重庆中安达新型防水材料有限责任公司含油含粉沥青喷淋水治理300m3/D

   重庆中安达新型防水材料有限责任公司含油含粉沥青喷淋水治理300m3/D

   改性沥青防水卷材生产过程中，搅拌釜产生大量的沥青烟气，夹杂着水分、石粉与胶粉等。通用的尾气处理方法，第 1 道工序是喷水降温、除尘除油，水继续循环使用。随着水变浊、变浑、产生异味，其喷淋效果也慢慢衰减，甚至成为下道工序的污染源。目前，全国共有防水卷材产品生产许可证获证企业 1 200 多个，配备了约 1 400 个喷淋循环水池，按每个 80 m3 计算，每年约有 10 万 m3 存量污水;若每 3 个月更换一次循环水，则每年约有 40 万 m3 存量污水(冬季过年时一般不换)。含油含粉沥青喷淋污水的净化与水的回用，成为防水卷材生产企业运营中的一个难题。

　　2014 年，我司率先在行业推行喷淋污水净化处理技术，采用“加药絮凝+气浮分离”工艺，得到了比较干净透明的水，目前防水行业已大面积引用本工艺。但是，采用该工艺得到的浮渣量非常大，且浮渣含水率高达 95%，加入反应釜中直接回用，既消化不完又存在冒锅的安全隐患，故无法连续使用。我司于2016 年初开始研究浮渣的干化问题，2017 年秋筛选得出有效的渣液分离工艺及设备，2018 年初进一步对净化后清水的除味脱色进行了研究，现已进入中试阶段。

　　含油含粉沥青喷淋污水的净化工艺可分水杂分离、渣液分离、脱色除味三块，流程如图 1 所示。现对该净化工艺的研究内容介绍如下。

　二、工艺分析

　　2.1 喷淋水中主要成分

　　改性沥青的配制，国内通用配方主要包括沥青、油、改性剂、胶粉、填充料五大类，可能产生直链油、有机可溶物、无机可溶物、无机粉体、有机粉体等对环境有害的挥发物和颗粒物(表 1)。这些可能性环境危害挥发物和颗粒物以乳浊液或悬浊液的形式存在;在静态水池里，按上层油泡多、中层乳液多、底层粉多的亚稳态方式分布;动态时呈黏稠状液体，散发出难闻、难洗脱的异味。

　  2.2净化分离原理

　　加入带电荷的无机或高分子絮凝剂(表 2)的水溶液，使亚稳态的沥青喷淋水脱稳，从而实现有机、无机杂质及油与水的破乳分离。杂质被絮体吸附、包裹，或下沉或上浮;包裹了杂质的絮体进入水杂分离机，得到比较干净透明的水及浮渣。水杂分离机是在通用气浮机的原理上，结合本行业特点开发出来的高效率净化机，一步即可将 99%以上的 SS(固体悬浮物)分离出来。

　　2.3 关键步骤介绍

　　破乳：改性沥青防水卷材生产产生的喷淋污水，因卷材配方中一般都加入了橡胶粉(会挥发出含硫化合物)，一般呈弱酸性，pH 值在 5~7，加入片碱(片状 NaOH)将 pH 值调节至 7~9(弱碱性)即可破乳。注意事项：1)个别厂家的污水，需要特殊的破乳剂;2)夏天水温高，不加碱亦能进行混凝反应。

　　初凝：PAC 基本通用。按 5%~10%配制水溶液，再按 1%~2%的比例加入废水中搅拌使用。

　　终凝：一般选用阴离子 PAM，效果最佳;极少数厂家的污水可选用非离子 PAM;阳离子 PAM 效果差。按 0.1%的浓度配制水溶液，再按 1%~3%的比例加入废水中搅拌使用。

　2.4 阶段处理效果

　　水杂分离前后，水体 COD 含量(化学需氧量)、颜色及气味变化详情列于表 3。水样取自扬州、吴江、兰溪、广德、唐山等五地的几个卷材厂，数据经上海、杭州两家第三方机构对比检测取均值。

　　可以发现，喷淋污水经混凝处理后，水体 COD 可降低 30%左右。此外，喷淋污水处理前后，水体中的氨氮、总磷含量均比较低。

　2.5浮渣

　　经水杂分离机分离出来的浮渣，一般呈黄色、灰色，也有黑色(含油多)。其成分主要是水、油、粉体及絮体骨架，含水量在 92%~95%，加热到 114 ℃时开始沸腾(常州某卷材厂的浮渣)，产生大量的烟雾，絮体被破坏。少量浮渣加入配料中回用，不会影响卷材产品的性能;但是，大量浮渣加入反应釜中直接回用会增加生产能耗、产生二次污染，且有冒锅的风险，不可取。因此，开发合适的渣液分离机或浓缩机很有必要。

　　1 渣液分离机的开发

　　我司就这种含油、含粉、高含水浮渣的分离进行了多项工艺对比研究，形式包括小试、中试、大试等，主要是工艺设备的选择与选型。各种渣液分离工艺的优缺点对比列于表 4。

　　防水行业喷淋污水中含有大量的油与粉尘，浓缩后黏黏的，寻找有效的分离方式成为难点。同时从能耗小、操作维护方便、投资及运营成本低等多个维度考虑，最终选用特种渣液分离机。该设备常温使用，无需加热，无须对机器进行清洗，可与水杂分离机连线，主要能耗是压缩空气。

　　采用渣液分离机的几个关键点：1) 滤布的选择。要求亲水耐油，孔径达到 μm 级别。2)出渣含水率在　20%左右，可直接装袋或进入下道干化工序、再利用工序。目前，通量面积 20 m2、30 m2 的机型应用已经成熟，完全可满足本行业的需要。3)被絮凝剂吸附的油，因油颗粒表面的等电点被破坏，经渣液分离机挤压后与固体成分分离，然后进入油水分离器，在重力作用下自然分离。

　三、注意事项

　　喷淋污水经过上述水杂分离、渣液分离两道工序，已经达到“水透明、渣成块、油回收”的效果，但是透明的水还存在轻微的异味与较深的颜色。这种程度的净化水在循环使用时，经引风机抽送，未被电捕、等离子捕捉下来的部分，会以气溶胶方式从烟囱排出，仍然污染周边环境。

　　3.1 味道的来源

　　主要是溶解性有机物，即 COD 成分，其含量范围参见表 3，氧化后部分成分可转化为结晶化合物。也有水体发酵产生的异味。

　　3.2 颜色的来源

　　主要是可溶性有机物含有显色基团; 其次是PAC 药剂自身的黄色，主要是铁离子的络合物。

　　3.3 活性碳脱色除味的试验

　　我司选用了不同厂家、不同吸附值牌号的活性碳，对水杂分离水、渣液分离工艺水分别进行了先动态搅拌后静态放置的吸附，但处理效果欠佳，水体的颜色、味道减轻不明显。后又采用氧化的方法处理，取得了可喜的效果。

　　3.4 氧化剂的选择

　　几种常用氧化剂的氧化能力及优缺点对比列于表 5。可以发现，臭氧(O3)在污水中的氧化能力最强，且可持续反应、不产生二次污染。

　　采用 O3 作为氧化剂，通过选择合适的臭氧发生器与水杂分离机进行对接，一方面让 O3 参与曝气;另一方面使 O3 进入水体，氧化一些还原性有色基团;另一部分 O3 防止水体发酵霉变发臭。臭氧在常温水中的半衰期为 50~60 min。水体经 O3 氧化处理效果示例照片见图 2。

　　O3 对 COD 含量在 600 mg/L 以内喷淋污水的除味脱色效果非常明显，仅需 7~11 min 即可完成处理;对 COD 含量高于 2 000 mg/L 的喷淋污水处理效果不太明显，有待更进一步实验研究。高 COD 含量的水体经 O3 氧化甚至可能会加深水体的颜色，这可能是由于水中的有色酚类被氧化成醌类;还有一些卤代烃难以被 O3 氧化，需要下一步的技术升级，如活性生物氧化、膜分离等。

　　目前氧化中试装置已经完成，正在运行观察阶段，处理效果值得期待。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

四、结语

　　含油含粉沥青喷淋污水的净化与水的回用成为沥青类防水卷材企业生产运营中的一大难题。我司经过 5 年研究，总结出一套行之有效的净化工艺。该套净化工艺分 3 个部分，即水杂分离、渣液分离、脱色除味。其最终目的是把带不饱和键的有机物氧化成饱和有机物，甚至分解成 CO2 和 H2O，或者转化为结晶物，使水达标排放或永续使用，为沥青防水卷材生产企业的绿色化生产做出贡献。