PVC母液回用装置与方法与流程

pvc母液回用装置与方法
技术领域
1.本发明属于环保技术领域，具体涉及一种pvc母液回用装置与方法。


背景技术：

2.随着国家对水资源优化利用力度加大和污水回用技术的进展，各企业纷纷将容易处理的污水逐步实现了回用，由回用于绿化、地表冲洗、消防逐步发展到采用双膜除盐处理后回用，但一些污染程度高、难处理的污水因没有合适的回用方案，只能选择达标排放的路线。氯碱行业的pvc离心母液便是其中一种，pvc离心母液具有水量大、无机离子浓度低的特点，回用价值较高，但pvc离心母液浊度高、温度高、有机物低且难降解等限制了该废水的回用技术。目前国内对pvc母液的回用多采用先过滤降低浊度悬浮物，之后进行换热降温，再采用生化处理 高级氧化去除有机物后回用于循环水或者继续经超滤 反渗透处理后回用于聚合反应。实际研究和应用中，一是存在生化处理流程长、占地面积大、污泥处理等附属设施多的问题，二是存在过滤器堵塞和回用装置污堵的问题，装置运行不平稳，回用率不高，浓水不达标需要另行处理。实际目前多数企业对pvc母液处理的方式为：将其与其他污水混合生化处理后达标排放或者回用。
3.pvc母液中悬浮着大量透过离心机的pvc粉末颗粒，污水浊度高，呈乳白色，且这些悬浮物难以通过自然沉降和絮凝的方法分离。母液中还含有以聚乙烯醇(pva)为代表的能够引起团聚且难降解聚的助剂，导致水中cod较高，约100～400mg/l，不能直接回用。pvc母液回用的基本方向，一为制取脱盐水回用于聚合反应，二是作为循环水补水。但不论哪个方向，母液中的团聚问题导致处理设施被团聚物附着、回用装置的膜元件被污染，如要对pvc母液进行回用，首先必须有效去除水中特征污染物、解决污水中有机物团聚的问题，最大限度消除团聚带来的污染，同时还要解决回用后浓水达标问题。
4.中国专利cn 101391852 b公开了一种聚氯乙烯(pvc)离心母液废水的处理方法，依次包括以下处理步骤：1)自清洗滤器处理，并对自清洗滤器的反洗液进行pvc粒料回收，2)降温处理，3)混凝沉降处理，4)一级曝气生物滤池处理，5)臭氧氧化，6)曝气还原，7)二级曝气生物滤池处理，8)超滤处理，9)反渗透处理，10)离子交换。本发明通过对母液的次序处理，实现母液的综合处理，可实现pvc母液的高品质回收，有效控制了处理成本，而且处理效果也得到改善，极大程度地减少了cod的排放量和工厂取水量，有效增加pvc生产企业的效益。但是，该发明流程长，过滤出水浊高(20ntu)且需要超强反冲洗，采用两级生物处理，实际运行发现因为pvc母液污染物组分少，还需要补充营养物或者与其他污水混合处理才能保证微生物活性，且曝气生物滤池中存在pvc团聚现象造成水路堵塞和处理效果下降，后续超滤、反渗透依然存在污堵污染的问题，同时还存在反渗透浓缩液cod高的问题。
5.中国专利cn 104291487 b公开了一种pvc母液废水处理回用的处理装置和处理方法。提供一种先将pvc母液废水曝气预处理后的水经过陶瓷碟片膜过滤，出水水质符合反渗透进水要求，运行压力低，节能环保，经反渗透处理产品水满足聚合反应釜用水水质标准的pvc母液废水处理回用的处理装置和处理方法。实际应用研究发现，预处理曝气停留时间
长，cod去除率低，再经陶瓷碟片膜过滤并不能去掉水中的pva等污染物，反渗透进水中团聚现象仍然存在，极易污染反渗透膜且浓水难处理；母液中污染物黏附在过滤陶瓷膜碟片上，导致反洗不彻底。
6.综上所述，当前pvc母液回用过程中，存在以下技术问题：
7.1、绝大部分的回用工艺依靠生物处理降解水中污染物，污水微生物营养物缺乏，水力停留时间长，占地面积大。
8.2、采用两级生物降解时需臭氧提高可生化性，之后再进行反渗透除盐回用，处理流程长，成本高。反渗透膜容易被污堵，且反渗透浓水存在不达标、难处理的问题。
9.3、采用生化处理时，生化出水中的微生物残留容易导致超滤反渗透膜污堵。
10.4、pvc母液特有的污染物在过滤时容易黏附，致使过滤器反洗不彻底。
11.5、pvc母液特有的团聚现象，容易在管道、设备上附着，影响回用装置的稳定运行，产水率降低，严重时可导致装置停运。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种pvc母液回用装置，所述装置占地面积小、运行稳定，能够将pva高效去除，并解决pvc母液废水过滤中过滤器反洗效率不高的问题，将剩余少量有机物在除盐的过程降解，产生的浓水有机物减量浓缩，去除悬浮物和溶解性有机物效率高，过滤器反洗效果好，臭氧利用率高，产水回用的同时，外排污水达标排放；本发明同时提供其方法。
13.本发明所述的pvc母液回用装置，由陶瓷膜过滤器、高级氧化反应器、换热器、电吸附除盐装置、臭氧发生器、反洗水絮凝沉淀池组成。
14.具体地，所述装置包括pvc母液输入管道，pvc母液输入管道与陶瓷膜过滤器的进口相连，陶瓷膜过滤器的出口与高级氧化反应器的进口相连，高级氧化反应器的出口与换热器的进口相连，换热器的出口与电吸附除盐装置的进口相连，电吸附除盐装置的浓水出口与电吸附浓水池的进口相连，电吸附浓水池的出口与陶瓷膜反洗泵的进口相连，陶瓷膜反洗泵的出口与陶瓷膜过滤器的反冲洗进口相连；
15.所述的陶瓷膜过滤器与高级氧化反应器的臭氧进口分别与臭氧发生器的出口相连，陶瓷膜过滤器的反冲洗尾气出口与高级氧化反应器的臭氧进口相连，陶瓷膜过滤器的反冲洗污水出口与反洗水絮凝沉淀池的进口相连；
16.所述的高级氧化反应器包括双氧水投加系统、紫外光发光灯管和臭氧搅拌系统。
17.其中：所述的电吸附除盐装置设置加酸系统。酸液优选盐酸，酸液用给电吸附再生提供酸性环境，再生浓水收集于电吸附浓水池，控制电吸附浓水池ph值范围优选3.0～3.5。
18.采用上述的pvc母液回用装置的方法，包括以下步骤：
19.1)pvc母液经pvc母液输入管道进入陶瓷膜过滤器进行过滤；
20.2)过滤出水进入高级氧化反应器进行紫外光催化、双氧水氧化和臭氧曝气氧化搅拌氧化反应；
21.3)高级氧化出水进入换热器降温至45℃以下；
22.4)换热出水进入电吸附除盐装置，产水回用，浓水进入电吸附浓水池，用于对陶瓷膜过滤器进行反冲洗，反冲洗时首先采用气洗，然后进行水气联合洗，气洗的气源为压缩空
气或者压缩臭氧，优选压缩臭氧；
23.5)反洗水调节ph至中性后，投加絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀，上清液达标排放，泥渣排出。
24.所述的pvc母液无需降温直接进入陶瓷膜过滤器。
25.所述陶瓷膜过滤器滤芯为陶瓷材质，过滤精度优选为50～200nm。工作压力和反洗压差按常规设计，并设有陶瓷膜反洗泵。陶瓷膜过滤器设置多组，反洗时依次反洗，反冲洗用水量等于或低于电吸附浓水量。
26.紫外光波长为150～300nm，双氧水投加浓度为污水cod的1.0～1.5倍，臭氧的投加浓度为20～50mg/l，氧化反应时间为0.5～2.0h。
27.所述的臭氧搅拌系统优选微孔爆气。
28.所述的换热器按进水温度65℃，出水温度小于45℃进行常规设计。
29.所述的电吸附除盐装置为模块化装置，模块型号为e ，模对电压1.2～2.0v，单位面积极板处理水量20～50l/m2·
h，周期运行，每周期工作时间40～60min，产水收集时间25～45min，产水率60～75％。
30.所述的气洗，压力为0.7～0.8mpa，时间为120～240s；所述的水气联合洗，时间为120～240s；采用臭氧进行气洗时，臭氧的投加浓度为100～200mg/l。
31.所述陶瓷膜过滤器反冲洗出口分气体管路和污水管路，含有臭氧尾气的气体管路与高级氧化反应器的臭氧搅拌系统进口相连，参与氧化搅拌。含有反洗出水的污水管路将污水送往反洗水絮凝沉淀池。
32.所述的臭氧来源于臭氧发生器。臭氧发生器产生的臭氧部分用于反洗陶瓷膜，部分送往高级氧化装置参与氧化的同时辅助搅拌。
33.所述的反洗水絮凝沉淀池入口处设置常规加碱装置，调节反洗水ph值范围优选7.0～8.5，碱优选但不限于生石灰或氢氧化钠溶液。
34.所述的反洗水絮凝沉淀装置，为常规的絮凝沉淀池。所述的絮凝剂优选但不限于聚合氯化铝，投加浓度为50～200mg/l；所述的助凝剂优选但不限于聚丙烯酰胺，投加浓度为2～5mg/l；沉淀时间为1.0～2.0h。
35.具体地，本发明所述的方法，包括以下步骤：
36.1)pvc母液无需降温进入陶瓷膜过滤器，先彻底去除悬浮物，降低污水浊度。陶瓷膜将水中悬浮物富集在陶瓷膜表面，需要反洗清除，先进行臭氧气洗，使附着的粘性污染物高效率剥离，之后再采用臭氧电吸附浓水水气联合洗，彻底恢复陶瓷膜的过滤性能。
37.2)陶瓷膜过滤出水进入高级氧化反应器进行紫外光 双氧水 臭氧高级氧化。在污水高温的水质条件下，采用紫外光催化，双氧水氧化，臭氧曝气氧化搅拌，氧化效率高、氧化能力强，水中污染物被高效氧化。
38.3)高级氧化出水进行换热处理，将污水水温降低45℃以下，满足电吸附除盐装置进水对温度要求。
39.4)换热出水进入电吸附除盐装置，产水回用，浓水用于反洗陶瓷膜。
40.5)陶瓷膜反洗水调节ph至中性后，投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行絮凝沉淀，上清液达标排放，泥渣排出。
41.以图1为例，详细叙述本发明的实施过程，具体如下：
42.pvc母液直接进入陶瓷膜过滤器，将水中悬浮物阻截在膜表面，彻底去除悬浮物的出水进入高级氧化反应器，加入的双氧水在紫外光催化、臭氧氧化曝气搅拌下协同反应，高效率氧化降解污染物。由于陶瓷膜已经阻截了水中悬浮颗粒，氧化效率较直接在pvc母液中进行反应高。高级氧化反应器出水经换热器将水温度降至45℃以下后进入电吸附除盐装置除盐，除盐的同时有机物被电吸附模块进一步降解，收集电吸附除盐出水中电导率满足回用要求的产水直接回用，不满足回用要求的出水在电吸附装置内部循环，电吸附浓水用于反洗陶瓷膜。
43.陶瓷膜过滤器设置多组，反洗水每组先进行气洗，之后进行水气联合洗，由于采用臭氧气洗，附着在陶瓷膜上的污染物在臭氧作用下更容易剥离，反洗效果优于压缩空气。反洗过程为：第一组进行水气联合洗的同时，第二组进行气洗，气洗时间少于水气联合洗时间；第二组进行水气联合洗的同时，第三组进行气洗，以此类推。陶瓷膜过滤器反洗水为呈酸性的电吸附浓水，臭氧在酸性条件下对反洗水中污染物降解效果优于中性条件下。反洗水调节ph值至中性后进入反洗水絮凝沉淀池，絮凝沉淀的上清液达标排放，泥渣排出。陶瓷膜过滤器反洗尾气输送至高级氧化反应器重复利用，参与高级氧化和搅拌。
44.与现有技术相比，本发明有益效果如下：
45.1、本发明流程短，且占地面积小。
46.2、母液回用的过程不采用生化处理工艺，避免了生化出水中生物残留对回用影响，避免了生化出水中残留氮、磷对达标排放的影响。可直接在pvc生产装置附近建设实施，对实现节水减排和增加企业环境容量具有重要意义，具有良好的应用前景和环境效益。
47.3、本发明采用紫外 双氧水 臭氧高级氧化，高效氧化了水中有机物，解决了团聚问题的同时，污水电导率不增加。
48.4、本发明利用出水的温度提高了高级氧化的效果，缩短了氧化的时间。
49.5、电吸附除盐模块为通道结构，彻底消除了膜法除盐污堵的隐患，且在除盐过程中有机物还可被进一步降解。
50.6、发挥电吸附产水水质可调节的优势，有目的性收集可直接回用的电吸附产水，提高了电吸附产水水质。
51.7、采用臭氧气洗陶瓷膜过滤器，能够提高陶瓷膜表面污染物的剥离效果，同时降低了反洗水的cod，反洗水絮凝沉淀后达标排放。
52.8、臭氧回收再利用于高级氧化，氧化效果提高。
53.9、采用陶瓷膜耐污染、耐氧化，将污染物集中在陶瓷膜表面，陶瓷膜反洗先采用臭氧可氧化部分附着污染物，之后采用电吸附浓水与臭氧联合洗，既分解了部分污染物又提高了工艺总产水率。
附图说明
54.图1是本发明所述装置的结构示意图；
55.图中：1、pvc母液输入管道；2、陶瓷膜过滤器；3、高级氧化反应器；4、换热器；5、电吸附除盐装置；6、电吸附浓水池；7、陶瓷膜反洗泵；8、臭氧发生器；9、反洗水絮凝沉淀池。
具体实施方式
56.以下结合实施例对本发明做进一步描述，但其并不限制本发明的实施。
57.参照图1所示，所述的pvc母液回用装置，包括pvc母液输入管道1，pvc母液输入管道1与陶瓷膜过滤器2的进口相连，陶瓷膜过滤器2的出口与高级氧化反应器3的进口相连，高级氧化反应器3的出口与换热器4的进口相连，换热器4的出口与电吸附除盐装置5的进口相连，电吸附除盐装置5的浓水出口与电吸附浓水池6的进口相连，电吸附浓水池6的出口与陶瓷膜反洗泵7的进口相连，陶瓷膜反洗泵7的出口与陶瓷膜过滤器2的反冲洗进口相连；
58.所述的陶瓷膜过滤器2与高级氧化反应器3的臭氧进口分别与臭氧发生器8的出口相连，陶瓷膜过滤器2的反冲洗尾气出口与高级氧化反应器3的臭氧进口相连，陶瓷膜过滤器2的反冲洗污水出口与反洗水絮凝沉淀池9的进口相连；
59.所述的高级氧化反应器3包括双氧水投加系统、紫外光发光灯管和臭氧搅拌系统。
60.所述的电吸附除盐装置5设置加酸系统。
61.实施例1
62.某pvc母液，温度60～70℃，cod380～400mg/l，浊度65～80ntu，首先进入陶瓷膜过滤器，陶瓷过滤器采用管式膜，错流过滤，过滤精度为200nm，过滤出水进入高级氧化反应器，过氧化氢投加浓度为污水cod的1.5倍，紫外灯波长为150nm，氧化反应时间为2.0h。臭氧发生器直接供往高级氧化反应器的臭氧浓度为20mg/l，换热器出水温度小于45℃，电吸附模块型号为e ，模对电压2.0v，单位面积极板处理水量50l/m2·
h，周期运行，每周期工作时间60min，产水收集时间45min，产水率75％，电吸附浓水ph值3.5。陶瓷膜臭氧反洗浓度为200mg/l，压力为0.8mpa，气洗时间为240s，水气联合洗时间为120s。反洗出水调节ph值至7.0～8.5后，投加絮凝剂聚合氯化铝200mg/l，助凝剂聚丙烯酰胺5mg/l，沉淀时间2.0h。各单元出水水质情况表1。
63.表1实施例1水质情况
[0064][0065][0066]
本实施例连续运行25天，陶瓷膜膜通量没有明显变化，电吸附产水水质稳定，反洗水絮凝沉淀出水达到当地cod≤40mg/l，总氮≤10mg/l的排放要求。
[0067]
实施例2
[0068]
某pvc母液，温度50～55℃，cod100～130mg/l，浊度38～66ntu，首先进入陶瓷膜过
滤器，陶瓷过滤器采用管式膜，错流过滤，过滤精度为100nm，过滤出水进入高级氧化反应器，过氧化氢投加浓度为污水cod的1.0倍，紫外灯波长为300nm，氧化反应时间为1.5h。臭氧发生器直接供往高级氧化反应器的臭氧浓度为50mg/l，换热器出水温度小于45℃，电吸附模块型号为e ，模对电压1.2v，单位面积极板处理水量20l/m2·
h，周期运行，每周期工作时间40min，产水收集时间25min，产水率60％，电吸附浓水ph值3.0。陶瓷膜臭氧反洗浓度为100mg/l，压力为0.7mpa，气洗时间为120s，水气联合洗时间为240s。反洗出水调节ph值至7.0～8.5后，投加絮凝剂聚合氯化铝100mg/l，助凝剂聚丙烯酰胺3mg/l，沉淀时间1.5h。各单元出水水质情况表2。
[0069]
表2实施例2水质情况
[0070] 水温/℃电导率/μs
·
cm-1
cod/mg
·
l-1
总氮/mg
·
l-1
浊度/ntu原水50～55240～290100～1305～638～66陶瓷膜过滤出水48～53240～29095～1203～4＜2.0高级氧化出水45～50240～29015～203～4＜2.0换热出水35～45240～29015～203～4＜2.0电吸附产水35～4510～2510～15＜2＜2.0电吸附浓水35～451100～130020～30＜9＜2.0反洗水絮凝沉淀出水35～45880～112018～25＜9/
[0071]
本实施例连续运行15天，陶瓷膜膜通量没有明显变化，电吸附产水水质稳定，反洗水絮凝沉淀出水达到当地cod≤40mg/l，总氮≤10mg/l的排放要求。
[0072]
实施例3
[0073]
某pvc母液，温度75～80℃，cod180～200mg/l，浊度20～30ntu，首先进入陶瓷膜过滤器，陶瓷过滤器采用管式膜，错流过滤，过滤精度为50nm，过滤出水进入高级氧化反应器，过氧化氢投加浓度为污水cod的1.0倍，紫外灯波长为200nm，氧化反应时间为1.0h。臭氧发生器直接供往高级氧化反应器的臭氧浓度为30mg/l，换热器出水温度小于45℃，电吸附模块型号为e ，模对电压1.8v，单位面积极板处理水量30l/m2·
h，周期运行，每周期工作时间50min，产水收集时间35min，产水率70％，电吸附浓水ph值3.3。陶瓷膜臭氧反洗浓度为200mg/l，压力为0.7mpa，气洗时间为240s，水气联合洗时间为240s。反洗出水调节ph值至7.0～8.5后，投加絮凝剂聚合氯化铝50mg/l，助凝剂聚丙烯酰胺2mg/l，沉淀时间1.0h。各单元出水水质情况表3。
[0074]
表3实施例3水质情况
[0075] 水温/℃电导率/μs
·
cm-1
cod/mg
·
l-1
总氮/mg
·
l-1
浊度/ntu原水75～80180～200180～2004～520～30陶瓷膜过滤出水64～72180～200160～1802～3＜1.0高级氧化出水70～75180～20025～382～3＜1.0换热出水35～45180～20025～382～3＜1.0电吸附产水35～4515～258～15＜1＜1.0电吸附浓水35～451000～120030～40＜8＜1.0反洗水絮凝沉淀出水35～45880～110025～37＜9/
[0076]
本实施例连续运行10天，陶瓷膜膜通量没有明显变化，电吸附产水水质稳定，反洗水絮凝沉淀出水达到当地cod≤40mg/l，总氮≤10mg/l的排放要求。
[0077]
下面以实施例1的对比例阐述下本发明的有益效果。
[0078]
对比例1
[0079]
将本发明的臭氧发生器停用，采用压缩空气气洗陶瓷膜过滤器。
[0080]
某pvc母液，温度60～70℃，cod380～400mg/l，浊度65～80ntu，首先进入陶瓷膜过滤器，陶瓷过滤器采用管式膜，错流过滤，过滤精度为200nm，过滤出水进入高级氧化反应器，过氧化氢投加浓度为污水cod的1.5倍，紫外灯波长为150nm，氧化反应时间为2.0h。臭氧发生器停用。换热器出水温度小于45℃，电吸附模块型号为e ，模对电压2.0v，单位面积极板处理水量50l/m2·
h，周期运行，每周期工作时间60min，产水收集时间45min，产水率75％，电吸附浓水ph值3.5。陶瓷膜压缩空气反洗压力为0.8mpa，气洗时间为240s，水气联合洗时间为120s。反洗出水调节ph值至7.0～8.5后，投加絮凝剂聚合氯化铝200mg/l，助凝剂聚丙烯酰胺5mg/l，沉淀时间2.0h。各单元出水水质情况表4。
[0081]
表4对比例1水质情况
[0082] 水温/℃电导率/μs
·
cm-1
cod/mg
·
l-1
总氮/mg
·
l-1
浊度/ntu原水60～70200～260380～4005～665～80陶瓷膜过滤出水58～65200～260320～3603～4＜2.0高级氧化出水50～60200～26035～453～4＜2.0换热出水35～45200～26035～453～4＜2.0电吸附产水35～4510～3020～25＜2＜2.0电吸附浓水35～451100～130038～50＜9＜2.0反洗水絮凝沉淀出水35～45880～112050～60＜10/
[0083]
本对比例连续运行10天，陶瓷膜膜通量下降约20％，电吸附产水水质稳定。可见对比例1停用臭氧后，陶瓷膜膜通量下降，氧化效果降低，电吸附产水cod略有升高，反洗水絮凝沉淀出水不能达到当地cod≤40mg/l，总氮≤10mg/l的排放要求，反洗水还需另设有cod处理设施。
[0084]
对比例2
[0085]
将本发明的电吸附除盐装置更换为反渗透除盐装置。
[0086]
某pvc母液，温度60～70℃，cod380～400mg/l，浊度65～80ntu，首先进入陶瓷膜过滤器，陶瓷过滤器采用管式膜，错流过滤，过滤精度为200nm，过滤出水进入高级氧化反应器，过氧化氢投加浓度为污水cod的1.5倍，紫外灯波长为150nm，氧化反应时间为2.0h。臭氧发生器直接供往高级氧化反应器的臭氧浓度为20mg/l，换热器出水温度小于45℃，反渗透产水率为75％。陶瓷膜臭氧反洗浓度为200mg/l，压力为0.8mpa，气洗时间为240s，水气联合洗时间为120s。反洗出水调节ph值至7.0～8.5后，投加絮凝剂聚合氯化铝200mg/l，助凝剂聚丙烯酰胺5mg/l，沉淀时间2.0h。各单元出水水质情况表5。
[0087]
表5对比例2水质情况
[0088]
[0089][0090]
本对比例连续运行10天，陶瓷膜膜通量没有明显变化，反渗透膜通量下降约15％。可见对比例2将电吸附除盐装置更换为反渗透除盐装置后，反渗透膜通量下降，说明还需要增设超滤装置；同时反洗水絮凝沉淀出水不能达到且远超当地cod≤40mg/l，总氮≤10mg/l的排放要求，反洗水还需另设有cod、总氮处理设施且处理难度较大。