氯堿污水綜合治理與回用

馬 乾，鄧小潔

（河北盛華化工有限公司河北張家口 075000）

1 項(xiàng)目背景及特點(diǎn)

河北盛華化工有限公司40萬(wàn)t燒堿/a和40萬(wàn)t PVC/a及配套自備熱電站項(xiàng)目位于張家口市循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)，該區(qū)域降水量小，年均蒸發(fā)量相當(dāng)年均降水量的五倍多，地下水埋深，大于30 m，且呈逐年下降趨勢(shì)。該項(xiàng)目生產(chǎn)用水依靠周邊深水井取水，但水量遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需求，大部分水量依靠張家口自來(lái)水公司提供。充分考慮到水質(zhì)品種的復(fù)雜性和廢水排放的不穩(wěn)定性，在污水治理及回用方面堅(jiān)持清污分流，分質(zhì)收集，分質(zhì)處理，分質(zhì)回收的“四分”原則，即要求車間做好清污分流，各類污水分類收集，盡量單獨(dú)處理回用于生產(chǎn)，未能回用污水經(jīng)預(yù)處理后排入末端污水處理廠綜合處理后回用，從而實(shí)現(xiàn)外排污水資源化、減量化、無(wú)害化。

表1 生產(chǎn)污水種類及排放情況

2 污水排放種類及排放情況

通過(guò)全面分析氯堿生產(chǎn)工藝過(guò)程，確定生產(chǎn)污水種類及排放情況，見表1。

燒堿生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污水均收集到化鹽池化鹽，不外排；PVC生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的電石渣廢水及部分次氯酸鈉廢水收集后回用于乙炔發(fā)生，水量無(wú)法平衡時(shí)有部分次氯酸鈉廢水預(yù)處理后排入末端污水處理廠；抽觸媒含汞廢水經(jīng)鋸末和活性炭吸附氯化汞后循環(huán)使用，不外排；堿洗含汞廢水預(yù)處理達(dá)標(biāo)后送乙炔工段配制乙炔清凈劑次氯酸鈉；聚合釜和汽提塔清洗廢水以及含VCM水體氣提后廢水均排入離心母液水收集池。處理后，70%的合格純水回聚合釜作為PVC聚合工藝用水，另30%的反滲透濃水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水；電廠化水工段產(chǎn)生的含鹽濃排水收集后用作電廠煙氣脫硫電石渣漿液配制劑，部分用于煤場(chǎng)抑塵，不外排。

3 污水的處理工藝

3.1 含汞廢水處理工藝流程

含汞廢水處理工藝流程見圖1。按照國(guó)家環(huán)保法規(guī)規(guī)定，在車間邊上建設(shè)含汞廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放或排入綜合污水廠的廢水調(diào)節(jié)池。生產(chǎn)車間含汞廢水經(jīng)過(guò)收集沉淀后，直接進(jìn)入活性炭吸附裝置，通過(guò)二級(jí)活性炭吸附后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的直接排放回用于乙炔工段次氯酸鈉清凈配制，為了確保廢水達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)，盡可能提高活性炭的吸附容量，活性炭過(guò)濾器運(yùn)行采用可并可串模式。在活性炭吸附飽和或發(fā)生生產(chǎn)事故以及吸附出水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，含汞廢水也可以通過(guò)調(diào)pH值和二級(jí)加藥反應(yīng)沉淀后達(dá)標(biāo)，再回用于乙炔工段次氯酸鈉清凈配制。更換出來(lái)的飽和活性炭與生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的活性炭一并密封后送至危險(xiǎn)固廢處置中心處理。

圖1 含汞廢水處理流程圖

3.2 次鈉廢水預(yù)處理工藝流程

次鈉廢水預(yù)處理工藝流程見圖2。廢次鈉水中含有乙炔氣，且COD值較高，不可直接進(jìn)入綜合廢水處理回用系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)處理吹脫工藝可以有效降低廢水COD值，為后續(xù)工段處理提供有利條件。廠區(qū)次鈉廢水經(jīng)廠區(qū)氣提設(shè)備處理后，進(jìn)入次鈉廢水處理系統(tǒng)一級(jí)曝氣儲(chǔ)水池，池底設(shè)曝氣設(shè)備，經(jīng)過(guò)曝氣吹脫后，再通過(guò)一級(jí)提升泵打入吹脫裝置處理，污水經(jīng)過(guò)吹脫處理后，出水進(jìn)入二級(jí)曝氣儲(chǔ)水池，池底設(shè)曝氣設(shè)備，污水經(jīng)過(guò)二級(jí)曝氣處理后，匯入綜合污水處理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理后回用。

3.3 PVC離心母液處理工藝流程

PVC離心母液處理工藝流程見圖3。PVC聚合工段產(chǎn)生的母液廢水、反應(yīng)釜和氣提塔清洗廢水、氣提回收單體后的廢水等經(jīng)收集后進(jìn)入母液調(diào)節(jié)池。廢水經(jīng)提升泵打入自清洗濾器，回收PVC樹脂后，廢水經(jīng)列管換熱器換熱后，再經(jīng)過(guò)氣浮裝置，去除廢水中的PVA膠體，再通過(guò)冷卻塔充分降溫后，進(jìn)入混凝斜板沉淀池，通過(guò)投加藥劑與廢水反應(yīng)形成沉淀，去除部分有機(jī)物。沉淀池上清液進(jìn)入一級(jí)BAF池，通過(guò)微生物的作用去除部分有機(jī)物后再經(jīng)臭氧氧化，提高廢水的生化性，氧化后的廢水經(jīng)還原池將多余的氧化劑還原后進(jìn)入二級(jí)BAF池，再通過(guò)微生物進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物。經(jīng)過(guò)二級(jí)BAF生化處理后的廢水由提升泵打入自清洗濾器，自清洗濾器出水進(jìn)入超濾裝置，其中濃水回到加藥混凝裝置，產(chǎn)水經(jīng)泵打入保安過(guò)濾器，確保進(jìn)入RO裝置的進(jìn)水水質(zhì)。RO產(chǎn)水經(jīng)混床后去生產(chǎn)工藝用水管網(wǎng)回用，RO濃水去濃縮液池后，進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)使用。沉淀池污泥和BAF池的反沖水去污泥濃縮池，污泥經(jīng)污泥泵送至脫水系統(tǒng)脫水后，外運(yùn)無(wú)害化處置，污泥濃縮池上清液及脫水系統(tǒng)濾液回流至母液廢水調(diào)節(jié)池。

圖3 PVC離心母液處理流程圖

3.4 末端污水處理工藝流程

末端污水處理工藝流程見圖4。在生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行情況下，生產(chǎn)污水經(jīng)格柵截留其中體積較大的雜物后，進(jìn)入酸堿調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH值，調(diào)節(jié)池池底裝有曝氣設(shè)備，起攪拌與充氧吹脫作用，去除水中溶解的還原性氣體，降低COD值，經(jīng)水泵提升至折板絮凝沉淀池與投加的藥劑進(jìn)行反應(yīng)形成沉淀，去除水中無(wú)機(jī)顆粒與不溶性有機(jī)物。沉淀池上清液進(jìn)入預(yù)處理產(chǎn)水池，再經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾后，進(jìn)入多介質(zhì)產(chǎn)水池。產(chǎn)水經(jīng)換熱器預(yù)熱后打入自清洗濾器，自清洗濾器出水進(jìn)入超濾裝置，其中，超濾濃水回到酸堿調(diào)節(jié)池，超濾產(chǎn)水再經(jīng)泵打入保安過(guò)濾器，確保進(jìn)入RO裝置的進(jìn)水水質(zhì)。通過(guò)RO裝置后的RO產(chǎn)水打回生產(chǎn)原水池回用，RO濃水部分用作廠區(qū)路面抑塵用水，剩余部分濃水提升至后山防滲水池作為景觀用水。混凝沉淀池產(chǎn)生的污泥通過(guò)污泥濃縮池濃縮后送入污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水，產(chǎn)生的泥餅外運(yùn)無(wú)害化處置。生產(chǎn)不穩(wěn)定產(chǎn)生的大量酸堿廢水可直接進(jìn)入事故池貯存，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，再將其打回系統(tǒng)源頭進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)。

4 工藝選型技術(shù)綜合分析

4.1 含汞廢水

超標(biāo)的含汞廢水排入受納水體及土壤中，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，而用硫化鈉將其全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化合物較為不易，因?yàn)榉磻?yīng)生成難溶解的硫化汞極易與過(guò)量的硫化物生成易溶解的絡(luò)合物存在于水體中；金屬汞作為一種重要資源全部廢棄實(shí)在浪費(fèi)。該方案采用鋸末和活性炭吸附廢水中的汞后送危廢處理中心，不但可實(shí)現(xiàn)資源再次利用，還可大大降低廢水中的汞含量，為后續(xù)含汞廢水的處理創(chuàng)造有利條件。復(fù)合藥劑的投加作為一種除汞補(bǔ)充手段，為含汞廢水的達(dá)標(biāo)排放提供有力保障，真正實(shí)現(xiàn)了廢物資源化與減量化。

4.2 次氯酸鈉廢水

乙炔氣清凈過(guò)程產(chǎn)生次氯酸鈉廢水，其中含有溶解的乙炔氣體，是COD的主要來(lái)源。由于吹脫塔去除溶解乙炔氣體效率較吹脫池高，該工藝采用一級(jí)吹脫塔和二級(jí)吹脫池的組合工藝，不但可以通過(guò)吹脫塔收集利用吹脫出來(lái)的大部分乙炔氣體，最大限度實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，還可通過(guò)吹脫池進(jìn)一步吹脫降低廢水的COD值，為后續(xù)工段進(jìn)一步處理提供有利條件。

4.3 離心母液水

由于PVC離心母液廢水含有較多的PVC顆粒物質(zhì)，且水溫較高，故選用增強(qiáng)型耐高溫自清洗濾器回收廢水中的PVC顆粒，避免影響后續(xù)工段處理。PVC離心母液廢水所含的PVA膠體易粘附于冷卻塔，并使其污堵，故選用氣浮澄清池去除廢水中的PVA膠體，避免影響后續(xù)工段處理。從車間排出的母液廢水水溫為60～70℃，如直接進(jìn)入后系統(tǒng)，顯然對(duì)處理工藝很不利，因此，需要對(duì)廢水進(jìn)行降溫處理，這部分熱能應(yīng)考慮回收利用。由于純水在很多使用場(chǎng)合需要加溫（如PVC聚合），該方案考慮將廢水與待加溫的純水進(jìn)行熱交換，既達(dá)到降低廢水溫度的目的，也回收了這部分熱能，工藝要求廢水水溫降至40℃以下；針對(duì)難降解的大分子有機(jī)物和微量殘余的PVC以及PVA膠體，進(jìn)一步采用高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行降解處理，即采用臭氧把廢水中的大分子物質(zhì)氧化分解為小分子物質(zhì)，再采用生化法把小分子有機(jī)物降解，使廢水中的黏性物質(zhì)去除徹底，極大降低CODcr。此工藝組合可以有效去除傳統(tǒng)混凝法或過(guò)濾法難以去除的PVA等高分子物質(zhì)，COD的去除效率可達(dá)90%以上，水質(zhì)大大改善，而且，臭氧本身分解后只產(chǎn)生水和氧氣不引入其他雜質(zhì)。

4.4 末端污水

末端污水來(lái)源主要是經(jīng)過(guò)預(yù)處理的次氯酸鈉廢水及生產(chǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)下產(chǎn)生的酸堿廢水，中和處理后含無(wú)機(jī)鹽成分相對(duì)較高，而不溶性高分子有機(jī)物含量相對(duì)較低，尤其是可生化降解的溶解性有機(jī)物含量更低，BOD/COD<0.1，廢水的可生化性太差，用生化法，不但藥物投加及運(yùn)行成本很高，關(guān)鍵是COD的去除率極低。針對(duì)本水質(zhì)特性，采用物化法不但藥物投加量少，而且COD的去除率比生化法略高，主要通過(guò)混凝沉淀和多介質(zhì)過(guò)濾截留并去除大部分不溶性高分子有機(jī)物達(dá)到降低COD的目的。

5 環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目所在地水資源比較緊缺，節(jié)水是工藝路線選擇中的重要因素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)各工藝系統(tǒng)對(duì)水量和水質(zhì)的要求，合理安排全廠用水排水，建立合理的水量平衡系統(tǒng)，做到一水多用，廢水回用，減少全廠耗水量。由以上分析可看出，含鹽廢水多數(shù)回用于化鹽和乙炔發(fā)生，其余作為生產(chǎn)水回到原水池再利用，回用水量為275 m3/h；離心母液水回用水量為150 m3/h，按全年工作8 000 h計(jì)算，共可以節(jié)約用水量3 400 000 t/a，以工業(yè)用水價(jià)格5.1元/t計(jì)算，每年可節(jié)約水費(fèi)1 734萬(wàn)元，還可減少污水排污費(fèi)103.5萬(wàn)元。污水處理及回用設(shè)施經(jīng)營(yíng)支出包括設(shè)施折舊費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、管理費(fèi)。土建設(shè)施按設(shè)計(jì)年限30年計(jì)算折舊，折舊費(fèi)為127.5萬(wàn)元；設(shè)備按設(shè)計(jì)年限15年計(jì)算折舊，折舊費(fèi)為346.8萬(wàn)元，二者相加設(shè)施折舊費(fèi)共計(jì)474.3萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用為962萬(wàn)元，管理費(fèi)用為71.7萬(wàn)元，計(jì)算得出，該項(xiàng)目污水處理及回用設(shè)施經(jīng)營(yíng)支出費(fèi)用為1 508萬(wàn)元。

綜上所述，污水處理及回用設(shè)施經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為1 837.5萬(wàn)元，與污水處理及回用設(shè)施支出費(fèi)用為1 508萬(wàn)元相比，效益明顯。同時(shí)，污水合理處理及回用后大大減少了污水的排放量，從根源上避免了污水排放對(duì)周圍水體的污染，切實(shí)保護(hù)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，做到了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。