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《聚氯乙烯》2017年第5期

［關(guān)鍵詞］聚氯乙烯;生產(chǎn)廢水;治理與回用;經(jīng)濟效益

［摘要］介紹了聚氯乙烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的界區(qū)雨雪水、機封水、母液水、冷凝水等廢水治理與回用的措施，以40萬t/a聚氯乙烯生產(chǎn)裝置為例，可回收廢水240m3/h，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益達4339．8萬元/a。

1聚氯乙烯行業(yè)廢水回用的必要性

1．1水資源的匱乏

水資源問題是當今世界熱門的話題之一，隨著人口的增長和經(jīng)濟的快速發(fā)展，水資源危機正與日俱增，尤其是一些干旱地區(qū)和大中型城市，解決水荒問題已成燃眉之急。我國北方地區(qū)水資源短缺，成為制約其經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。新疆是我國以干旱著稱的省區(qū)之一，塔克拉瑪干大沙漠和古爾班通古特沙漠橫亙在天山南北的盆地里面，使新疆大部分地區(qū)處在溫帶大陸干旱型氣候區(qū)，決定了新疆干旱少雨。目前，新疆生態(tài)環(huán)境正在進一步惡化，沙漠面積不斷擴大，大面積天然荒漠植被枯死，河流干涸，土壤鹽漬化加劇，全區(qū)荒漠化以350km2/a的速度擴展，近2/3的土地和1400萬人口受到威脅。與此同時，新疆沙塵暴亦呈逐年增多的趨勢，沙塵暴揚起的浮塵已經(jīng)飄移到數(shù)千公里以外的華北地區(qū)。

1．2廢水對環(huán)境的污染

聚氯乙烯生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有機廢水、含汞廢水、酸性廢水、堿性廢水等，如直接排放或經(jīng)簡單處理后排放，將對周圍的河流、土壤、地下水、環(huán)境空氣等造成較為嚴重的危害。因此，在我國面臨與日俱增的缺水危機、日益嚴重的環(huán)境污染時，將聚氯乙烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進行回用利用，不僅可起到降本增效的效果，同時還可實現(xiàn)節(jié)能降耗的社會責任。

2廢水回用改造

以新疆中泰化學阜康能源有限公司40萬t/a聚氯乙烯生產(chǎn)裝置為例，對聚氯乙烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的界區(qū)雨雪水、機封水、沖洗水、冷凝水、酸堿廢水進行回用，回用量達240m3/h。

2．1乙炔生產(chǎn)界區(qū)廢水的回用

2．1．1界區(qū)雨雪水

乙炔車間生產(chǎn)界區(qū)內(nèi)粉塵產(chǎn)生量大，如遇雨雪天氣，進入地下排污系統(tǒng)的雨雪水將呈堿性，若排放至污水站，不僅增加了污水站處理壓力，同時也增加了污水處理成本。可將界區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的雨雪水回收至廢水池內(nèi)，輸送至乙炔發(fā)生器進行回用。在乙炔界區(qū)新建1個廢水池，對破碎、發(fā)生、渣漿、清凈工序界區(qū)內(nèi)的雨排系統(tǒng)進行改造，將各界區(qū)內(nèi)雨雪水通過地溝引流至廢水池，再將該廢水回用至乙炔發(fā)生器。界區(qū)內(nèi)雨水收集區(qū)域為9．3萬m2(140畝)，按照年平均降水量為294mm(水量約27000m3)、70%廢水回收的比例，全年回用堿性廢水18900m3，即2．15m3/h。

2．1．2循環(huán)水

反洗水循環(huán)水經(jīng)砂濾器過濾后進入生產(chǎn)裝置系統(tǒng)進行換熱，因此需要定期對循環(huán)水砂濾器進行反洗。砂濾器經(jīng)反洗后，反洗濃水中懸浮物等物質(zhì)含量較高，因此須將該廢水排放。將乙炔界區(qū)、聚氯乙烯界區(qū)循環(huán)水反洗水通過處理回用至生產(chǎn)系統(tǒng)，供發(fā)生器加水使用，不僅減輕了污水站的處理成本、負荷，同時還降低了發(fā)生器對工業(yè)水的依賴，該廢水回用量為11m3/h。

2．1．3乙炔機封水

在乙炔氣生產(chǎn)過程中，須使用渣漿泵、漿液泵等廢水泵，由于此類廢水泵不涉及成品，因此其機封水可用加壓后的生化水替代工業(yè)水。機封水使用后統(tǒng)一排至地溝，由地溝統(tǒng)一收集。新增1個廢水泵，將該廢水輸送至上清液池，用于發(fā)生器補水，該廢水回用量為30m3/h。

2．1．4次氯酸鈉廢水

粗乙炔氣含有硫化物、磷化物等酸性物質(zhì)，如不除去，將嚴重腐蝕乙炔氣管線，并對后續(xù)觸媒造成較為嚴重影響，因此須除去乙炔氣中的硫化物、磷化物。利用次氯酸鈉水溶液的強氧化性，將硫化物、磷化物等物質(zhì)氧化，形成鹽分，反應(yīng)后的次氯酸鈉廢水曝氣處理，將其含有的乙炔氣釋放出來，以防止出現(xiàn)安全問題。曝氣后的次氯酸鈉廢水可代替新鮮水繼續(xù)用于配制次氯酸鈉循環(huán)使用。通過次氯酸鈉復配工序的改造，大幅降低了次氯酸鈉廢水的排放量，節(jié)約的次氯酸鈉廢水流量為12m3/h。

2．2氯乙烯界區(qū)廢水

回用氯乙烯轉(zhuǎn)化界區(qū)為露天裝置，雨雪水直接流入地溝，與脫酸水、堿洗水等混合中和后排至含汞廢水處理裝置進行處理。含汞廢水處理費用較高，如將轉(zhuǎn)化界區(qū)雨雪水與生產(chǎn)廢水分離，不僅可防止汞的流失，同時也可降低含汞廢水處理裝置處理成本。在氯乙烯轉(zhuǎn)化界區(qū)地溝內(nèi)制作插板封閉進水口;在雨雪水持續(xù)流入30min后，將進入生產(chǎn)系統(tǒng)的雨雪水切換至污水站進行處理。轉(zhuǎn)化界區(qū)面積約3．46萬m2(52畝)，年平均降水量為294mm，雨雪水約10000m3，改造后將雨雪水與裝置廢水分離，若65%的雨雪水排放至污水站，則氯乙烯界區(qū)每年減少含汞廢水處理量6500m3。

2．3聚氯乙烯界區(qū)廢水回用

2．3．1汽提、沖釜等廢水

新增廢水汽提裝置，將漿料汽提塔、聚合沖釜水、氯乙烯回收設(shè)備里含氯乙烯的廢水和冷凝液經(jīng)汽提塔汽提冷卻后送到渣漿濃縮池，用于乙炔發(fā)生器補水，脫吸出來的氯乙烯通過壓縮冷凝回收管線回收到氯乙烯氣柜。將母液水中的雜質(zhì)用精密過濾器過濾，然后用作聚合汽提沖洗用水。母液水經(jīng)過濾器過濾后，水的潔凈程度已經(jīng)能夠滿足沖塔需要。此過程中不但綜合利用了母液水，而且利用干燥尾氣加熱，不需新的純水和蒸汽，從而提高了水的重復利用率，達到了節(jié)約水資源的目的［5］。在聚合汽提生產(chǎn)操作中，汽提沖洗程序?qū)λ疁匾话阋筝^高，溫度的控制和保持都須消耗蒸汽，同時高溫水蒸發(fā)也浪費大量的去離子水。為節(jié)省蒸汽消耗和減少去離子水損失，利用聚氯乙烯干燥過程中產(chǎn)生的二次蒸汽將母液水加熱，減少新鮮蒸汽消耗，然后用作汽提沖塔用水［5］。在生產(chǎn)過程中，沖洗漿料汽提塔水量為8m3/h，聚合沖釜水為8m3/h，蒸汽冷凝水約3m3/h，則回用廢水共計19m3/h。

2．3．2生化處理水

聚氯乙烯離心母液經(jīng)過生化裝置處理后，廢水的COD小于60mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度小于20mg/L，氨氮質(zhì)量濃度小于5mg/L，出水清澈透明，且各項污染因子濃度較低。母液水產(chǎn)生量約為150m3/h，如將此廢水排放，不僅會浪費大量的廢水，同時會給污水處理站帶來較大的處理壓力，且該廢水為去離子水，各類污染物濃度均較低，因此將該廢水中30m3/h的廢水改為乙炔機泵機封水，將60m3/h的廢水回用至自備電廠脫硫配水使用，將60m3/h的廢水用于乙炔發(fā)生器補水使用。

2．3．3機封水

聚氯乙烯生產(chǎn)過程中，機泵需利用純水對機封進行冷卻，防止因機封水出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。為防止機封水出現(xiàn)排放現(xiàn)象，增加1臺循環(huán)泵，實現(xiàn)機封水的單套系統(tǒng)自循環(huán)，機封水在機泵出口處壓力降低但水質(zhì)未發(fā)生改變，具備重復利用可能。由于水質(zhì)良好，此部分水經(jīng)簡單過濾后、增壓處理后繼續(xù)作為機封水使用，并利用循環(huán)水為機封水進行換熱，所有機封水廢水回用量約為16m3/h。

3經(jīng)濟效益與環(huán)境效益

3．1經(jīng)濟效益

(1)費用計算條件。化工工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)水成本為2元/m3，生化裝置處理費用為2．7元/m3，純水成本為3．5元/m3，污水站廢水處理費用為19元/m3，蒸汽成本為49元/t，純水制水率為75%，含汞廢水處理裝置處理費用為60元/m3，全年生產(chǎn)時間按8000h計算。

(2)污水處理成本。①所有廢水均須經(jīng)過污水站進行處理，達到合格排放標準后排放。經(jīng)污水站處理的廢水有乙炔界區(qū)堿性雨雪水、機封排污水、循環(huán)水排污水、次氯酸鈉廢水、聚氯乙烯沖釜水、汽提廢水、生化裝置產(chǎn)水、聚氯乙烯界區(qū)機封水。廢水總量共計240m3/h，通過改造，全年節(jié)約廢水處理費用為:240×8000×19=3648萬(元)。②汽提塔、聚合釜沖洗水流量為16m3/h，該廢水未經(jīng)生化裝置處理，回用至生產(chǎn)系統(tǒng)，則通過改造，節(jié)約生化裝置處理費用為:16×8000×2．7=34．5萬(元)。

(3)純水成本。①聚氯乙烯界區(qū)機封水、汽提沖洗水、聚合釜沖洗水共計35m3/h，通過改造全年節(jié)約純水成本為:35×8000×3．5=98萬(元)。②純水制水率為75%，則減少使用工業(yè)水量為:35×8000÷75%=373333(m3)。

(4)蒸汽成本。汽提廢水、沖釜水采用蒸汽余熱進行升溫，使用量為3m3/h;通過改造，將二次蒸汽再次回用，則節(jié)約蒸汽成本為:3×8000×49=117．6萬(元)。

(5)工業(yè)水成本。通過改造，乙炔界區(qū)堿性雨雪水、機封排污、循環(huán)水排污、次氯酸鈉廢水、生化裝置產(chǎn)水及聚氯乙烯沖釜水、汽提廢水、聚氯乙烯界區(qū)機封水所需的工業(yè)水得到回用，其量為:(240－35)×8000×2+373333×2=402．7萬(元)。

(6)含汞廢水處理成本。通過改造，含汞廢水處理裝置每年減少處理含汞廢水6500m3，則全年可節(jié)省處理成本為:6500×60=39萬(元)。通過廢水回用改造，合計每年可產(chǎn)生4339．8萬元的經(jīng)濟效益。

3．2環(huán)境效益

通過改造，廢水減排量為240m3/h，則全年減排廢水240×8000=192萬(m3)，基本可實現(xiàn)聚氯乙烯生產(chǎn)過程中的零排放。

4結(jié)論

通過以上計算可知:在40萬t/a聚氯乙烯生產(chǎn)裝置滿負荷運行情況下，如對生產(chǎn)過程中上述廢水進行回用改造，則每年可產(chǎn)生經(jīng)濟效益4159．8萬元，每年可減排廢水192萬m3，實現(xiàn)了節(jié)能、降耗、減排、增效的管理理念。

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作者：焦慶慶；王利國；茍華超 單位：新疆中泰化學阜康能源有限公司