Полное повторное использование после очистки сточных вод маточного раствора ПВХ

Решение для очистки сточных вод маточного раствора ПВХ

Объем мирового рынка ПВХ в 2023 году составил примерно 80,63 миллиарда долларов США, и ожидается, что к 2028 году он вырастет до 115,66 миллиарда долларов США, при этом совокупный годовой темп роста составит около 7,48%. Азия является доминирующим рынком, а Китай является крупнейшим производителем и потребителем.

Поливинилхлорид (ПВХ) – важный пластик-универсального назначения благодаря своей превосходной химической стойкости, изоляционным свойствам и экономической выгоде. Он широко используется в таких областях, как строительство, электрические провода и кабели, здравоохранение и упаковка. В последние годы, благодаря урбанизации, строительству инфраструктуры и политике защиты окружающей среды, мировой рынок ПВХ сохранил стабильную тенденцию роста. Китай лидирует в мире по производственным мощностям, выпуску и спросу и оказывает значительное влияние на мировой рынок.

Случай проекта

Обзор проекта

• Основная структура: Shandong Xinlong Electrochemical Group (配套 для завода по производству ПВХ мощностью 120 000 тонн в год)
• Масштаб: Проектная мощность переработки 1600 м³/сутки, ежегодно перерабатывается около 500 000 тонн маточного раствора.
• Справочная информация: Исходный маточный раствор использовался повторно лишь частично, а большая его часть была слита. Это не только повлекло за собой платежи за загрязнение, но и привело к растрате водных ресурсов.
• Цель: Нулевой сброс сточных вод, при этом сточные воды соответствуют стандартам качества воды для полимеризационного производства и обеспечивают полное повторное использование.

Характеристики качества воды и процесс очистки

Характеристики качества воды маточного раствора (сброс из центробежной секции)

o Приток: ХПК ≈ 300–500 мг/л, высокая СС, температура воды 45–55 градусов, pH ≈ 5,5–6,5, B/C Меньше или равно 0,2 (плохая биоразлагаемость), содержит следовые количества ПВС и ртути.

o Цель: ХПК сточных вод менее или равна 50 мг/л, проводимость менее или равна 500 мкСм/см, мутность менее или равна 5 NTU, соответствует промышленным стандартам оборотной воды GB/T 19923-2005.

Основной процесс (индивидуальная комбинация)

1. Предварительная-очистка: Решетка → Уравнительный резервуар (гомогенизация и выравнивание, охлаждение до температуры ниже 35 градусов) → Коагуляция и седиментация (удаление SS и коллоидов).

2. Биохимическая очистка: Предварительное-озоновое окисление (увеличение B/C до 0.35+) → Гидролизное подкисление (HRT=8ч) → Контактное окисление (концентрация ила 3,5–4,5 г/л) → Вторичный отстойник (удаление биохимического ила).

3. Расширенная очистка: песчаная фильтрация → пост-озоновое окисление (снижение ХПК до уровня ниже 50 мг/л) → биологический активированный уголь (BAC) → ионный обмен (удаление остаточных ионов) → прецизионная фильтрация (безопасная фильтрация 5 мкм).

4. Система повторного использования: Резервуар для хранения пластовой воды → Подача воды с переменной частотой → Повторное использование в секции полимеризации (замена пресной чистой воды)

III. Эффект лечения и ключевые показатели (стабильные эксплуатационные данные)

Технические характеристики и инновационные моменты:

1. Озоновая - биохимическая синергия: предварительное-озоновое окисление повышает биоразлагаемость, а пост-обработка озоном обеспечивает стабильный и соответствующий требованиям ХПК в сточных водах. Дозировка озона на тонну воды контролируется на уровне 15-20 мг/л с контролируемыми затратами.

2. Модульная усовершенствованная очистка: комбинация BAC + ионообменник гарантирует, что качество сточных вод превосходит качество водопроводной воды, и их можно напрямую повторно использовать в качестве сырья для реактора полимеризации.

3. Рекуперация тепловой энергии: использование остаточного тепла маточного раствора для предварительного нагрева биохимической питательной воды, что снижает потребление энергии системой примерно на 15%.

4. Конструкция с нулевым сбросом: после обезвоживания и сушки биохимического осадка он утилизируется скоординированным образом, исключая вторичное загрязнение; концентрированная вода выпаривается и кристаллизуется с помощью MVR, а остаток соли перерабатывается в соответствии с требованиями закона в качестве ресурса.

II. Обзор клиентов по очистке сточных вод маточного раствора ПВХ

Сточные воды маточного раствора ПВХ в основном образуются в процессе центробежного разделения в процессе производства ПВХ. Это тип промышленных сточных вод с большим объемом сброса, низким содержанием органических веществ, но плохой биоразлагаемостью. В связи с ужесточением политики защиты окружающей среды и растущим спросом предприятий на экономию воды и энергопотребление, все больше и больше предприятий по производству ПВХ начинают инвестировать в строительство или модернизацию систем повторного использования сточных вод маточного раствора, чтобы добиться почти-нулевого сброса и восстановления ресурсов.

Изображение производства ПВХ

III. Очистка сточных вод маточного раствора ПВХ

Источник сточных вод

Основной источник: В процессе центробежного разделения при производстве ПВХ-смол образуется примерно 3-5 тонн сточных вод маточного раствора на каждую 1 тонну произведенного ПВХ.

Конкретные источники состава:

Остаточные мелкие частицы ПВХ (SS)

Непрореагировавший мономер винилхлорида (ВХМ)

Добавленные добавки, такие как диспергаторы (например, ПВА), инициаторы и терминаторы.

Небольшое количество олигомеров и изомерных продуктов.

Эти вещества приводят к образованию сточных вод с относительно низкой концентрацией ХПК (обычно 100-400 мг/л), но плохой биоразлагаемостью и содержащими трудно-органические вещества (например, поливиниловый спирт ПВС), что усложняет процесс очистки.

Работа со сравнительной таблицей

IV. Технологическая схема очистки сточных вод маточного раствора ПВХ

Процесс очистки сточных вод материнской жидкости из ПВХ

Маточные сточные воды, образующиеся в процессе производства ПВХ (поливинилхлорида), имеют такие характеристики, как высокая концентрация органических веществ, высокое содержание солей и трудность разложения. Чтобы обеспечить соответствие стандартам сброса или переработки ресурсов, технологический процесс очистки должен объединять несколько этапов, включая пред-очистку, глубокую очистку и восстановление ресурсов. Ниже приводится анализ технологической схемы очистки сточных вод исходной жидкости ПВХ на основе результатов поиска:

1) Этап предварительной-обработки

Предварительная-очистка — это ключевой этап очистки исходных жидких сточных вод ПВХ, целью которого является удаление из сточных вод крупных взвешенных частиц, коллоидных веществ и некоторых растворимых органических соединений, создавая условия для последующей глубокой очистки.

1. Физическая предварительная-лечение

Коагуляционное осаждение: при добавлении коагулянтов (таких как PAC, PAM) и вспомогательных коагулянтов взвешенные твердые вещества и коллоиды (такие как ПВС) в сточных водах образуют хлопья и выпадают в осадок, улучшая биоразлагаемость сточных вод. Этот метод широко используется в центробежной очистке сточных вод ПВХ.

Фильтрация: использование песчаных фильтров, дисковых фильтров и т. д. для удаления остаточных взвешенных веществ после предварительной-очистки, обеспечивая стабильную работу последующих систем очистки (например, ультрафильтрации, обратного осмоса).

Химическая предварительная-обработка

Деэмульгация и обезжиривание: Для сточных вод, содержащих эмульгаторы, диспергаторы (например, сточные воды из смолы ПВХ-пасты), путем регулирования pH и добавления специальных деэмульгаторов нарушается эмульгированное состояние и удаляются маслянистые вещества.

Предварительная-очистка перед предварительным окислением: использование передовых фотохимических технологий окисления (например, оборудования для усовершенствованного ультрафиолетового окисления), использование гидроксильных радикалов (·OH) для окисления и разложения трудно--органических веществ (таких как ПВС), что повышает биоразлагаемость сточных вод.

2) Этап глубокого лечения

Этап глубокой очистки в основном направлен на борьбу с высокой концентрацией органических веществ, солей и микропримесей, оставшихся после предварительной-очистки, с использованием таких технологий, как биологическая очистка и мембранное разделение, для дальнейшего повышения качества воды.

1. Биологическая очистка

Комбинированный процесс гидролизного подкисления-UASB-A/O-MBR:

Органические сточные воды с высокой-концентрацией после регулировки подаются в резервуар гидролизного подкисления для улучшения биоразлагаемости, а затем поступают в UASB (анаэробный иловый слой с восходящим потоком) для эффективного анаэробного разложения. Анаэробные сточные воды поступают в систему A/O (бескислородную-аэробную) систему для удаления азота и фосфора и, наконец, проходят через систему MBR (мембранный биореактор) для дальнейшего удаления органических веществ и взвешенных твердых частиц.

2. Технология мембранного разделения.

Ультрафильтрационная - система обратного осмоса (UF-RO):

Предварительно очищенные сточные воды обрабатываются системой ультрафильтрации для удаления частиц ПВХ, инициаторов и других примесей. Затем фильтрат поступает в систему обратного осмоса для дальнейшего удаления солей и органических веществ. Пластовую воду можно повторно использовать в производственном процессе, при этом доля повторного использования превышает 70%. Этот процесс протекает при физической и постоянной температуре, имеет низкое энергопотребление, а качество очищенной воды не имеет существенных отличий от пресной обессоленной воды.

В запатентованной технологии Huaguo Yuhang низкоэнергетические мембраны из карбида кремния- используются для фильтрации сточных вод маточного раствора, регенерации частиц ПВХ и эффективного использования ресурсов сточных вод.

3. Глубокая окислительная обработка.

Озоновое/каталитическое окисление: После биохимической обработки дальнейшее разложение тугоплавких органических веществ осуществляется посредством озонового окисления или озонового каталитического окисления (гетерогенный катализатор) для обеспечения стабильного и соответствующего требованиям ХПК в сточных водах.

3). Использование ресурсов и терминальная обработка

1. Использование водных ресурсов

Сточные воды после глубокой очистки могут фильтроваться с помощью мембранной фильтрации (ультрафильтрация + обратный осмос) и технологии EDI (электродеионизация) для соответствия стандартам качества воды для производственных процессов, а также повторно использоваться в таких процессах, как очистка реактора полимеризации и охлаждение оборудования.

Система циркуляции охлаждающей воды обеспечивает эффективное использование водных ресурсов за счет добавления ингибиторов коррозии и технологий электронного удаления накипи.

2. Разрядка терминала в соответствии с требованиями

Для сточных вод, которые не могут быть повторно использованы, после очистки вышеуказанными процессами необходимо перед сбросом дополнительно очистить их от остаточных загрязняющих веществ через биологический фильтр с активированным углем для обеспечения соответствия показателям ХПК, БПК5, СС и т.д.

При очистке выхлопных газов токсичные газы, такие как VCM (винилхлорид), очищаются посредством адсорбции активированным углем/глубокой холодной регенерации, каталитического сжигания и щелочного скруббера.

V. Блок-схема очистки сточных вод

Производственные сточные воды → Коагуляция и фильтрация → Удаление нефти и коагуляция → Гидролитическое подкисление → Анаэробная биохимическая очистка → Аэробная биохимическая очистка → Углубленная очистка → Повторное использование или сброс