铁碳微电解工艺在PVC汽提废水预处理中的应用

铁碳微电解工艺在PVC汽提废水预处理中的应用

徐成龙

广州桑尼环保科技有限公司

摘 要：聚氯乙烯树脂（PVC）生产过程中会产生有毒有机废水，该类型废水传统处理常采用“混凝沉淀预处理+生化处理”工艺，预处理效果不稳定且效率低，生化系统稳定性差，系统处理出水不能稳定达标，广州桑尼环保科技有限公司采用铁碳微电解技术代替传统的加药混凝沉淀预处理工艺，经实际工程验证取得了良好的处理成效。本文主要介绍了铁碳微电解工艺在PVC汽提废水预处理中的应用效果。

关键词：铁碳微电解工艺；PVC汽提废水；预处理；可生化性

Application of iron carbon micro electrolysis process in pretreatment of PVC stripping wastewater

Xu Chenglong

（Guangzhou Sunny Environmental Protection Technology Co., Ltd. Guangzhou 510663）

Abstract：Toxic organic wastewater will be produced during the production of polyvinyl chloride resin (PVC). The traditional treatment of this type of wastewater often adopts the process of "coagulation sedimentation pretreatment + biochemical treatment". The pretreatment effect is unstable and the efficiency is low, the stability of the biochemical system is poor, and the treated water of the system can not reach the standard stably, Guangzhou Sunny Environmental Protection Technology Co., Ltd. adopts iron carbon micro electrolysis technology to replace the traditional dosing coagulation sedimentation pretreatment process, which has achieved good treatment results through practical engineering verification. This paper mainly introduces the application effect of iron carbon micro electrolysis process in the pretreatment of PVC stripping wastewater.

Key words：Iron carbon micro electrolysis process; PVC stripping wastewater; Pretreatment; Biodegradability

引言

东曹（广州）化工有限公司是一家主要从事聚氯乙烯树脂（PVC）生产，研发和销售的外资大型化工企业，该企业现坐落于广州市南沙区小虎岛内。该厂原污水处理采用“混凝沉淀+厌氧+缺氧+好氧+二沉池+BAF”的工艺，生产过程中原水水质波动较大，传统的通过投加絮凝混凝剂沉淀预处理的工艺处理效率低下，有机物开环断链效果不明显，废水可生化性提高效果差，经常对生化系统产生冲击，综上问题的存在，污水处理站经常出现排水不达标的问题，东曹为解决排污不达标带来的环保风险，经过中试验证，采用广州桑尼环保科技有限公司专利技术“铁碳微电解预处理技术”对原污水处理系统进行改造，改造调试完成后，该项目长期稳定运行，成功解决了排污不稳定、不达标问题。

1.PVC汽提废水来源及水质特征

PVC汽提废水主要来源于PVC合成过程中使用的去离子水。其特征：（1）、硬度、氯根低。在工艺过程中，没有增加水质盐分的环节；（2）、浊度高。悬浮物（SS）含量约30~300mg/L；（3）、有机物浓度范围波动大。CODcr一般为300~2000mg/L;（4）、含有难降解有机物。聚乙烯醇（PVA）作为分散剂使用，85%左右吸附在PVC颗粒表面进入产品，15%随废水排放，是废水中的主要污染物。同时汽提废水中还含有反应过程中残留的氯乙烯单体，少量添加剂（如双酚A、对苯二酚、甲醇）以及这些物质反应或衰变后的产物。这些物质有毒性和生物难降解性；（5）、温度高。生产废水排放水温大约在70℃。

2.铁碳微电解预处理技术原理及特点

2.1铁碳微电解预处理技术原理

FCM-IV铁碳微电解材料浸没在废水中，在催化剂M存在的条件下，在废水水溶液中发生电化学过程，产生大量【OH·】羟基自由基，使有机物发生降解反应。反应的结果是有毒、含双键及环状杂原子的不稳定有机物得到电子，发生化学键断裂、开环等分解反应，含有毒性的官能团被分解，使其失去微生物的抑制性、大分子难生化降解有机物断链转化为小分子有机物，同时有一部分污染物直接被降解为CO2和H2O，同时材料中铁原子失电子变成二价铁离子进入溶液。铁离子加碱调节pH至碱性时有很强的絮凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异电相吸,形成稳定的絮凝物分离而去除。

2.2 FCM-IV铁碳微电解材料性能特点

（1）正球型架构，铁和碳配比合理，颗粒适中，反应更彻底，易于反洗

FCM-IV创新铁碳微电解材料采用圆球形架构，比表面积大，填充均匀，废水与颗粒表面充分接触，传质反应效率更高，反应进行的更彻底。

FCM-IV创新铁碳微电解材料采用正球形结构，绝对密度低，颗粒直径为12-18mm，反洗更容易，在过滤过程中只需要定期反洗就可以维持滤床通畅不堵塞，维护管理更方便。

（2）材料烧制混合充分，材料内外均质

FCM-IV创新铁碳微电解材料采用纳米级原料充分混合后烧制成球型，铁-碳-催化剂元素均匀混合，Fe和C电极对数量十分巨大，形成了无数微小的原电池，使反应更高效，电子转移更迅速，氧化还原能力更强，净化效率较传统铁碳材料大幅提高。

（3）无钝化板结现象，填料层不堵塞

FCM-IV创新铁碳微电解材料将Fe和C作为正负极材料，催化元素作为催化活化剂，三者有机地结合到一体，即在每一颗铁碳填料内同时形成无数个正负电极对，使氧化还原反应畅通无阻，电极对之间间距短，放电阻力小，使反应更容易进行，填料表面氧化层在反冲洗作用下剥落，从而避免材料表面形成致密氧化物导致钝化现象的发生。实现长期运行不钝化，高活性。

（4）高温熔融烧结，强度高，消耗量小，运行成本低

FCM-IV创新铁碳微电解材料是经高温熔融烧结而成，强度高，损耗率小，催化反应活性强、氧化还原反应效率高，去除单位COD自电解材料消耗量少，相应的产生污泥量小，吨水处理成本更低。

（5）解除废水毒性，提高废水可生化性，保证生化系统高效稳定运行

传统的物化加药及高级氧化等处理工艺主要依靠加药量来调节处理效果，在来水水质波动时反应条件控制滞后，容易造成加药量不足或者过量浪费的情况，无法保障生化前预处理出水水质，容易对后续生化处理造成冲击破坏，导致生化系统无法培养成熟，这就是有毒高浓度工业废水生化系统难以正常高效运行的原因之所在。而FCM-IV创新铁碳微电解材料采用反应器填充滤料的方式，来水进入反应器有充足的反应时间，来水水质差，反应进行的越剧烈，减少来水水质波动对出水水质的影响，能充分提高出水水质的B/C值，废水可生化性满足后续生化处理要求，维持生化系统的平稳高效运行，充分发挥生化系统的优势。

3.铁碳微电解材料应用效果

3.1稳定的CODcr去除率

通过调试运营水质检测，分析铁碳微电解预处理工艺处理单元的水质数据，绘制如图1，如下：

图1 电解罐A/B COD去除率变化趋势图

由图分析可见，CODcr去除率在25~70%之间，CODcr去除率基本稳定在50%左右，大大降低了生化系统的进水负荷，为生化系统创造了更适宜的条件。

3.2提高废水可生化性

通过检测原水、常规混凝沉淀预处理水及铁碳微电解预处理水COD及BOD5的检测，得出如下数据：

表1  不同工艺处理出水B/C值测定结果

通过B/C检测数据分析可以得出，原水及常规混凝沉淀预处理水B/C值分别为0.28和0.29，均属于较难生物降解范围，废水可生化性差。通过铁碳微电解预处理后，B/C值测定值为0.45（＞0.3），属于易生物降解范围，由此可见，铁碳微电解处理工艺可有效提高PVC汽提废水的可生化性。

3.3稳定生化进水水质

绘制原水与微电解预处理后水质CODcr图2，如下：

图2 水质变化趋势图

由水质变化趋势图可以看出，当原水水质变化较大时，原水曲线产生了很很大的波动，反观铁碳微电解处理出水水质曲线，曲线波动情况明显放缓，说明铁碳微电解工艺可以很好地解决原水剧烈波动问题，可有效稳定生化系统进水水质，防止对生化系统产生负荷冲击。

4.运行成本分析

根据实际运行的各项原料耗材及电耗，可以得出吨水处理成本，具体结果见表2。

每天产泥量约200kg（含水率80%），处理费用按照1.5元/kg，则每天污泥处理费用为300元，因此运营总成本为：467.6+300=767.6元/天。每天处理水量100吨，吨水运营成本为7.676元。

5.结语

采用铁碳微电解作为PVC汽提废水生化前的预处理工艺，可以有效提高该PVC汽提废水的可生化性，稳定生化系统进水水质，解决了该公司生化系统不稳定的问题，确保污水达标排放，吨水处理成本（不计人工）约7.676元。

【参考文献】

［1］包庆山，蔡生吉，黄刚，包永义.PVC生产中汽提塔的改造［J］.聚氯乙烯，2017.

［2］张迎新，殷继沛.PVC废水处理工艺［J］.

【作者简介】

徐成龙（1991-），男，汉族，山东临沂，大学本科，助理工程师，广州桑尼环保科技有限公司；研究方向：高难度工业废水治理。