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膜法处理废水技术

浏览量:3937 发布时间:2019-11-25


聚氯乙烯 的聚合工艺绝大多数采用水相悬浮聚合工艺,生产过程(guò chéng)中会产生大量工艺废水,其中主要为离心母液。回收和利用悬浮法PVC 离心母液可减少废水的排放并节省(spare)大量水资源。随着环保政策的愈发严格和我国水资源的日益枯竭,其排放污染和回收利用问题越来越受到重视,对相关技术的研究也越来越多。目前,内蒙古亿利化学工业有限公司(Company)40 万t /a PVC 项目采用膜法回收技术对120~160 m3 /h 的离心母液进行回收处理,取得了较好的效果。
1 膜法回收工艺技术特点
预处理采用冷却塔,分离塔,盘式过滤器等设备有机组合的技术,可降低离心母液温度,除去其中含有的大量油脂,化学助剂和粒径100 μm 以上的固体与悬浮物等。整个系统全自动运行,自动反洗,连续出水,运行稳定,日常维护工作很少。
超滤装置使用Hyflux 超小分子质量超滤膜,采用外压操作,错流过滤,间断反洗,空气擦洗的全自动运行方式。超滤膜组采用双皮层设计,可以进行内径只有0. 01 μm,能有效截留大分子的化学物质。
反渗透设备采用由凯膜过滤技术 有限公司(Company)改良的HY-400D 型抗污染的反渗透膜组。膜生物反应器在污水处理,水资源再利用领域,MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor ),是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。
整个处理系统工艺简单,操作方便,运行稳定(解释:稳固安定;没有变动),费用(expense)低。
经该工艺处理的母液可达到聚合水要求。
2 操作原理

  2. 1 盘式过滤器过滤原理
盘式过滤器采用过滤片截留颗粒,过滤叠片表面有细微沟纹; 相邻叠片沟纹走向的角度不同,因而形成许多沟纹交叉点的个数也不相同,为18~20 个不等,这取决于叠片的过滤精度; 这些交叉点构成大量的空腔和不规则的通路,从而导致紊流,使颗粒间发生碰撞冷凝,更容易在下一个交叉点被拦截,因此即使一些颗粒从最初的交叉点漏过,最终仍会被后面的交叉点拦截。
盘式过滤器过滤过程如下:
叠片被弹簧力和压盖内外压差形成的压力紧紧地压在一起,形成一个紧密的过滤元件,可防止水从中穿透。
原水进入过滤器(作用:过滤杂质等)并穿过过滤元件。
悬浮杂质被拦截在叠片外部和叠片之间。
盘式过滤器采用本源反冲进行反洗,每套设备6 个过滤芯依次进行,也就是直接用过滤出来的清液反冲。本体控制器发出信号,关闭进水,打开排污,此时:
  ①过滤单元过从相反方向进入需反冲的过滤出水口滤后的出水口;
  ②橡胶锥斗的裙翼被水的压力打开,水流只能进入各反洗喷嘴口;
  ③压力水从安装在反洗喷嘴管上的喷嘴喷出;
  ④反洗喷嘴管中的压力水同时进入活塞盖,推动压盖向上,松开被其压紧的叠片;
  ⑤沿切线方向喷射的水流驱动松开的叠片快速旋转,分开,同时冲刷拦截的杂质;
  ⑥反洗水携带冲刷下来的杂质从排污口排出。

  2. 2 超滤机组原理
Kristrtal300 系列超滤膜是由Hyflux 完全自主研发的,主要应用于工业及市政水处理领域。该超滤膜组件采用中空纤维形式,纤维的结构和孔径的分布均针对难处理的废水特别设计。膜的基本孔径为0. 01 μm,通过超滤膜时完全去除胶体颗粒,病毒,细菌,其他病原性微生物以及一些大分子物质。由于膜具备以上特性,所以超滤渗透也不经过任何处理就能直接进入后续反渗透处理单元,且对反渗透膜无任何不良影响。抽滤机组在去除水中部分有机物的同时,降低了反渗透设备的清洗频率。
Kristal300 系列超滤膜材质为亲水性聚醚砜,这种材质的化学稳定性(The stability of)好,可耐受流体中各种严酷的化学环境。中空纤维膜纺丝机外形像纤维状,具有自支撑作用的膜。它是非对称膜的一种,其致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜,也可位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)。对气体分离膜来说,致密层位于内表面或外表面均可。Kristal300 系列超滤膜采用双皮层设计,不但能进行外压式操作控制,而且能进行内压式操作,从而大大拓展了其应用领域。Kristal 300 系列超滤膜组件在操作时采用交错流过滤的方式进行工作。交错流过滤可以有效地防止污染物在膜表面的堆积,为提高膜的过滤性能和膜通量,延长膜的使用的时长(lifetime),降低用户的操作费用提供了可靠的保障。
Kristal300 系列超滤膜采用的交错过虑技术可以有效地防止在死端过滤技术中所产生的膜表面结垢及膜阻塞现象。在采用的交错过滤技术时,膜管内液体的流向和膜表面垂直,交错流过滤技术完全以压力为动力里进行过滤,在交错流过滤中,液体的流动方向与膜表面平行,当页面达到一定的流速时,就可以冲刷膜表面沉淀下来的颗粒,而且还可以大大降低(reduce)液体中的颗粒在膜表面沉积的速度,维持膜表面的清洁,保持膜通量的稳定。

  2. 3 反渗透(Osmosis)及组原理
本设计进水量为65 m3 /h,产水量为48 m3 /h,浓缩液量为17 m3 /h,回收率≤75%。实际操作进水量为48 m3 /h,产水量为36 m3 /h,浓缩液量为12 m3 /h,一段进液压力控制在
  1. 8 MPa 以下,每支压力容器压降≤0. 4 MPa。原水经反渗透膜过滤后,盐和相对质量超过100 的有机物被除去,使产水水质达到要求。
反渗透化学清理工艺流程; 在清洗水箱配置化学清洗机,清洗剂经过化学清洗泵和清洗用保安过滤器过滤后进入膜组件,并经浓水排出,液体在膜组件流动的方向与正常反渗透过滤时的流动运行方向相同,可进行化学循环清洗,浸泡或循环与浸泡交替运行。
3 工艺流程
 经过沉降的离心母液用离心母液泵送到冷却塔,拖出易挥发组分,降低母液温度后进入气浮池,将母液中含有的油脂,分散剂等助剂除去,以降低COD 含量; 母液在进入缓冲池,用母液泵送到盘式过滤器,经过100 μm 的盘式过滤器过滤,进入离心母液槽,再经过滤后送入超滤膜系统。母液中,大于超滤膜孔径的大分子物质 被强制截留下来,系统定时进行反洗,该部分水作为循环水系统; 经过超滤的清水再进入储水槽,用增压泵经过滤器进入反渗透膜组,进一步脱去盐分及有机物等,该部分浓水送到聚合及干燥装置作为冲洗水使用,经反渗透的水进入脱盐水槽,再送入聚合装置作为聚合釜的加料水。膜法回收利用离心母液工艺流程图如图1。
整个操作系统由现场PLC 和小型工控机控制,可在线和非在线检测水质,流程简单,操作方便。
4 生产运行数据
内蒙古亿利化学工业有限公司母液处理装置自2008 年5 月投资以来,生产平稳,水质稳定,满足了PVC 生产系统的用水需求。生产中的相关数据见表1,用处理后的母液生产的PVC树脂质量见表2。

5 投资及运行结果

  5. 1 投资成品
以40 万t /a PVC 计,总投资费用(expense)1200 万元,占地面积2400 m2。
建设调试期
  1. 5 年。
需操作人员8 人 。
膜的使用寿命(lifetime)是3 年。
该装置膜过滤布纷纷为独立的3 套系,共计处理能力160 m3 /h 可根据生产负荷情况调整开停装置套数。
膜的化学清洗。在正常运行一段时间 后,膜组件被沸水中悬浮颗粒,有机物等污染,产水量下降,膜压差升高。为了使膜组件恢复原来的性能,达到预计的产水量,必需定期进行化学清洗。每次单套清洗费用3000元左右,主要是消耗(consume)的化学品的费用,清洗工作由内蒙古亿利化学工业有限公司员工完成。
母液膜处理装置运行成本见表3。
 
  5. 2 运行结果
处理(chǔ lǐ)后的母液63%用作聚合釜入料水,23%用作生产系统的冲洗水,剩下的12%站进入循环水系统作补充水,极大地减少废水排放量,降低排污费用。
装置运行比较稳定,没有出现膜损伤和更换膜的现象。若膜的使用寿命达到3 年,则采用凯膜过滤技术有限公司的工艺技术可行。
降低了污水处理厂规模和盐水站规模。膜生物反应器在污水处理,水资源再利用领域,MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor ),是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。减小了总投资。
母液处理成本小于脱盐水站的制水成本。具体参见
采用处理后的母液生产的PVC 树脂与采用新鲜脱盐水生产的PVC 树脂质量没有差异。
不足及待改进方面有:
  ①盘式过滤精度过大,如能采用50 μm 的孔径,则应该比较理想;
  ②母液pH 值采用手动加酸碱(acid-base)调节,但系统较大,手动调控难度大;
  ③对聚合配方要求严格,需保证母液的PH 值及其他指标(target aim)的稳定;
  ④部分过滤器堵塞频繁。
6 结语
膜法回收了利用PVC 母液技术在实践中已取得成功,该技术与企业的生产实际密切结合必将为PVC 生产企业带来巨大的经济效益和社会效益。与氯碱行业科技工作者的精心改造和上游聚合生产的密切配合下,膜法回收利用母液技术会更加完整,收益更大。

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