氯碱化工污水处理.pdf

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1、氯碱化工污水处理氯碱化工污水处理一、氯碱工业概况工业上用电解饱和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH、Cl2 和 H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。氯碱工业属于基本化工原料工业，产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域，据测算，每万吨氯碱可创造 57亿元工业产值。发展氯碱工业，是相关产业部门的迫切愿望，其发展水平，在一定程度上反应出一个国家国民经济的发展程度。但同时看到，氯碱工业又是耗水大户、污染大户，我国氯碱行业亟待解决的环境问题之一，是含氯产品

2、的持久性有机污染物控制问题。二、氯碱化工企业污水分类1.生活污水来源于厂区内职工食堂、洗浴、冲厕、洗车等所产生的污水。2.有机废水来源于 PVC 聚合离心母液气提回收后产生的含PVC、VCM、PVA 颗粒的有机废水。这部分废水可经纯水处理工艺处理后大部分回用至聚合釜。浓水需经生化处理系统处理后外排（不建议回用到生产工艺，可用作生活杂用水。3.电石压滤废水主要来源于乙炔生产中电石渣压滤产生的滤液废水。（此部分废水经物化处理后可直接回用到电石渣场）4.次氯酸钠废水主要来源于乙炔发生装置产生的废NaOCl。（此部分废水经物化处理后可直接回用到电石渣场），主要污染物：废 NaOCl 及废乙炔；主要污染

3、指标（COD）贡献物溶于水的废乙炔。5.酸碱废水此部分废水主要来源于生产工艺中的碱洗及水洗产生的废碱及废酸废水。（此部分废水经物化处理后可直接回用到电石渣场）6.电厂冷却废水、生产工艺冷却废水来源于电厂冷却塔及生产工艺用冷却塔外排水。（一次水经预处理后可回用于冷却水系统，如掺杂有其他含盐量较高的废水，如电厂化水等，则需经除盐、除硬后再回用于冷却系统，此部分废水，水量大，不建议直接外排）7.含汞废酸水主要来源于聚乙烯合成净制工序产生的酸性废水。氯化汞做为催化剂被使用，残留的汞进入排水而成为污染因子。8.电石渣废水电石法产乙炔水解电石是产生的废水，含渣量大，水量大，经降温，沉淀后可继续回用于电石水

4、解产乙炔生产。9.烧碱生产中的盐泥废水在烧碱生产过程中，盐水处理、金属阳极、修槽、蒸发、氯化氢处理、次钠生产、盐酸合成工段产生的洗盐泥废水，悬浮物较高。经物化处理后，可回用作化盐水。10.锅炉房烟气洗涤循环水锅炉房湿法除尘、脱硫洗涤循环废水，悬浮物、硫含量较高，经物化处理后可回用于烟气洗涤循环水。11.电石车间烟气洗涤水湿式除尘洗涤循环水。三、氯碱企业的污水治理水是工业生产中重要的原料之一，没有合格的水，任何企业都不能维持下去。工业用淡水主要来自地表的江河、湖泊及地下水。水的化学性质稳定，不易分解，在常用温度下不会明显膨胀或压缩；并且，水的来源广泛，流动性能好，易于输送和分配，价格也较低。因此

5、，工业生产中经常用水作传热介质。为了保证生产稳定，不损坏设备，装置能长周期运行，水质必须得到保证。哈尔滨华尔化工有限公司(以下简称“华尔化工”)现有的污水处理系统虽可做到达标排放，但设备老化，操作费用高，操作人员劳动强度大，运行稳定性差。为满足生产、生活的需求，对现有的污水处理系统进行全面的改造。1 进水水质华尔化工污水处理站出水水质情况如下：pH 值为 8.77；化学需氧量 CODcr 的质量浓度为 61.6-180mg/L；SS 的质量分数为(0.64-2.00)10-4；浊度为 118.1 NTU；氨氮质量浓度为 0.015 mg/L；Cl-质量浓度为 6001 553mg/L；总溶解性

6、固体的质量浓度为2 800mg/L。2 排放水质循环冷却水补给用水标准如下：pH 值为 6.5-8.5、浊度(NTU)5、色度30 度、生化需氧量 BOD，质量浓度为10 mg/L、CODcr 的质量浓度60mg/L、铁的质量浓度0.3 mg/L、锰的质量浓度0.1mg/L、氯离子的质量浓度250mg/L、二氧化硅的质量浓度50mg/L、总硬度(以 CaCO3 质量浓度计)450mg/L、总碱度(以 CaCO3 质量浓度计)350mg/L、硫酸盐的质量浓度250mg/L、氨氮的质量浓度1 mg/L、总磷(以 P 质量浓度计)10mg/L、溶解性总固体的质量浓度1000mg/L、石油类质量浓度1

7、 mg/L、阴离子表面活性剂的质量浓度0.5mg/L、余氯质量浓度0.05 mg/L、粪大肠菌群2 000 个/L。3 污水处理工艺流程将污水处理站出水自污水处理站贮水池提升到多介质滤罐内，在进入多介质滤罐的管道上投加预氧化药剂，对原水进行预氧化处理，提高后续高级氧化处理的能力。高锰酸盐复合药剂预氧化是在污水进行深度处理前投加高锰酸盐复合药剂，对进入中水处理系统的污水进行前期预氧化，将水中不易降解的有机污染物初步氧化，使之 有利于中期臭氧高级氧化充分发挥作用。投加的高锰酸盐复合药剂与污水中难降解的有机污染物发生反应，改变这些污染物的化学性质，使其变为简单的有机物。臭氧高级氧化技术是在前期投加高

8、锰酸盐复合药剂预氧化的前提下，再向污水中投加臭氧，污水与臭氧一同进入装填有表面附着重金属催化剂的反应器中。在反应器 中，臭氧与催化剂接触，并在催化剂的作用下分解，生成氧原子，这些氧原子的化学性质极不稳定，与水结合生成氧化性极强的羟基自由基。生成的羟基自由基具有 极强的化学氧化性质，与污水混合后迅速与水中有机污染物结合，改变有机物的化学性质。在加入羟基基团后，原本化学性质较稳定的有机物的化学性质变得不稳 定，可在普通氧气存在的条件下被氧化分解；同时，在反应发生的过程中，催化剂的质量并不减少，故此，催化氧化反应可以连续不断地进行，从而有力地保证了污 水中资源顺利再利用。在该中水资源化处理工艺中，除

9、高锰酸盐复合药剂预氧化与臭氧高级氧化之外，还有曝气生物滤池与高效微滤器双重过滤作用，保证污水最终达到进入反渗透脱盐系统的水质要求。曝气生物滤池(BAF)是 继臭氧高级氧化之后的较新的生物处理设施，可使污水中有机物化学性质改变为易于在普通条件下被好氧生物氧化降解。有机污染物在其化学性质变化之后，进入曝 气生物滤池，在曝气供氧的条件下，污水中含有的少量的好氧微生物渐渐得以复活，并且在填料表面形成生物膜。由于充足的有机营养物质及充分的氧源，微生物得 以生长繁殖。微生物生长繁殖到一定程度后，要求摄入的营养物质增多，而水中已经改变性质的有机污染物正好是其生长过程中最好的养料。这些微生物附着于池内 的填料

10、上，污水在流经填料时，水中的有机污染物质被微生物摄取，从滤池排出的水中有机污染物的含量就得以降低，从而达到进一步去除有机物的目的。高效微滤 过滤器(双称低压表面膜微滤器)采用压制的经特殊制作的膜丝形成微细孔隙截留悬浮物，这些膜丝固定在一定的厚度范围之内，无论是处于过滤状态还是反清洗状态，膜丝的厚度基本不会发生变化，保证了丝间隙的稳定性，提高了悬浮物的截留效果，同时也保证了出水悬浮物的含量达到标准要求。经过生化处理后，出水中的有机物和悬浮物质的含量已经很低，可满足脱盐设备对原水水质的要求(COD 质量浓度25mg/L、浊度1 NTU)。高效微滤过滤后进入反渗透系统进行脱盐。原水在进入反渗透膜系统

11、前先经过5 m 的保安过滤器，5 m 保安过滤器对后续 RO 膜起到保护作用。保安过滤器元件采样熔喷PP 滤芯。本方案脱盐采用反渗透技术。反渗透膜组是整个脱盐系统的执行机构，主要作用是去除水中可溶性的盐分、胶体、有机物和微生物。脱盐后的水排入清水池，作为循环冷却水补给水系统用水。浓水排入市政管网，或用来冲洗道路等杂用水。4 水处理的重要性如前所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来沉积物附着、金属腐蚀和微生物滋生这3 个问题，而循环冷却水处理就是通过水质处理的办法解决这些问题的。这样做的好处有如下4 点。4.1 稳定生产没有沉积物附着、腐蚀穿孔和黏泥堵塞等危害，冷却水系统中的换热器就可以始终在良

12、好的环境中工作。除计划中的检修外，意外的停产检修事故就会减少，从而在循环冷却水方面为工厂的长周期安全生产提供保证。4.2 节约水资源生产能力为 3 万 t/aPVC 树脂的氯碱企业采用直流冷却水系统，耗水量为 2 350m3/h；如果改为循环冷却水系统，以 1.5 倍浓缩倍数运行，耗水量降为1 100m3/h；如果将浓缩倍数提高到3 倍，耗水量只有 550m3/h。4.3 减少环境污染直流冷却水系统直接从水源抽取冷却水用于冷却，然后又将温度升高了的热水再排放到水源中去。这种方式除了将废热带到水源中形成热污染外，如果对直流冷却水采 用化学药剂处理以消除结垢、腐蚀，那么大量排放的冷却水将向环境中带

13、人很多药剂，对水源造成严重的污染。由于循环冷却水系统可以大大减少冷却污水的排放量，因此，对于排放的少量污水通过精心处理，即可达到所允许的排放标准，甚至作进一步处理后，可收回作系统的补充水。这样使循环系统形成闭路循环，不向外 界排放污水，也就不会存在污染环境、破坏生态平衡等问题了。4.4 节约钢材，提高经济效益1 台换热器是由几十到几百根金属管子组成，因此 1 台 换热器往往需要成吨的钢材来制作。不少化工厂由于对循环冷却水末作处理或处理得不好，换热器损坏严重。因腐蚀严重，消耗钢材数量是惊人的。如果作好了循环 冷却水的水质处理工作，就可减少换热器的更换次数，效果显著。如果把节约大量钢材和设备加工制

14、造的费用以及因停产检修造成的经济损失从产品成本中扣除，企 业的经济效益就可大大提高。5 结语通过对污水处理系统的综合改造，使污水的排放量大大减少，所排放的少量污水达到了污水综合排放标准。同时，污水经过深度净化后，进行循环再利用。总之，进行污水处理系统的改造，不仅提高了水资源的利用效率，减少了污水的排放，减少了对环境的污染，又回收了有用物质，节约了资源，为企业的可持续发展奠定了 良好的基础，同时，通过污水处理系统的改造，促进了经济效益、社会效益和环境效益的统一，使企业进入到良性发展态势。四、填料技术在高浓度氯碱化工废水处理中应用概况生物接触氧化法是在生物氧化池内设置填料,使填料上长满生物膜,经过

15、充氧的废水以一定的速度流经填料,废水与生物膜相接触,并在生物膜微生物的作用下得到净化的一种废水处理方法。它的主要处理构筑物生物接触氧化池是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物。近年来,在城市污水和工业废水的生物处理过程中,生物接触氧化法、生物流化床和上流式厌氧床的应用越来越广泛,特别是生物接触氧化法在高浓度工业废水处理及活性污泥曝气池改造中的应用尤为广泛。而在此法工艺中,氧化池填充的载体填料是核心部分,填料技术(填料选型、填料支架、配套曝气系统)直接影响着该工艺的处理效率、投资与运行费用。1.载体填料的作用生物接触氧化池中的载体填料主要有以下3 个作用。是微生物生长的载体,为微生物提供栖

16、息和代谢繁殖的稳定环境,并尽可能保持较多的微生物量。是氧化池中生物膜微生物与废水接触的场所,且对水流有强制性的紊动作用,使废水能够再分布,同时它对氧化池中的空气泡有重复切割作用,提高了水中溶解氧的浓度,强化了微生物、有机物、溶解氧三者之间的传质过程。可以截留吸附废水中的一部分悬浮物质,降低氧化池出水中的悬浮物浓度。2.几种应用较广的填料及讨论生物接触氧化池的填料经历了砂石、焦炭、玻璃钢、塑料、纤维等多种形式。近年来,国内外都注重填料技术的研究和应用,尤其是我国相继研究了几种高效、经济的新型填料。2.1硬性填料中的不规则填料硬性填料中的不规则填料有焦炭、炉渣。它们的优点是:易于就地取材,成本低廉

17、,截流悬浮物的能力强。缺点是水流阻力大,易于堵塞,表面积小,附着生物量少。以炉渣为填料的生物接触氧化法处理城市污水的试验和生产运行的结果表明:根据污水浓度,选用适当粒径(2050 mm)的炉渣,以网箱作为炉渣填料支架,可长期运行,不发生堵塞,也不需要采取防堵塞措施,处理效果好,投资省,价格低廉,操作管理简化。该填料的工艺特点有:炉渣质量轻,有良好的水力学性能,布气方式得当,可具有流态化的特点;炉渣表面粗糙多孔,有较好的生物膜附着性,炉渣的吸附性能将污水中的有机物和溶解氧富集其表面,使微生物繁殖旺盛,生物膜活性高,从而提高了该工艺的处理效果。该方法也存在以下缺点:膜更新较困难,不够灵活;布气控制

18、不好,易发生堵塞;对高浓度工业废水的实验结果尚待试验考核。由此可见,硬性填料中以炉渣作为生物接触氧化池填料较为适宜,开展高浓度氯碱工业废水的中小试及生产性试验前景广阔。如获成功,将会降低污水处理的投资和运行费用。2.2软性填料20 世纪 80 年代初,上海石化总厂环保研究所研制成功了软性填料。这种软性填料通常由尼龙、维纶、涤纶、腈纶等化学纤维编织成束,再用中心绳连接而成,以防腐金属钢结构框架作为填料支架,以散流曝气器作为曝气供氧系统。其主要优点是:质量轻,强度高,物理化学性能稳定;纤维束在紊动的水中激烈漂动,呈立体结构,比表面积大,生物膜附着能力强,生物膜与废水的接触效率高;纤维束随水漂动,不

19、易被生物膜堵塞,适宜处理浓度较高的有机废水。从锦(化工)集团有限责任公司(简称“锦化公司”)污水处理厂生物接触氧化法处理氯碱化工废水的运行实践来看,该种填料虽有以上优点,但也具有以下缺点:易于结团、缠绕、厌气腐烂,使填料实际可利用表面积减小,去除率降低;造价高,使用周期短,即其稳定性和经济性较差;填料钢结构支架易于腐蚀,与软性填料绑扎连接处易于磨损,造成维纶中心绳易磨断损坏;散流曝气器曝气强度大,与曝气钢管路丝扣连接处易于腐蚀损坏,进一步加剧了填料中心绳磨损和钢结构支架的冲刷腐蚀。2.3半软性填料1985 年,北京纺织科学研究所研制了BS 型半软性填料产品,获得专利。在北京第三毛绒厂接触氧化池

20、内进行了生产运行试验,并获得成功。它由变形聚乙烯塑料制成,主要特点是:特殊结构,每个填料起着小型分布器和布气器的作用,提高传质效率;不结球,无堵塞可能,且耐腐蚀耐磨,使用寿命长。从锦化公司污水处理厂生物接触氧化法处理氯碱化工废水的生产运行实践来看,半软性填料的主要缺点是:微生物附着性能差,挂膜速度慢,耐负荷冲击能力弱,因而易造成处理效果不稳定;并且,造价较高。2.4组合填料1991 年,国内某设备厂创新研制出纤塑组合填料,该填料由高分子聚合物、醛化合成的纤维组成,兼有软性填料和半软性填料的优点,改进了结构形式,比表面积大,空隙可变,耐生物降解,传质效果好,有良好的布气布水性能,有较好的水流状态

21、,同时改善气泡的切割条件,挂膜迅速,脱膜更新容易。该填料最大的优点是:解决了软性填料易结球、腐烂断丝,半软性填料挂膜困难、冲击能力差等问题。其缺点是造价较高。2.5弹性立体填料1991 年,国内某设备厂还创新研制出弹性立体填料,是用聚烯烃塑料制成的一种具有弹性丝条的填料。该填料以绳、柱、管构成的紧绷支架为中心支撑,弹性丝条在水中呈均匀辐射立体状态,经特殊加工处理(抗氧化、亲水稳定、拉毛、吸附添加剂)的弹性丝条对水中的微小气泡具有一定的吸附能力,均匀舒展的弹性丝对水中的气泡进行多层次连续切割,极大地加速了氧气的转移速率,充氧效率可提高一倍以上,气水比可减少50%,即可使氧化池的供气量减少一半,节

22、省电量,降低了处理成本。它与硬性蜂窝填料相比,空隙可变性大,不堵塞;与软性填料相比,不粘连结团;与半软性填料相比,挂膜迅速;与组合填料比,造价低,耐冲击性略差。弹性立体填料耐腐蚀、耐温、耐老化,使用寿命长达 5 年以上,启动挂膜快,实用表面积大,并能有效防止水流短路,污泥产生量小。2.6悬浮式填料浙江、江苏一些环保厂家陆续开发出一些新的填料产品,目前使用较广的有球型填料、笼式组合填料、悬浮式填料等。这些填料在氯碱化工废水处理中还有一些缺陷,主要是挂膜困难,易于被化工废水中的沉淀物堵塞,造价较高。从事环保水处理填料,曝气器研制和生产的专业厂家，具有多年生产安装环保填料工作经验丰富的科技人员和职工。纳尔科是全球领先的水处理和工艺过程处理解决方案供应商。承袭 80 年的悠久历史，公司为遍布 130 个国家的70,000 多家客户提供服务，涉及注重水、能源和效率的各个行业。我们精心设计创新方案，帮助客户实现环境、社会和经济的可持续发展