申请日2018.08.03
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号C02F9/04; C02F101/30
摘要
本发明涉及聚氯乙烯行业有机废水的处理和再利用领域，具体是一种聚氯乙烯有机废水的处理系统和方法，依次通过降温、曝气生化、纤维过滤、臭氧氧化、活性炭过滤、烧结PE精密过滤、阳离子树脂吸附、脱碳、阴离子树脂吸附、烧结不锈钢精密过滤操作，分步降低有机废水的COD和电导率，最后得到的纯水重新用于聚氯乙烯生产工艺。本发明的系统和方法解决了现有的聚氯乙烯行业中有机废水处理和再利用等问题，节约了水资源，降低了聚氯乙烯行业中的用水费用，有效地实现了节能减排和保护环境的目的，可用于聚氯乙烯行业有机废水的处理和再利用中。
权利要求书
1.一种聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，包括依次通过管道连接的冷却塔、生化系统、纤维过滤器、臭氧反应器、活性炭过滤器、PE烧结过滤器、阳离子交换器、脱碳塔、阴离子交换器、不锈钢烧结过滤器、纯水储罐。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的冷却塔为无填料玻璃钢室外冷却塔;所述的生化系统包括好氧池和厌氧池，好氧池溶解氧浓度范围为5～8mg/L，厌氧池溶解氧浓度0.5-3mg/L。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的纤维过滤器为纤维束过滤器，直径0.9～3.0m，高度1.5～5.5m，对大于5um的悬浮物截流能力大于95%。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的臭氧反应器还配有臭氧发生系统，所述的臭氧发生系统包括鼓风机、制氧机和臭氧发生器，三者顺序依次通过管道连通，所述的臭氧发生器的臭氧出口与臭氧反应器底部的臭氧进口相连;所述的臭氧发生器的产能为3～30kg/h。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的活性炭过滤器中活性炭为椰壳活性炭，碘值大于900，亚甲基蓝值大于6;所述的PE烧结过滤器的过滤孔径为3～10um;所述的不锈钢烧结过滤器的过滤孔径为3～10um。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的阳离子交换器，填装强酸性离子交换树脂，阳离子交换器直径1～3m，高度2～5m，阳离子去除率大于99%;所述的阴离子交换器，填装强碱性离子交换树脂，阴离子交换器直径1～3m，高度2.5～6.0m，阴离子去除率大于99%。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的脱碳塔是二氧化碳脱除塔，直径1～3m，高度3～5m，出水pH值介于3～5。
8.根据权利要求1所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，其特征在于，所述的纯水储罐上设有在线pH计、电导仪和COD分析仪。
9.一种聚氯乙烯有机废水的处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，所述的聚氯乙烯有机废水的处理工艺包括以下步骤：
第一步：来自聚氯乙烯生产工艺的有机废水依次流经冷却塔和生化系统，经过降温和生化处理，温度由70℃左右降为40℃左右，COD由大于300mg/L降为小于40mg/L;
第二步：废水依次通过纤维过滤器、臭氧反应器和活性炭过滤器，COD降为小于10mg/L，pH控制在6～8;
第三步：废水再依次经过PE烧结过滤器、阳离子交换器、脱碳塔、阴离子交换器、不锈钢烧结过滤器，产生的纯水最终由纯水储罐储存，回用于聚氯乙烯生产过程中，COD小于3mg/L，电导率小于1us/cm，pH介于6～8之间，浊度小于1NTU。
10.根据权利要求9所述的聚氯乙烯有机废水的处理工艺，其特征在于，所述的聚氯乙烯有机废水主要包括聚氯乙烯生产过程中聚合反应釜的冲洗废水、汽提塔的冷凝水、离心机产生的离心母液废水等。
说明书
一种聚氯乙烯有机废水的处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及含聚氯乙烯废水的处理和再利用领域，具体地说，是一种聚氯乙烯生产过程中产生的废水的深度处理系统和方法。
背景技术
聚氯乙烯废水属于低浓度难降解的化工废水，该类废水虽然有机物浓度较低，但是多具有毒性或难生物降解。其CODCr一般在100-400mg/L，BOD/COD约为0.04。其特点是：水量大，浊度大，硬度低，聚乙烯醇是主要的污染物，此外还含有氯乙烯单体和其他添加剂。如双酚A、对苯二酚、甲醇等。氯乙烯的急性毒性表现为麻醉作用。长时间接触科引起眩晕、胸闷，最后至氯乙烯病。双酚A可以引起肝功能及肾功能衰竭。对苯二酚具有致癌和致诱变性。PVC生产使用的PVA、纤维素等分散剂是大分子物质，生化后剩余物质更是超大分子物质，难于降解。
不论是电石法还是乙烯法，生产聚氯乙烯过程中均产生大量的有机废水(离心母液)，生产一吨PVC需要3.5吨左右的纯水，而生产一吨纯水需要1.25吨自来水，另外产生了0.25吨的高盐废水。生产PVC不仅浪费了大量的自来水，产生了大量的有机废水，而且产生了大量的高盐废水，高盐废水的处理是一个世界难题。聚氯乙烯生产用水能否另觅途径，是聚氯乙烯生产企业所面临的现实问题。因此，有必要开发新的技术加强离心母液的回收再利用，进而降低地下水采用量，减少高盐废水产生量，既节能又环保。
目前PVC废水的主要处理方式有以下几种：(1)混凝法：该方法可以去除少量PVC悬浮颗粒，但对可溶COD去除率较低。(2)生化法：采用常规生物处理工艺，PVA降解菌生产速率低，在传统活性污泥法处理该类废水困难。(3)超滤膜法：PVA胶体常导致滤孔堵塞，滤膜无法反洗再生，而且该法成本高。但是，经过上述方法处理后的废水很难实现回用。
中国专利文献CN101525198A公开一种聚氯乙烯废水的处理回用方法。步骤是：回收聚氯乙烯颗粒，降温，水解酸化、曝气处理、有机物降解、杀菌消毒离子交换、回用等。该方法处理后的废水COD小于10mg/L。缺点是该法缺少过滤措施，曝气后没有过滤，残存的菌体和菌胶团会消耗臭氧。
中国专利文献CN101343132A公开一种聚氯乙烯废水的处理方法，其步骤为：等会PVC颗粒回收，降温处理，混凝沉淀处理，臭氧氧化，曝气生物滤池处理，超滤处理，反渗透处理、离子交换处理。该法处理后的废水基本可以达到处理标准。但是该法处理的废水可能导致出水中有机物、高分子化合物及有害物质不易除去。
因此，如果聚氯乙烯有机废水中的有机物和离子得不到有效去除，难以实现处理后废水的再利用，造成水资源的浪费。考虑到水资源的利用价值，聚氯乙烯行业有机废水的深度处理和再利用问题急需解决。
随着国家对环保重视力度的加大以及聚氯乙烯有机废水处理技术的发展，聚氯乙烯有机废水处理工艺能够满足国家的标准要求，但是处理后的废水的排放造成水资源的浪费，额外增加了企业的运营成本，因此急需针对聚氯乙烯有机废水深度处理和再利用的新工艺技术。目前关于一种深度处理聚氯乙烯有机废水、实现聚氯乙烯有机废水再利用的系统和方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对以上提出的不足，提供一种深度处理聚氯乙烯有机废水的处理系统和方法，依次通过降温、曝气生化、纤维过滤、臭氧氧化、活性炭过滤、烧结PE精密过滤、阳离子树脂吸附、脱碳、阴离子树脂吸附、烧结不锈钢精密过滤操作，分步降低有机废水的COD和电导率，最后得到的纯水重新用于聚氯乙烯生产工艺，实现聚氯乙烯废水的再利用，进而保护水环境，节约水资源。
本发明的第一方面，提供一种聚氯乙烯有机废水的处理系统，包括依次通过管道连接的冷却塔、生化系统、纤维过滤器、臭氧反应器、活性炭过滤器、PE烧结过滤器、阳离子交换器、脱碳塔、阴离子交换器、不锈钢烧结过滤器、纯水储罐。
优选的，所述的臭氧反应器还配有臭氧发生系统，所述的臭氧发生系统包括鼓风机、制氧机和臭氧发生器，三者顺序依次通过管道连通，系统为两开一备。所述的臭氧发生器的臭氧出口与臭氧反应器底部的臭氧进口相连。
优选的，所述的臭氧发生器的产能为3～30kg/h，更优选为5～20kg/h。
优选的，所述的冷却塔为无填料玻璃钢室外冷却塔。
优选的，所述的生化系统包括好氧池和厌氧池，好氧池溶解氧浓度范围为5～8mg/L，厌氧池溶解氧浓度0.5-3mg/L。
优选的，所述的纤维过滤器为纤维束过滤器，直径0.9～3.0m，高度1.5～5.5m，对大于5um的悬浮物截流能力大于95%。
优选的，所述的活性炭过滤器中活性炭为椰壳活性炭，碘值大于900，亚甲基蓝值大于6。更优选碘值大于1050，亚甲基蓝值大于8。
优选的，所述的PE烧结过滤器的过滤孔径为3～10um。更优选5um。
优选的，所述的不锈钢烧结过滤器的过滤孔径为3～10um。更优选5um。
优选的，所述的阳离子交换器，填装强酸性离子交换树脂，阳离子交换器直径1～3m，高度2～5m，阳离子去除率大于99%。
优选的，所述的脱碳塔是二氧化碳脱除塔，直径1～3m，高度3～5m，出水pH值介于3～5。
优选的，所述的阴离子交换器，填装强碱性离子交换树脂，阴离子交换器直径1～3m，高度2.5～6.0m，阴离子去除率大于99%。
优选的，所述的纯水储罐上设有在线pH计、电导仪和COD分析仪。
本发明的第二方面，提供一种聚氯乙烯有机废水的处理工艺，采用如上任一所述的聚氯乙烯有机废水的处理系统，包括以下步骤：
第一步：来自聚氯乙烯生产工艺的有机废水依次流经冷却塔和生化系统，经过降温和生化处理，温度由70℃左右降为40℃左右，COD由大于300mg/L降为小于40mg/L;
第二步：废水依次通过纤维过滤器、臭氧反应器和活性炭过滤器，COD降为小于10mg/L，pH控制在6～8;
第三步：废水再依次经过PE烧结过滤器、阳离子交换器、脱碳塔、阴离子交换器、不锈钢烧结过滤器，产生的纯水最终由纯水储罐储存，回用于聚氯乙烯生产过程中，COD小于3mg/L，电导率小于1us/cm，pH介于6～8之间，浊度小于1NTU。
优选的，所述的聚氯乙烯有机废水主要包括聚氯乙烯生产过程中聚合反应釜的冲洗废水、汽提塔的冷凝水、离心机产生的离心母液废水等。
优选的，所述的聚氯乙烯有机废水的处理工艺能够持续进水、持续出水，运行流量在50～1000m3/h。
更优选的，为了确保系统长久稳定运行，本发明在系统之外设计了移动式树脂清洗系统。一般为了确保树脂表面结构属性，需要6-9个月进行一次树脂体外清洗，每次清洗树脂时间需要7-9小时。
本发明优点在于：
1、本发明提供了一套完善的污水处理回用且全流程控制的新工艺，并将聚合母液废水(聚合反应和冲洗用水、涂釜废水等)全部回用于生产，使得行业内真正实现生产有机废水零排放，使得PVC生产污水资源化;
2、通过使用本发明的系统，节约了用水量，另外，污水排放量降低，运行成本小于3.5元/m3废水，节约费用明显;
3、本发明的聚氯乙烯废水处理系统可在设计能力的75～110%负荷下操作，系统产水率达95%以上;
4、通过纤维过滤和臭氧氧化能够去除生化系统后的大分子污染物;
5、为了使得系统制水品质得以实时监控，本发明在纯水储罐上设计了在线pH计、电导仪和CODcr分析仪;
6、本发明的系统和方法解决了现有的聚氯乙烯行业中有机废水处理和再利用等问题，节约了水资源，降低了聚氯乙烯行业中的用水费用，有效地实现了节能减排和保护环境的目的，可用于聚氯乙烯行业有机废水的处理和再利用中。