国内外聚酯生产废水处理技术的进展
时间：2021-01-30 00:06:39 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
聚酯生产废水中的主要有机物包括乙二醇、乙醛、二甲基–1,3–二氧环戊烷等,目前绝大多数聚酯工厂的废水处理主要采用生化工艺方法。近年来,随着全球特别是我国聚酯产能的不断增加,加上乙二醇、乙醛的回收已取得的较大进展,未来几年,聚酯废水中有机物的回收将会达到一个较高水平。
Recently, biochemistry process is the most frequently used method by polyester mills to treat organic matters in polyester production wastewater which include EG, acetaldehyde, 2,2-DIMETHYL-1,3-DIOXOLANE,etc. With the production capacity of global polyester industry increasing year after year especially in China, and improvements on recycle technology of EG and acetaldehyde, there is a big market margin.
聚酯是化纤工业的重要原料,是由二元醇或多元醇和二元酸或多元酸缩聚而成的一类高分子化合物的总称。聚酯通常可分为饱和聚酯和不饱和聚酯两大类,饱和聚酯产品主要包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等,而不饱和聚酯产品主要有聚酯玻璃钢增强塑料等。目前,世界聚酯纤维企业主要集中在中国,英国咨询公司PCI纤维预测了2010年世界十大聚酯纤维生产企业的产能情况,并对长丝和短纤生产也进行了分析,具体如表 1 所示。
聚酯生产废水是指在聚酯生产的酯化反应过程中副产的含有机物的废水,废水的COD值一般在 1 万 ～ 3 万mg/L之间。废水中通常含有少量的乙二醇(EG)、乙醛、二甲基 – 1,3 – 二氧环戊烷等有机物,根据聚酯装置技术来源和管理水平的高低不同,上述 3 种主要有机物的含量通常在 0.2% ～ 2.0% 之间。
据统计,截至2009年底,全球聚酯产能已达 5 800 万t,仅中国就超过 2 500 万t。世界聚酯工业规模巨大,按照理论计算,每生产 1 t PET,其废水排放量为 0.187 t,这样全球 5 800 万t聚酯的废水排放量就为 1 084.6 万t,3 种主要有机物含量在 2.17 万 ～ 21.7 万t之间,中国 2 500 万t聚酯工厂的废水排放量则为 467.5 万t,3 种主要有机物含量在 0.935 万 ～ 9.35 万t之间,可见聚酯生产废水的排放量相当大,如不经处理,排入河道中会对受纳水体及周边环境造成严重危害。相反,如果将这些被认为有污染的有机物提取出来,变废为宝,不仅减少了对聚酯工厂周围环境的影响,而且能够增加聚酯工厂的利润。现简要介绍国内外聚酯工业生产废水的处理方法。
1国内外聚酯酯化废水的通常处理方法
1.1国外聚酯工业废水的处理
国外许多聚酯企业规模巨大,目前已建成的最大单线产能已达 1 800 t/d,西班牙某聚酯生产企业对生产过程中产生的两种主要废水(酯化废水和纺丝废水)采用厌氧间歇处理工艺处理,COD(化学需氧量,一般指重铬酸钾指数)去除率分别为 90% 和 75%;同时利用实验室规模的连续式升流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究了酯化废水和以 1∶1 混合(体积比)的酯化与纺丝废水的处理效果。甲烷菌活性以每克挥发性固体(VSS)计,每天产生 0.71 g COD,初始COD分别为 2 900、6 750 和 17 870 mg/L。结果表明:有机负荷COD > 12 g/(L・d)(每克VSS每天产生 0.3 g COD),COD去除率稳定在 90% 以上。并且调试期很短,恢复很快。
土耳其某聚酯生产企业共产生玻璃钢聚酯树脂(COD为 180 g/L,pH值 = 2.3)、不饱和聚酯(COD为 210 g/L,pH值 = 2.3)及饱和聚酯(COD为 230 g/L,pH值 = 2.3)3 种酯化废水。S.Meric等人先采用蒸馏工艺将原水的COD从 200 g/L降到 40 g/L,然后将普通活性污泥法和Fenton氧化法处理效果进行比较。结果表明:用生物法处理蒸馏过的聚酯废水和生活污水的混合物,稀释后用较长停留时间(10 天)、较低污泥负荷(每克VSS产生 0.1 g COD)才能取得 70% 的COD去除率;而采用Fenton氧化处理废水,在较短的时间(1 天)内COD去除率即可达 66%;采用化学氧化法处理生物处理后的废水,COD又可减少 56%。但化学氧化法处理费用较高,可用来进行废水预处理、废水深度处理或生物处理后的紧急处理。
韩国Poo Jin Yong利用陶瓷催化氧化+活性污泥法处理酯化废水(COD为 10 g/L,pH值 = 12 ～ 14),为降低进水COD、BOD(生化需氧量,一般指 5 天生化需氧量)负荷,将酯化废水与传统印染废水分别以 1∶6、1∶12(质量比)混合。再将陶瓷催化剂加入到次氯酸钠或次氯酸钙溶液中配成氧化水,然后用其氧化混合水样,最后用好氧活性污泥法处理。
日本东丽工业株式会社向聚酯生产废水中加入碱性化合物,使废水中的乙醛转化为其他化合物,从而减少废水中的乙醛含量。
1.2国内聚酯工业废水的处理
我国聚酯生产在引进国外聚酯装置技术的基础上逐步发展,国产化技术日趋成熟。企业装置规模最大已达到1 200 t/d,且 600、900 t/d规模的聚酯装置数不胜数。
目前国内在聚酯酯化废水处理中比较有代表性的企业包括仪征化纤股份有限公司(简称“仪征化纤”)、辽阳石化公司(简称“辽阳石化”)、上海石油化工股份有限公司(简称“上海石化”)、天津石化公司(简称“天津石化”)、洛阳石油化工工程公司(简称“洛阳石化”)等,由于上述 5 家企业的部分工程技术人员在市场经济环境下流动到国内的大多数聚酯企业中,因此其他企业的废水处理技术基本包含在这些公司的技术中。
1.2.1仪征化纤
仪征化纤所排生产废水中以乙二醇和精对苯二甲酸(PTA)等有机物为主,有机负荷变化较大。公司采用“复合生物曝气”工艺处理生产废水。该工艺在进水COD负荷相对较低的情况下,普通活性污泥法和复合生物曝气法对废水中有机物的去除效果(可达到 80% 左石)都比较好,且差别不大;在进水COD相对较高时,复合生物反应器中的生化系统生物体浓度提高 50% 以上,HRT(水力停留时间)为8 h,泥龄为 5 天,COD、氨氮的去除率分别提高了 20% 和9.6%,且该工艺对污泥膨胀有较好的控制。
1.2.2辽阳石化
辽阳石化聚酯一厂采用“浮选 – 生物过滤 – 臭氧催化氧化(OCOR)– 快滤”(简称FBOF)工艺对聚酯废水二沉池的出水进行深度处理。
结果表明,生化二沉池出水经过FBOF中试装置处理后,出水的COD可降至 13 mg/L,浊度降至 0.4 mg/L,油含量降至 0.27 mg/L,总铁离子含量降至 0.03 mg/L,完全达到了循环冷却补充水的要求。另外,辽阳石化还在 0.3 MPa压力下对涤纶厂聚酯生产的酯化废水进行汽提处理,汽提后的废气送热煤炉内焚烧,处理后的废水送烯烃厂污水处理站处理。
