PVC離心母液的回收利用

蔡生吉，包慶山，陶磊，李俊仁

(青海鹽湖工業股份有限公司化工分公司，青海 格爾木 816099)

青海鹽湖工業股份有限公司(以下簡稱青海鹽湖)目前已成為中國最大的鉀肥生產基地。為依托特色資源，充分利用鹽湖的無機鹽和柴達木盆地豐富的天然氣、煤等資源，實現鉀鹽向鉀堿、無機向有機、有機向精細化工、化工向有色金屬的跨越，進而實現合理利用鹽湖資源，使產業鏈自然延伸，減少污染和排放，青海鹽湖于2005年全面啟動了鹽湖資源綜合利用項目[1]。

鹽湖資源綜合利用項目以鉀鹽深加工為主，具體是以氯化鉀為原料，經離子膜電解法生產氫氧化鉀、氯氣、氫氣，氯氣和氫氣合成為氯化氫；以天然氣為原料，采用德國BASF公司的天然氣部分氧化技術生產乙炔和乙炔尾氣；以乙炔和氯化氫為原料，經催化合成氯乙烯，氯乙烯再經聚合生成PVC；乙炔尾氣作為合成氣，用低壓合成法生產合成氨、尿素以及甲醇。

PVC裝置的生產能力為22萬t/a，采用水相懸浮聚合工藝生產。在生產過程中，會產生大量的離心母液，其中含有少量的PVC顆粒、作為分散劑的聚乙烯醇、殘留的氯乙烯單體等[2]。PVC離心母液的特征是：①水量大，每生產1 t PVC可產生3～5 m3離心母液；②水溫較高，離心母液的溫度一般在40～70 ℃；③濁度高，離心母液懸浮物質量濃度為20～300 mg/L，主要為PVC顆粒；④COD實測值一般為100～400 mg/L，屬于低濃度、難分解的化工廢水；⑤硬度和鹽含量均較低[3-4]。

目前，青海鹽湖PVC離心母液的排放量為109.5 t/h，折合87.6萬t/a。如果根據離心母液的水質特性進行回收利用，可以提高水資源的循環利用率，對降低企業生產成本、創建節水型企業、實現水資源的持續利用都有重要的意義。針對這種情況，青海鹽湖對PVC離心母液進行了回收利用，將處理后的離心母液送至鉀肥裝置作為生產用水。

1 離心母液的處理方法[5]

目前，離心母液的處理方法主要為化學處理法、生物處理法和物理處理法，處理原理分別如下。

(1)化學處理法。

化學處理法是指通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物，或將其轉化為無害物質的處理方法。在化學處理法中，以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元是混凝、中和、氧化還原等，而以傳質作用為基礎的處理單元則有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換、電滲析和反滲透等。其中，運用傳質作用的處理單元既具有化學作用，又有與之相關的物理作用，所以也可稱為物理化學法。

(2)生物處理法。

生物處理法是指通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機污染物，轉化為穩定、無害的物質的處理方法。生物處理法主要用于處理高濃度的有機廢水和污泥，使用的處理設備主要為消化池。根據微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理法和厭氧生物處理法2種類型。需氧生物處理法應用較廣，又可細分為活性污泥法和生物膜法。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。而生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。

(3)物理處理法。

物理處理法是指通過物理作用分離、回收廢水中不溶的呈懸浮狀態的污染物(包括油膜和油珠)的處理方法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。 重力分離法的處理單元有沉淀、上浮(氣浮)等， 相應使用的處理設備為沉砂池、沉淀池、隔油池、氣池及其附屬裝置等。

3種廢水處理方法中，化學處理法和生物處理法的處理效果較好，但必須配套有相應處理設備及廢水處理池，需要足夠安裝配套設備的空間，還需要添加水處理藥劑，處理成本較高，特別是化學膜法的投資、運行成本都很高。PVC行業內應用較多的是生物處理法。物理處理法的處理效果雖相對較差，但其對場地空間及處理規模的要求較小。青海鹽湖離心母液的固含量較低，根據實際生產情況綜合考慮，選擇了物理處理法[6]。

2 離心母液的處理

2.1 處理過程

經過多方調研和討論，決定在離心母液池出口增加2臺全自動過濾器，對離心母液進行物理處理，過濾其中含有的PVC顆粒，過濾出的PVC顆粒經過濾器反沖洗系統送入漿料槽進行回收；過濾后的離心母液送入鉀肥裝置，改造流程如圖1所示。全自動過濾器的過濾精度為40 μm，為連續式操作，吸式清洗方式，其技術參數見表1。

圖1 離心母液處理工藝流程Fig.1 Process flow of centrifugal mother liquor treatment

表1 全自動過濾器的技術參數Table 1 Technical parameters of a fully automatic filter

2.2 運行情況

為檢測改造后的過濾效果，在運行正常后，對全自動過濾器前后的水樣進行了取樣分析(隨機抽取)，結果見表1。從表1可以看出：經過全自動過濾器過濾后，離心母液中的固含量明顯減少，有效過濾了母液中的PVC樹脂顆粒，PVC顆粒的平均收率達86.41%。

表1 水樣分析結果Table 1 Analysis results of water sample

3 處理后的離心母液用于鉀肥生產的試驗

青海鹽湖生產用淡水與處理后的離心母液的水質對比見表2。從表2可以看出：處理后的離心母液多項檢測值均低于生產用淡水，但COD高出生產用淡水很多。由于在PVC生產中會加入多種有機助劑，其會殘留在離心母液中，因此離心母液的COD值較高。

表2 生產用淡水與處理后的離心母液的水質對比Table 2 Comparison of water quality between press fresh water and treated centrifugal mother liquor

離心母液用于鉀肥生產時，其中的有機物會對光鹵石分解產生影響，青海鹽湖對此進行了專項試驗，得出了以下結論。

(1)與淡水相比，采用過濾后的離心母液生產的粗鉀純度和氯化鉀收率均更低,粗鉀的粒徑更小，對比數據見表3。由表3可知：過濾后的離心母液會對粗鉀的多項性能產生不同程度影響。

表3 分解結晶試驗產品的質量對比 Table 3 Comparison of quality between decomposition and crystallization test products

(2)因離心母液中的有機物主要為聚乙烯醇，所以針對聚乙烯醇濃度對低鈉光鹵石分解結晶過程及粗鉀的純度、粒徑和KCl收率的影響進行試驗，結果表明：隨著聚乙烯醇濃度的降低，粗鉀的純度略有升高，KCl收率略有下降，粗鉀的粒徑明顯增大，未分解的光鹵石越少。與聚乙烯醇質量分數為0.1%相比，聚乙烯醇質量分數降低到0.02%，粒徑≥0.1 mm的比例增加了33百分點；聚乙烯醇質量分數降低到0.004%，粒徑≥0.1 mm的比例增加了37百分點。由此可見，離心母液中聚乙烯醇的濃度對低鈉光鹵石的分解結晶過程有明顯的影響，而且聚乙烯醇濃度越大，影響越明顯。

(3)青海鹽湖還考察了處理后的離心母液的回用比(即處理后的離心母液與淡水的質量比)對粗鉀的純度、粒徑和KCl收率的影響，結果表明：隨著離心母液回用比的降低，粗鉀的純度和KCl收率先升高，在回用比1∶4時達到最大，隨后降低；粗鉀的粒徑也在回用比1∶4時最大。與全部采用離心母液相比，回用比1∶4時粗鉀純度提高了7.5百分點，KCl收率提高了5百分點。

(4)青海鹽湖100萬t/a鉀肥裝置用水量為600萬t/a，按回用比1∶4計算，可回用120萬t/a的離心母液，而PVC裝置產生的離心母液只有87.6萬t/a，因此離心母液可全部得到回收利用。

4 經濟效益

(1)據統計，安裝全自動過濾器后，每年可回收PVC樹脂130.524 t，樹脂單價按6 000元/t計，每年可創造經濟效益78.31萬元[7]。

(2)PVC裝置產生的離心母液為87.6萬t/a，可全部回用于生產鉀肥，工業水單價為1.4元/t，則每年節約用水產生的經濟效益為122.61萬元。

(3)以上2項每年可帶來直接經濟效益為78.31+122.61=200.92(萬元)。

5 結語

青海鹽湖安裝全自動過濾器后，回收了離心母液中的PVC樹脂顆粒，增加產量的同時減少了污染；處理后的離心母液回用于鉀肥生產，節約了鉀肥的生產成本，減少了污水排放，帶來了較大的經濟效益。

[參考文獻]

[1] 張利珍,譚秀民,張秀峰.我國鹽湖資源開發利用的現狀及對策分析[J].鹽業與化工,2012,41(11):7-10.

[2] 趙東飚，魏玉福，王彥文.PVC離心母液的處理及利用[J].中國氯堿,2011(5):11-13.

[3] 曹志全.生化法處理某化工企業重氮廢水工藝技術研究[D].大連：大連海事大學，2015.

[4] 安永新，馬愛萍，王福權.PVC車間離心母液水回收利用小結[C].天津：2011年全國聚氯乙烯行業技術年會論文集，2011.

[5] 劉鳳雷，王樹成,劉小剛，等.PVC離心母液水的回收利用[J].中國氯堿,2010(2):41-43.

[6] 王林.淺談PVC離心母液水處理方法及發展趨勢[J].大陸橋視野，2011(2)：111.

[7] 李桂萍，李俊仁，包慶山，等.聚氯乙烯生產離心母液水的處理及回收利用[J].中國氯堿,2016(12):24-25.