聚氯乙烯离心母液的双膜法处理及回用

　　1· PVC 离心母液回收项目技术内容

　　宁夏英力特化工股份有限公司PVC 生产规模为10 万t/a。在悬浮法PVC 生产过程中， 为了保证PVC 生产的正常进行，通常控制VCM/H2O=1.0∶1.1～1.0∶1.6。因此，在VCM 聚合过程中要消耗一定量脱盐水。同时，在PVC 料浆离心过程中产生大量的难生物降解的有机废水， 废水主要污染物为细小颗粒的PVC，以悬浮物形式存在，其他少量的VCM 单体和少量残留助剂是废水中COD 的主要来源。PVC生产工艺要求参与聚合的水质为脱盐水， 所产生的离心母液废水也近似于含杂质的软化水， 其特点是温度、浊度和颗粒度高，硬度、氯根低，不同于常见的有机废水。PVC 离心母液水质数据见表1。

　　传统工艺流程是物化处理和生化处理相结合的废水处理工艺。通过传统的自然沉降法与加药絮凝沉降法相结合，去除废水中的悬浮物之后，对于水中可溶性的分散剂、引发剂、中止剂及其他产生COD的助剂采用微滤方式除去， 但是存在着溶解的有机药剂无法去除的问题。如此处理的水因含有溶解的添加剂及有机物而无法回用于聚合工段， 多只能降级使用，浪费了水资源。

　　根据废水的特点， 该公司采用新加坡凯膜过滤技术(上海)有限公司 研发的双膜(超滤+反渗透)过滤技术处理离心母液。该技术在陕西金泰成功工业化运用的基础上通过一系列的中试试验， 进行优化后找出了适合PVC 离心母液分离的 膜元件和相关操作工艺参数。

　　膜分离的基本原理是以压力为推动力，对PVC离心母液进行分离。在压差作用下， 大于膜孔径的PVC 颗粒、残留的VCM 单体、残留的少量引发剂和分散剂等悬浮物及大分子有机物等被截留到第1 级和第2 级滤膜上， 而分子量小的水透过膜进入滤出液中。由于PVC 生产工艺中的用水是经过软化的去离子水， 在生产过程中没有添加任何其他的盐类杂质，只要将PVC、VCM 和少量分散剂、引发剂等去除后，回收水就直接可以回用。

　　新加坡凯膜过滤技术(上海)有限公司的双膜处理离心母液技术的特点如下：

　　(1)针对离心母液浊度高的特点，选用拥有专利的超滤膜产品， 采用外压式的方式， 消除了传统内压式超滤膜致命的堵膜问题， 用一步式的方法将母液中的PVC 产品回收;

　　(2)工艺技术及设备先进、处理效果较稳定，保证出水稳定地达到规定的水质标准， 以便直接回用到生产装置中;

　　(3)工艺简单，易于操作便于管理，占地少，运行费用低;

　　(4)运行管理方便，运转灵活，对水量和水质变化的适应性强;

　　(5)便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用;

　　(6)效率高，废物排放量少，在减少环境污染同时，节约大量水资源;

　　(7)过滤后产生的小部分浓缩液更适合生化处理;

　　(8)出水水质可以满足PVC 聚合工艺水水质要求，节省了脱盐水;

　　(9) 能够根据聚合釜型和聚合反应分散体系的特点，选用合适的专业膜技术，工艺技术，可保证稳定的处理效果，保证出水水质达标。

　　2 ·工艺流程简述

　　根据离心母液废水水质和聚合反应水质的标准， 凯膜公司设计的离心母液废水处理和回用工艺流程如图1所示。

　　PVC 母液经离心分离收集后，首先经过降温均和，去除废水中易挥发组分同时均衡废水水量水质，经换热器降温保证进膜温度适宜。废水经机械过滤器去除50～100 μm 大颗粒物和异物后，由超滤进水泵送进入超滤膜系统。

　　2.1 超滤系统

　　在一定压力作用下， 废水中大于超滤膜孔径的大分子物质，包括PVC、VCM、分散剂和引发剂等，都被膜强制截留，而小分子量有机物及水则透过膜，进一步降低了水中有机物及离子。超滤浓液回到系统，对浓液中的PVC 作进一步的回收。

　　2.2 抗污染反渗透系统

　　超滤后的清液进一步用泵打入反渗透系统，脱除98%以上的盐分及大部分有机物。由于PVC 聚合工艺采用的水是经过处理后的去离子软化水， 离子含量不高，因此，经过超滤及反渗透系统，水质就能回用至聚合工艺用水。浓水可用于初次冲釜。

　　3 ·双膜法工艺技术特点

　　3.1 预处理

　　根据本项目原水中固体含量高，水质不稳定的特点， 本技术选用冷却系统调节沉清+机械过滤器作为系统预处理。预处理工艺是本系统成功的重点。针对离心母液的特点专门设计了预处理工艺，适量降低母液温度消除了离心母液中对膜不利的因素，确保了后续的超滤、反渗透能长时间、高效率工作。

　　3.2 膜过滤装置

　　膜分离工艺中，PVC 离心分离母液用膜的选择主要根据PVC 颗粒分布和PVC 聚合过程中颗粒大小变化特征来选用， 以此来选择能够使出水满足PVC 工艺水水质标准的 合适的膜分离技术。膜分离技术的主要设计参数见表2。

　　3.2.1 超滤装置

　　超滤系统主要去除水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程度高等特点。超滤膜材质为聚醚砜。

　　本装置中超滤装置采用凯膜公司生产的专利产品Kristal-PVC 超滤膜，外压操作、错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式。Kristal-PVC 的小分子量超滤膜采用先进的双皮层设计， 不但能进行外压式操作，而且能进行内压式操作，从而使其应用领域得到大大的拓展。和其他传统的单皮层结构的超滤膜相比，该超滤膜不但在物理结构上强度更高，耐受化学物质能力更好，使用寿命更长，而且还能显著降低更换膜的费用，以及使用时的运行费用。超滤装置采用外压式操作，可降低膜内发生堵塞的几率，处理过程中不会出现频繁中断的现象， 系统的稳定性和可靠性更好， 适于离心母液的复杂环境。系统采用PLC 全自动控制，和反渗透共用一套化学清洗系统。

　　其特点如下：

　　(1)小分子量的Kristal-PVC 超滤膜(0.01 μm，35 000 截留分子量)，对难降解的大分子有机物起到了有效的截留;

　　(2)小分子量的Kristal-PVC 超滤膜，有效地截留颗粒、胶体、病毒、细菌、病原微生物和一些可溶性大分子物质，是同类产品中过滤精度 的，对第二级RO 膜起到了保护，使进入RO 水质中的SDI<2，大大延长了RO 膜的清洗周期， 提高了RO 膜的使用效率和寿命;

　　(3)拥有独特结构的双皮层膜和软性的封装连接，大大提高了膜的强度和可靠性;

　　(4)超滤膜适合于挠性的反清洗，抗污染性远远强于传统膜; 独到的设计和反洗系统很好地解决了化学清洗频繁的问题。

　　3.2.2 反渗透装置

　　反渗透设备是本工艺中的关键设备， 为了保证反渗透设备的长期稳定运行， 选择了特制的性能优越的抗污染反渗透膜组件HY400-D。

　　HY400-D 膜元件采用了专有抗污染膜技术进行化学及物理改性，专门针对有较严格的预处理，但原水仍富含生物和有机物等污染物的应用领域，表现出了 的抗污染能力和可清洗特性。HY400-D己在使用中显示出了 的抗污染能力和系统运行经济性。

　　HY400-D 膜元件具有如下特点：

　　(1)有效膜面积大，在不提高运行通量的前提下，获得更高的产水量;

　　(2)高脱盐率的HY400-D 膜是世界上清洗pH范围 宽(1~12)的膜元件，能对无机盐垢、有机物和微生物实现有效地清洗;

　　(3)全自动、精确的制造技术，采用了缩短膜片长度，增加膜叶数的先进结构， 地提高了膜效率;

　　(4) 膜片表面平整技术保证污染物不会停留在膜内部，降低污染风险;

　　(5)多层复合膜加入了抗污染层，有效地延长了膜的清洗周期。

　　上述特征使RO 在处理高污染水源时可以获得长期的经济性和 大的无故障操作。

　　根据源水水质情况， 反渗透设备采用一级二段设计，回收率≥75%。其中，膜组件分别装在压力容器中。反渗透设备的脱盐率大于97%。

　　3.2.3 浓缩液处理

　　对于占有整个水量30%左右的浓缩液，如果单纯地排放会对环境造成影响， 同时浪费了大部分可再回用的水。

　　把浓缩液分为2 个部分： 超滤系统浓缩液，占10%左右;反渗透系统浓缩液，占20%左右。对于反渗透系统浓缩液， 由于其不含颗粒，浊度<1 NTU，完全能够作为 次冲釜水使用