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废水处理

氯碱及聚氯乙烯废水处理工程实例

摘要：

介绍某氯碱及聚氯乙烯化工企业的废水处理工艺概况和主要构筑物结构，对处理过的废水回收利

用情况予以介绍。

关键词：

废水处理；回收；利用；环保

当前，加强环境保护是关系企业生存和发展的重要内容。

作为化工企业，加强“三废”的有效治理已成为企业健康发展的重要保证。

某企业为集氯碱、聚氯乙烯、石油炼制、化肥生产于一体的大型综合化工企业，针对自身现状建设废水处理设施，进行氯碱、聚氯乙烯、硫酸钾化肥等产品的废水处理。

又在切实可行的基础上，进行达标废水回收利用的技术改造，使工业废水既达到排放标准，同时，又创造一定的经济效益。

1废水处理工程概况

1．1工艺流程

   根据废水中有害物质类别，设计采用物理化学方法对来水中大量氧化物、硫化物、悬浮物、酸性、碱性物质等进行一级、二级处理，其工艺流程如图1所示。

1．2废水处理主要构筑物

1．2．1沉砂池

采用两组平行直流式沉砂结构，使密度为2～2．5g／cm3、颗粒直径为0．2mm以上的物质产生沉淀。

单组沉砂池尺寸为9．0m×l．35m×2m，砂斗斗壁倾角55°，采用底阀控制的重力排砂方式。

钢筋砼结构，池内壁做防腐层。

1．2．2机械搅拌池

经沉砂处理的废水进入机械搅拌混合池。

本池钢筋砼结构，单座尺寸为2．15m×2．65m×2．5m，内壁防腐。

池中投加混凝剂和酸碱中和剂，然后利用搅拌产生对流循环和剧烈的涡流，使混凝剂与废水里的小颗粒及胶体物质快速充分地接触，产生较大重力达到沉降目的。

1．2．3网格反应池

废水加药并经机械搅拌后进入网格反应池内，网格反应池为钢筋砼结构，2组共30座。

每小池尺寸为1．2m×l．2m×4．0m，在后部20座小池中放置木制格栅，使水流在网格上、下对角交错流动，通过格栅时收缩，穿过格栅后放大，创造良好聚凝条件，降低混凝剂投放量，使反应时间更充分。

本池内壁防腐。

1．2．4斜管沉淀池

废水在网格反应池与混凝剂充分反应后，进入斜管沉淀池中，斜管沉淀池为钢筋砼结构，2组共4座，单座尺寸4．0m×9．0m×4．5m，沉降区上部安装有φ60斜管若干，它使沉淀池的沉降面积增加数倍，提高沉淀效率，斜管沉淀池下部为排泥斗。

排泥管利用静压排泥，使大量的淤泥进入污泥浓缩池中，经浓缩压滤，然后运走。

1．2．5气浮池

废水经斜管沉降后进入气浮池中，气浮池为钢筋砼结构，2组共4座，单座尺寸为4．0m×9．0m×3．8m，气浮池是利用较轻悬浮物加压后上浮原理，使溶气水中溶解的空气以气泡的形式排出，气泡粘附在较轻悬浮物上而漂浮上来，然后浮渣被刮沫机刮至淤泥槽中排出。

1．2．6砂滤池

废水经气浮池处理后进入砂滤池，砂滤池为钢筋砼结构，2组共4座，单座尺寸为4．8m×4．8m×2．5m，底层为多孔陶瓷滤砖，砖上填装石英砂滤料，利用滤料的筛分、沉淀等作用对废水中固态物做最后处理。

1．2．7集水池

废水经全部处理后，达标水由砂滤池进入集水池，集水池为钢筋砼结构，共1座，处型尺寸为9．6m×9．6m×40m，废水由本池排放或回收利用。

2生产使用效果

本套装置投入使用后，测试结果表明，适用于该企业的氯碱、聚氯乙烯、硫酸钾等装置的废水处理，体现为各种污染物质、泥沙等杂质去除率高，可有效抑制环境污染，实现废水的达标处理。

各种污染物去除率见表1。

该法在工业废水处理中具有推广价值。

3回收利用

3．1工艺流程概述

废水经处理后，各项指标达到国家标准，经研讨决定，建设回收利用装置对废水进行回用，一是将部分废水做为砂滤池反洗用水和气浮池溶气用水，可减少生水用量160t／h；二是将部分废水送至PVC合成炉的冷却水和盐酸合成的冷却用水，可节约生水120t／h。

工艺流程如图2所示。

3．2经济效益

在除去运行所必需费用后，仅回用水一项，每年可节约生水240万t，按生水0．4元／t计算，每年可节约资金96万元，经济效益十分可观。

4结语

实践证明，以上的废水处理工程及回收利用情况，实现了对企业工业废水的处理，消除了废水排放造成环境污染的影响，节约了大量不可再生资源，保护了周边环境及人群的健康，取得了显著的经济效益和社会效益，为企业的发展提供了更大的空间。

——摘自《化工安全与环境》2005年第44期

作者：

石景新李永臣   黑龙江齐化集团公司动力厂

责任编辑：

vivien

炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用

　　摘　要：

通过分析炉渣的主要化学成分及处理工业废水的机理，在总结炉渣处理工业废水实践的基础上，认为炉渣对工业废水中的有机物、重金属等污染物有良好的吸附作用，可在一定程度上取代活性炭，降低废水处理的费用。

　　关键词：

炉渣；废水处理；吸附

　　炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉，炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物。

由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构。

炉渣中含有的多种碱性氧化物（CaO、Al2O3等）在与工业废水接触后能溶出部分碱性物，因而对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用。

近年来国内利用炉渣对工业废水进行处理的报道越来越多，一些技术已用于工业实践，本文即对炉渣在处理工业废水的机理和应用实践作一综述。

1炉渣的化学组成和理化特性

1.1炉渣的化学组成

　　炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、镁、钙、铝、铁的氧化物，化学组成见表1[1]。

表１　燃煤炉渣化学成分

煤种

w（SiO2）

w（Fe2O3）

w（Al2O3）

w（CaO）

w（MgO）

w（k2O）

w（残炭）

烟煤

37.8-60.9

4.3-24.9

16.8-35.2

0.9-9.6

0.4-3.9

0.3-3.4

10-30

无烟煤

49.3-62.5

5.1-16.1

15.1-25.2

0.7-4.9

0.5-1.8

1.3-2.8

10-30

褐煤

21.0-59.1

4.5-12.2

12.2-23.1

1.7-41.3

1.1-2.4

0.9-2.8

10-30

1.2炉渣的物理特性

　　炉渣的物理特性见表2[2]。

表2 炉渣的物理特性

有效粒径d10/m

不均匀系数k80

当量粒径dp/m

床层孔隙率ε

密度ρs/（kg.m-3）

吸水率H2O

0.315×10-3

1.99

0.45×10-3

0.555

2.30×103

0.413

注：

经人工破硫筛分，粒径在0.2-0.9mm范围

表3炉渣被水浸泡后水的pH值

tr>水浸泡时间/h

1

2

3

4

5

pH值

7.83

8.64

9.12

9.54

9.76

注：

浸泡水的pH=7.0

表4炉渣被水淋洗后水的pH值

水淋溶时间/h

24

48

72

96

120

pH值

9.05

9.55

9.67

9.80

9.94

注：

淋溶水的pH=6.86

表5炉渣被水浸泡后铝的溶出量

炉渣被水浸泡时间/min

35

45

55

65

溶出铝ρ（Al）/（mg.L-1）

22.48

44.6

46.75

53.04

1.3炉渣被水浸泡、淋洗后的部分化学特性

　　炉渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值变化和铝的溶出量见表3、表4[4]和表5[5]。

2炉渣处理废水机理

　　炉渣去除工业废水中污染物的过程较复杂，与其物理结构、化学成分，废水性质（pH值、有机物组成等）等因素有关。

根据目前的有关资料，炉渣处理废水的主要机理为吸附、中和及絮凝沉降作用。

2.1吸附过滤作用

　　炉渣具有多孔结构，孔隙率达50％－60％，比表面积较大，表面能高，炉渣中含有的残炭达10％－30％，这些残炭具有活性炭的性质，因此炉渣对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有较强的物理和化学吸附作用。

表6为炉渣对某些废水中污染物的吸附情况[5-7]。

表6炉渣对工业废水中污染物的吸附情况

废水种类

炉渣吸附情况

中药废水

有机物（COD）吸附量达1.71g/kg[炉渣]

化工硝基废水　

硝基废水中有机物吸附为23.7-37.7g/kg[炉渣]

对硝基物（NB）吸附为1.5-27.3g/kg[炉渣]

植物油脂废水

油脂吸附率为5-8kg/m3[炉渣]，废水中悬浮物吸附为25-30kg/m3[炉渣]

2.2中和作用

　　炉渣中含有的CaO，MgO，Fe2O3，Al2O3，K2O，Na2O等碱性氧化物被水浸泡后进入废水中，能提高废水的碱度，可用来中和酸性废水的酸度，这在处理酸性除尘废水，酸性矿井废水以及某些酸性重金属废水方面有较好的效果。

2.3絮凝沉降作用

　　炉渣在被中性水浸泡35－65min后，被溶出的铝达到22.5－53mg／L。

铝在水中形成的氢氧化物是良好的絮凝剂，能对废水中有机物、重金属、悬浮物起絮凝作用，加强其澄清沉降效果，此外炉渣中的部分无机粉尘对废水也有混凝作用。

3炉渣在工业废水处理中的应用

3.1对印染废水的处理

　　印染废水的特点是水质复杂，含各种有机物浓度高，碱度大、色度大。

近年来纺织行业不断改变产品结构，提高纺织物印染性能，带来印染废水中难生物降解物质日益增多。

炉渣所具有的对废水吸附和中和性能特别适宜对印染废水中染料、浆料。

助剂、色度、碱度等进行吸附处理。

表7[8-11]为国内部分印染厂采用炉渣吸附处理印染废水实例。

表7 炉渣吸附处理印染废水

处理工艺

进水水质

炉渣过滤后水质

ρ（COD）/（mg.L-1）

色度

pH值

ρ（COD）/（mg.L-1）

色度

pH值

废水→絮凝炉→渣过滤

946.5

1.03×30（吸光度）

10.82

93.3

0.021（吸光度）

10

废水→除尘→炉渣过滤

729.5

885.1（倍）

10.85

94.5

0.33（倍）

6.98

废水→烟气中和→炉渣过滤

400-1200

＞250（倍）

＜10

＜10

无色

7-7.8

废水→SBR→炉渣过滤

COD去除率30.7%-35.7%

色度脱色率60%-80%

3.2对染料废水的处理

　　染料废水是较难处理的难生物降解废水，与印染废水相比，染料生产废水不仅成分复杂，而且各种污染物浓度更高。

国内一些研究者研究了利用炉渣来处理染料废水。

例如：

张建志研究了用炉渣直接过滤染料废水，废水中色度，COD，SS，S，胺基物和硝基物去除率分别达94％，73.7％，78.5％，25％，9.4％和25.5％。

如在炉渣中掺人少量粉煤灰和焦渣，在过滤废水大于炉渣体积16.7倍情况下，对废水中硝基物和胺基物去除率在70％以上[12]；孙华研究了利用炉渣处理含偶氮、酞菁有机染料的废水，在进水ρ（COD）为251mg／L时，处理效率为44.3％，脱色率为50％[13]。

3.3对制药废水的处理

　　制药废水不论是中药废水还是化学制药废水都是含有机物和各种化学物质较多的工业废水，特别是抗菌素废水，每升废水中含COD高达数万毫克，是当前国内外都较难处理的一类工业废水。

表8[14-16]为国内部分制药厂（含中药厂和化学制药厂）利用炉渣处理制药废水的情况。

表8炉渣处理制药废水情况

废水类型

处理工艺

废水处理前

废水处理后

ρ（COD）/（mg.L-1）

pH值

ρ（SS）/（mg.L-1）

ρ（COD）/（mg.L-1）

pH值

ρ（SS）/（mg.L-1）

中药废水

炉渣直接过滤

1728

6.4

1656

822

8.5

106

中成药废水

炉渣吸附

2500

0.5

1050

8

麻黄素、抗菌素废水

炉渣过滤

460

7.4

120

7

化学制药厂有机废水

炉渣过滤+生物处理

1162

6.8

382

35.8

7.1

22.4

3.4对造纸废水的处理

　　同秀芝[17]等利用炉渣处理再生纸废水，处理工艺为炉渣吸附-化学混凝沉淀，经炉渣吸附过滤后的废水，其水质色度，SS，COD和BOD去除率分别达41.5％，29.6％，32.6％和30.3％。

3.5对锅炉湿法除尘废水的处理

　　锅炉湿法除尘废水的特征是pH值低（pH=2－4），含大量悬浮物，要达到除尘废水回用目的，需除去废水中过高的酸度和悬浮物。

表9[18]为国内厂家利用炉渣处理锅炉除尘废水情况。

3.6炉渣对其它工业废水处理

　　炉渣直接过滤吸附二艺适用于许多工业废水净化处理，如对再生胶废水，化工硝基废水。

制革废水等。

表9 炉渣处理锅炉除尘废水

废水类型

处理工艺

进水

出水

ρ（COD）/（mg.L-1）

pH值

ρ（SS）/（mg.L-1）

ρ（COD）/（mg.L-1）

pH值

ρ（SS）/（mg.L-1）

锅炉脱硫除尘废水

炉渣过滤

830

3.22

1712

100-400

7.94

未测出

锅炉除尘废水

炉渣和微孔陶瓷过滤

2.4

300-430

6.5

100

4影响炉渣处理效果因素

4.1炉渣的粒径和比表面积

　　炉渣的粒径越小，同样体积的炉渣比表面积越大，与废水接触面积也越大，对废水的吸附效果也越好。

因此对于链条炉和一些老式锅炉炉渣（多呈块状）在一定条件下可将其打碎筛选后使用，而对于沸腾炉的炉渣可不需筛选直接用于废水处理。

4.2炉渣的化学成分

　　如果炉渣化学组分中，SiO2及Al2O3等活性物含量高，则有利于化学吸附。

CaO的含量对炉渣处理效果有一定影响，当炉渣中CaO含量较低时，应投加一定量的石灰对炉渣进行改性，提高炉渣处理废水能力。

4.3废水pH值

　　炉渣对于pH值较低的酸性工业废水处理效果较好，这主要由于炉渣含碱性物质，炉渣在处理这类废水时既起到了吸附作用也起到了中和作用。

例如炉渣处理硝基苯工业废水，pH值是影响其吸附效果的主要因素，当废水pH值从1上升到3时，炉渣对硝基苯废水中COD和NB吸附效果由42％－74％和9％－27％下降到10％－31％和1.5％－16％。

4.4温度影响

　　一般来说，炉渣处理废水，温度越低处理效果越好。

4.5污染物浓度影响

　　炉渣处理合重金属离子的工业废水，对于低浓度的工业废水，处理效果较好。

如含Cr3+和Pb2+的废水，在ρ（Cr3+）＜10mg／L，ρ（Pb2+）＜50mg/L时，经炉渣吸附能使废水很快达到排放标准，而对于较高浓度的Cr3+、Pb2+、废水，需加大炉渣量或采用絮凝沉淀法后再用炉渣吸附工艺处理。

5结语

　　炉渣是一种良好的吸附介质，对工业废水中的有机物，重金属离子、悬浮物（SS）、酸性物、色度有良好的吸附和中和能力，可用于工业废水的前处理和深度处理，并可在一定程度上代替活性炭，因而可降低工业废水处理费用，吸附饱和后的炉渣可进焚烧炉焚烧，以消除二次污染。

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8-11

——摘自《工业用水与废水》2003年第1期

作者：

刘精今，李小明，杨麒（湖南大学环境科学与工程系，湖南长沙410082）

责任编辑：

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氯碱PVC污水处理方法

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VCM中HCL全回收、全解吸、零排放技术及经济效益分析一、      技术概述

VCM现有相关过量HCL处理工艺过程是粗氯乙烯由转化器出来，进入除汞器用活性碳吸附汞蒸汽（主要含有氯高汞化合物）后，再进入合成气石墨冷却器将气体冷却至15℃左右方可进入降膜吸收系统，用由筛板塔流入的稀盐酸吸收合成气中的过HCL，制得25~28%的副产盐酸。

制酸后的合成气先后进入筛板塔、水洗塔和碱洗塔净化，吸收余下的HCL、二氧化碳等杂气，获得精制的氯乙烯供聚合用。

水洗、碱洗塔要保持一定的液体循环量，以满足净化需要，新鲜水从水洗塔连续加入，废液亦连续（或定期）排放，少部分流入筛板塔后进入降膜吸收系统制酸，碱液则定时更换，当其中碳酸钠浓度超标后必须更换一定浓度的氢氧化钠溶液作为吸收液。

该工艺的不足之处

A.水洗塔须向外连续（或定期）排放废水，废水中还溶解有HCl、氯乙烯，不仅造成可观损失，而且污染环境，构成安全隐患，增大治污投入。

  B.氯化氢无法循环回收作为合成氯乙烯的原料气，只能副产难以直接销售的低浓度盐酸，经济效益低。

  C.工艺流程长，设备多，筛板塔操作弹性小，压力降高，过程操作控制难（特别在开停车时更加特出）。

  D.开车阶段有大量氯化氢进入系统，极易引起过程超温，损坏设备。

  E.碱洗塔非连续操作，需定期更换碱液，这对氯乙烯精制质量有一定影响。

    经我们对该工艺过程的多年研究，过量的HCl占气体总量的5%左右，该工艺具有大流通量小吸收的工艺特征`，应采用综合吸收工艺手法，即多种吸收方式同时使用方能达到最佳效果。

依据我们长期从事氯化氢合成与吸收及脱吸的经验，我们引进了浙江工业大学董谊仁教授开发的从合成气氯乙烯中回收氯化氢组合塔专利技术（中国发明公开专利号：

CN1843569A），核心设备是氯化氢组合吸收塔，塔内可分为4个区，氯乙烯冷却区、浓酸吸收区、稀酸吸收区、清水吸收区。

过程示意见图，温度较高的含氯化氢5%~10%的氯乙烯混合气（开车阶段浓度允许远高于此比例），进入组合吸收塔下部，由下而上经过各区域冷却、吸收后，99.5%以上的氯化氢被除去，脱除氯化氢的氯乙烯气体从塔顶排出，送碱洗塔进一步精制，清水从顶层塔板连续加入，浓度31%～35%的浓盐酸由下段出料口连续排出。

此酸可作为脱吸装置原料经脱吸制氯化氢气体返回合成岗位供合成氯乙烯用。

脱吸所得19.5%稀盐酸部分回组合塔浓酸区作为氯化氢吸收剂。

与清水注入等量的稀酸进入深脱吸装置制得的HCl送合成工序以增加VCM产量，提高工厂效益。

深脱吸另一产品含0.7%HCl以下清水回用，作为综合净化塔微量HCl吸收剂达到水循环使用。

真正做到了HCl全回收、废水零排放。

  由于此装置采用了专有的设计，合理的选材和制造技术，通过理论分析和实际操作过程摸索，找到了优化的工艺操作条件。

今推出的装置已实现如下目标。

  A.多工况操作，可将全部氯化氢吸收后经脱吸转化为合成原料气。

  B.零排放，系统不排废水。

  C.流程简化，设备少，占地面积小，投资省。

  D.操作压降低，装置操作弹性大（可在设计规模的0.3～1.2范围内操作），  过程控制方便。

  E.开车阶段允许大量氯化氢流入设备，且不会引起过程超温。

  F.提高了碱洗效果，降低碱液使用量。

要实现上述工艺必需要有优异的装置来支撑，杭州中昊科技有限公司率先在行业内引进设计、制造了VCM氯化氢组合吸收塔，效果与技术经济指标得到业内的广泛好评。

吸收部分和脱吸部分必须有机的结合，才能真正做到HCl全回收。

南通久信石墨科技开发有限公司在脱吸领域具有最佳的脱吸工艺设计（中国发明专利申请号：

2006101561861.5），其生产工艺、设备配置、检验检测方法达到国内领先水平。

脱吸工艺的能耗低，装置全自控能力达到国内先进水平。

由该公司总工程师设计的稀酸脱吸装置率先在国内使用，其残留酸达到0.7%以下。

浓酸脱吸的主要设备是脱吸塔,其特点：

1．      全塔采用优质石墨制造，避免了真空损坏。

2．      二种以上的填料规格加大了传质传热效果。

3．      高效二次再分布器及分布器提高脱吸效果。

脱吸的另一主要设备是再沸器，JXK系列石墨设备的技术特点：

1．主要原料：

选用[wiki]化工[/wiki]专用石墨。

此材料主要优点是：

体积密度高1.75g/cm3，比电阻低9Ωm，导热系数好350-400W-M2•K。

广泛适用于化工行业的加热、冷却、冷凝、合成等工艺。

我公司的供应商及其材料经过严格筛选，其主要性能经测试，各项指标均符合质量要求。

同时制造中材料决不允许纵向拼接（即材料为整体）。

2．树脂生产及浸渍：

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此树脂在原料配方、生产工艺上有了重大的突破，其性能与原树脂有着天壤之别，既能耐酸，亦能耐碱，脂在浸渍中吸收更彻底，树脂附着力更强，透性系数达到10-6cm/s，从而大大还能常年适用于-40~200℃这样大的温差环境中使用，引进的树脂浸渍线使树提高了设备的使用寿命，减少了设备因渗漏而增加的维修成本和停厂损失。

3．钢制件、五金件：

鉴于用户工艺介质温差较大的特点，我们将圆块式钢制件：

筒体、法兰，由原来的A3钢拟改用16锰熔，五金件采用25铬钼，以提高此工艺条件下的冷热伸缩及补偿率，达到完好运行，不出现漏点。

4．机械密封：

石墨设备的密封传统做法为纸板、橡胶板。

某些关键部位用四氟带。

根据用户此设备有不能有任何渗漏的工艺要求，我们准备将以上设备均采用氟橡胶即F4密封，以解决易老