氯化聚乙烯生产废水循环利用实例
2009年9月 污染治理(66~70)
环境研究与监测
第22卷
氯化聚乙烯生产废水循环利用实例
陈小强, 黄天澄, 缪汉叶, 周能芹
1
1
1
2
(1. 江苏天腾化工有限公司, 江苏, 东台 224200; 2. 台市环境监测站, 江苏 东台 224200)
摘要:文章从介绍氯化聚乙烯生产工艺入手, 分析了项目实施前后水平衡, 对项目实施前后新鲜水、中水使用及废水排放量进行了比较, 对项目实施的技术、经济可行性进行了论证, 阐述了项目实施一年来取得的经济、环境和社会效益, 揭示了本项目实施对同行业和周围企业的示范引导作用。关键词:氯化聚乙烯; 水平衡; 废水循环利用; 可行性论证; 效益分析
中图分类号:X783. 2 文献标识码:A 文章编号:(G) 09041(2009) 03-0066-05
氯化聚乙烯(CPE) 是由特殊型号的聚乙烯粉与氯气在一定的条件下, 进行取代反应后而生成的一种新型高分子合成材料, 是介于塑料和橡胶之间的一种材料, 也可以单独做为橡胶使用, 是塑料和橡胶优良的改性剂和添加剂, 用途极其广泛。
江苏天腾化工有限公司, 系全国氯化聚乙烯重点生产厂家之一, 具有年产3万t 氯化聚乙烯的生产能力。该公司 氯化聚乙烯生产废水循环利用项目 自2006年初开始调研论证, 2007年7月建成竣工, 2007年12月通过江苏省环保厅验收, 同年获得江苏省环保厅减排奖励基金。2008年运行一年取得了显著的社会、经济和环境效益。1 CPE 生产工艺简介
根据生产方法不同, 氯化聚乙烯可分为固相法和液相法, 液相法又分为溶液法和悬浮法, 而悬浮法又有酸相法和水相法之分。固相法因工艺难以控
制, 产品质量极不稳定; 溶液法因生产成本及对环境影响, 目前这两种方式均未在工业上推广应用。酸相悬浮法是在20%盐酸介质中对H DPE 悬浮氯化,
采用转盘平面过滤机进行脱酸、水洗, 物料不需中和直接干燥, 排出的酸气用碱液吸收, 该方法生产出的产品质量稳定, 生产工艺流程短, 但对设备的要求极高, 国内设备还不能满足其要求, 此法因投资成本较大而难以推广。而水相悬浮法是将H DPE 在水相中悬浮氯化, 用水脱除反应生成的H Cl, 经NaOH 中和残余的游离酸后
, 再用清水洗涤产品中残留的NaCl, 因该法对设备要求相对较低(氯化母液中HCl 含量一般在5%~7%, 干燥物料中酸气几乎没有) , 生产工艺易于控制, 且产品质量稳定而获得极快的发展(目前国内99%以上的企业均采用此法) 。
江苏天腾化工有限公司在1993年引进消化吸收国内外生产技术的基础上, 逐步完善水相悬浮法生产氯化聚乙烯, 其工艺流程如下:
图1 CPE 生产工艺流程图
由图1可知, 该工艺耗水量极高, 废水排放量
收稿日期:2009-02-15
作者简介:陈小强( ) 在任天腾化工有限公司执行总经理, 总工程
师。
大, 这与清水资源日趋紧缺, 环保要求不断提高的现状构成极大的矛盾, 严重制约着这一工艺的发展。
2. 1 项目实施前后水平衡
以1. 5万t/a CPE 生产规模计, 本项目实施前年耗用新鲜水100万t, 年排放废水90万t, 用水和排水情况详见图2。本项目实施后年耗用新鲜水25. 5万t, 年排放废水8. 5万t, 用水和排水情况详
见图3。
2. 2 项目实施前后用排水情况比较
由图1、图2可见项目实施前后用水、排水情况, 具体比较见表1
。
图2 项目实施前水平衡图(t/a)
图3 项目实施后水平衡图(t/a)
表1 项目实施前后用水情况比较单位:t/a 项目实施前
项目实施后
用水
排水
损耗
新鲜水
[***********]1500085000
[***********]5000
[***********]45000
中水[***********]5000445000
[***********]5000
[**************]0
排水
损耗
中水0000
序号给排水环节用水新鲜水
1234小计
生产工艺锅炉冷却生活1000000
[***********]150000
915000
注 :项目实施前实际排水900000t /a, 污水处理站损耗15000t/a; :项目实施后实际排水85000t /a(锅炉烟气水膜除尘废水和生活洗涤水) , 排入当地生活污水管网, 另外经污水处理站处理后的275000t/a 回用于脱酸(200000t/a) 、锅炉水膜除尘(60000t/a) 和厂内生活洗涤用水(15000t/a) , 85000t /a 为污水处理污泥含水, 在污泥干化中蒸发损耗。
2. 3 水重复利用率
项目实施后水重复利用率=(745000/1000000) 100%=74. 5%
3 废水循环利用的技术要点和工程措施3. 1 废水处理工艺流程
本项目工艺废水处理流程见图4。3. 2 技术要点
本项目的实施基于以下关键技术的研发和采用:
(1) 利用本厂氯化废酸和炼铝厂下脚料铝灰自主研制TT -2絮凝剂, 主要成份为氯化铝, 因均为废物利用, 故成本较低, 用于中和时加入可使大量悬浮物沉降下来。
(2) 以阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝与TT -2复配, 并通过大量试验确定其各组分比例, 研制出T T-235复合絮凝剂。该絮凝剂虽然成本稍高, 但加入量大幅降低, 且对水体友好, 在絮凝池中加入效
果较佳。
图4 工艺废水处理流程图
(3) 对两种絮凝剂的投加浓度、TT -235滴加速度、加药罐搅拌速度、TT -235滴加位置、沉淀物的清理时机均进行了多次反复试验, 并确定了最佳值。
(4) 高浓盐水的处理工艺废水中有NaCl 成分, 起始浓度约为900ppm , 但随着水的不断循环, NaCl 会不断富集, 虽经脱盐工序洗涤, 但仍有部分附着在产品上, 而NaCl 的存在会影响CPE 分子间力, 降低
产品的断裂伸长率和抗拉强度等物性指标。采取的对策:一是在脱盐工序引进蒸汽冷凝水, 强化洗涤效果; 二是当循环水中的NaCl 含量大于2%时, 打入盐水池, 以电渗析和大孔耐腐蚀离子膜装置进行除盐, 处理过程中的淡水进入清水池, 浓水去干化池干化处理。3. 3 工程措施
(1) 建造了1500m 3的循环冷却水池, 购进2台
玻钢冷却塔, 可满足400000t/a 冷却水的冷却和循环回用。
(2) 改造了石灰乳装置, 采用 500 6000的不锈钢滚桶, 内焊螺旋翅片, 滚桶呈10 角平卧, 以20转/m in 的速度旋转, 石灰加入后通过水的喷射形成石灰乳并从低端流进石灰池, 石灰渣沿螺旋翅片从高端排出去渣石场。石灰乳经不锈钢筛网过滤后进入中和池, 这样大幅度减少了大颗粒沉淀物的进入, 既减轻了中和池的负载, 也避免了大颗粒堵塞格栅孔眼。
(3) 建造了三级格栅沉淀池, 确保废水中悬浮物的絮凝沉淀效果。
(4) 安装了2台5m 的机械过滤器, 过滤器内置卵石、锰砂、活性炭滤层, 两台过滤器过滤和再生交叉进行, 出水水质悬浮物含量小于10m g/L, 金属离子含量小于500ppm, 完全满足脱酸水要求。4 项目实施的可行性论证4. 1 技术可行性
经当地环境监测站采样分析, 该公司回用水主要可能影响产品质量的水质指标pH 、悬浮物、铁等均达到了回用要求。同时, 采用回用水后的产品CPE 质量经安徽省化工产品质量监督检验站检验, 各项产品质量指标(外观、氯含量、挥发物含量、筛余物、有色粒子数、邵尔硬度、拉伸强度) 均合格。4. 1. 1 经济效益分析
工艺废水处理综合循环利用前费用情况见表2:
表2
序号12345678合计
名称石灰(t) 电(C) 人工工资设备折旧修理费排污费水(t) 煤炭(t)
[1**********]
2. 15650
项目实施前费用情况数量单价(元) 4213159760
2190. 56
金额(元) [1**********]. [***********][***********]508600762. 6
3
工艺废水处理综合循环利用后费用情况见表3:
表3 项目实施后费用情况
序号123
名称石灰(t) 电(C) T T -2絮凝剂(t)
数量单价(元) 金额(元) [1**********]8
2190. 568204530
[***********][***********]76900
2550006874
2. 15650
[***********]58
4T T -235絮凝剂(t) 365678910合计
人工工资设备折旧修理费排污费水(t) 煤炭(t)
从表2、表3可以看出, 废水处理综合循环利用后, 该项目每年可以节约清水74. 5万t 、排污费30万元, 除去多支出的其余费用后, 每年可以节余约
125. 2万元。
4. 1. 2 环境效益分析
项目实施后全年废水排放量减少815000t, 减排COD 65. 2t 。原纳污水体头灶河的水质得到了明显改观。
4. 1. 3 社会效益分析
项目的实施大大提升了企业的良好社会形象, 公司被评为江苏省节水型先进企业、节能减排优秀企业、盐城市环境友好企业。5 结语
通过对CPE 生产过程中废水的治理, 实现了废水的综合利用, 在全国同行业中率先实现了工艺废水的零排放(据查新报告, 全国同行业其他厂家仍然是达标排放) , 大幅度降低了新鲜水的耗用, 这对水资源缺乏地区和水体质量要求较高的地区更具有示范作用。