工艺组合，但其基本工艺相同，见图1。

2.1 预处理

由于离心母液温度较高，废水首先经过冷却塔或者换热器进行降温处理，温度降到25～35 ℃后出水自流进入沉淀池进行固液分离，回收PVC 颗粒。

2.2 生化处理

图1 离心母液生化处理技术工艺流程图

经预处理后的离心母液废水进入生化反应池，在进入生化反应池前根据需要可以添加营养物质。生化反应池是离心母液生化回用技术的核心，一般分为两级，第一级为厌氧生化，可采用水解酸化工艺，其中的主要微生物为兼性菌，可使母液中难生物降解的有机物分解，提高废水的可生化性；第二级为好氧生化，可采用活性污泥、接触氧化、MBR 等工艺，通过微生物作用去除离心母液废水中大部分的有机物。

2.3 微污染处理

生化出水经固液分离、去除污泥后进入微污染处理单元进行深度处理，进一步去除水中不易生物降解的污染物。根据回用水的水质要求，微污染处理可以采用絮凝沉淀池、曝气生物滤池、砂滤器、臭氧反应池、活性炭过滤器、多介质过滤器或其组合工艺。微污染处理出水水质较好，可以稳定地回用于绿化、 循环冷却水或者一次水系统， 回收率接近100%。

2.4 脱盐处理

根据企业需要， 微污染处理出水可以进一步送脱盐单元， 经离子交换或反渗透处理， 出水COD＜5 mg/L，电导率＜8 μS/cm，水质达到聚合用水标准，可回用到聚合工艺。

综上所述，离心母液生化回用技术出水水质可控强性强，在生化处理的基础上通过调整后处理工艺可得到不同水质标准的回用水，全面满足企业的用水要求。

3 离心母液生化回用技术的工程实例分析

（1）甘肃某化工公司12 万t/a PVC 项目离心母液处理及回用工程。

该公司基于集团发展的需要新建12 万t/a PVC生产装置，为节能减排配套污水处理及回用工程。本工程离心母液系统处理水量为50 m3/h，设计进出水水质见表1。

表1 甘肃某化工公司离心母液处理设计进出水水质

基于业主对回用水的要求、运行稳定性以及处理成本等因素，工程在处理工艺上采用了简单、紧凑的设计，见图2。原水经冷却塔降温后进入沉淀池，然后顺序进入两级生物反应池，其中一级反应池中主要以絮状污泥为主，通过水解酸化作用提高废水的可生化性；二级好氧反应池中的微生物以菌胶团为主，为避免污泥膨胀，工程采用接触氧化工艺。生化处理出水进入絮凝沉淀池以及砂滤器，以保证能够得到稳定的回用水质，并且可以提高系统抗冲击负荷的能力。

图2 甘肃某化工公司离心母液处理工艺流程图

该PVC 装置于2009 年8 月建成投产，离心母液废水处理及回用系统经过调试，10 月初出水稳定达到设计要求。该系统至今已经连续稳定运行四年半，系统出水全部回用于循环冷却水补充水。根据调试验收时的药剂价格以及当地电价，该系统直接运行成本约为0.57 元/m2。

（2）内蒙古某氯碱厂40 万t/a PVC 项目离心母液处理及回用工程。

该工程的污水除了聚合工艺排放的离心母液废水外，还包括废水汽提塔排水以及少量生活污水，设计处理量为220 m3/h，设计进水水质见表2，设计出水CODCr≤20 mg/L。

图3 内蒙古某氯碱厂离心母液处理工艺流程图

表2 内蒙古某氯碱厂离心母液系统设计进水水质及水量

综合考虑废水的污染物成分以及业主对回用水的要求，该工程采用了图3 的工艺流程图。在进入生化系统之前，离心母液废水进行降温处理，而汽提废水则设计了氧化预处理，以减少这股废水对生化系统造成冲击。离心母液废水、气提废水、生活污水经各自预处理后混合，并依此通过初沉池和生化反应池。在两级生化反应池内，经水解酸化反应和生物膜处理后，废水中的大部分有机物得到降解，生化末端CODCr可以稳定在40 mg/L 以内。

在微污染处理单元，设计了“砂滤+氧化+活性炭过滤”工艺，其中，在氧化池中投加臭氧，利用臭氧的强氧化性去除废水中的臭味、色度、剩余有机物及无机物，并对废水进行消毒杀菌。经臭氧和过滤处理后，最终出水CODCr≤20 mg/L，可以稳定满足业主对回用水的要求。其中，工程验收当月系统的进出水CODCr数据见图4。

图4 内蒙古某氯碱厂离心母液系统进出水水质数据

根据多个工程项目的经验，离心母液生化回用系统宜采用生物接触氧化法，该法操作简单、运行维护方便，无需污泥回流，不会发生污泥膨胀，对冲击负荷有较强的适应能力。在设计过程中，需要选择与离心母液废水性质相适应的生物填料及工艺设计参数，使生化反应池内形成液、固、气三相共存的立体均匀分布的生物网，并提高离心母液中难降解有机物向生物膜转移的效率。在运行管理上，则应防止出现生物膜过厚的现象，当发现生物膜过厚、发黑发臭、生化出水水质有下降趋势时，应及时采取措施解决（如通过加大回流水量借助水力冲刷使生物膜脱落）。

4 结语

PVC 离心母液生化回用技术具有处理费用低、回收率高、运行维护简单、抗冲击负荷能力强等特点。而且，通过调整工艺组合以及技术参数，可以得到循环水补充水、一次水、纯水等不同水质标准的回用水。PVC 离心母液生化回用技术能在较低的处理成本下获得经济的回用水，符合清洁生产和可持续发展的要求，能为PVC 企业带来明显的经济效益、环境效益和社会效益。

［1］北京中科国益环保工程有限公司.一种悬浮法聚氯乙烯离心母液的处理回用方法.中国，101333051B.2010－07－28.