Сточные воды производства поливинилацетатных полимеров

В процессе производства поливинилового спирта (ПВС), сополимерной дисперсии винилацетата с этиленом (СВЭД), поливинилацеталей на стадии отделения маточного раствора и промывки полимера образуются загрязненные сточные воды.

Сточные воды ряда производств поливинилацетатных полимеров загрязнены поливиниловым спиртом, винилацетатом, метиловым спиртом, ацетальдегидом и другими растворенными в воде органическими веществами, а также мелкодисперсными и коллоидными частицами, устойчивость которых обусловлена наличием в сточной воде поверхностно-активных веществ, таких, как ПВС, ОП-10 и др.

B зависимости or характера примесей, загрязняющих сточную воду, применяют следующие физико-химические методы очистки: отгонка легколетучих органических компонентов; термическое обезвреживание; обработка сточных вод карбоксилсодержащими соединениями для очистки от ПВС, коагуляции мелкодисперсных и коллоидных примесей. Доочистку сточных вод производят биологическим методом.

Метод отгонки используют для очистки сточных вод производства ПВС с повышенной концентрацией ацетатных групп, содержащих 423 – 742 г/л метилового спирта, 50 – 57 г/л метилацетата и винилацетата и 3 – 14 г/л ацетальдегида и бензина. При производстве поливинилкеталя маточные растворы, содержащие около 87 г/л циклогексанона и первые порции промывных вод подвергают ректификации. Маточные растворы и промывные воды производства поливинилформальэтилаля (вимифлекса), содержащие значительное количество ацетальдегида, также подвергают разгонке. Полученные ацетальдегид, циклогексанон и другие вещества используют как товарные продукты.

В процессе ректификации сточных вод производства ПВС с повышенным содержанием ацетатных групп отбирались три фракции с температурами кипения 61 – 62, 62 – 65,0 и 65,0 – 70,5°С. Фракции 1 и 2 рекомендуется сжигать совместно с другими отходами, а фракцию 3 [37% (об.)] – направлять на регенерацию метилового спирта.

Кубовый остаток предложено разбавлять в 6 – 7 раз (до содержания ПВС не более 40—50 мг/л) и подавать на биологические очистные сооружения. Результаты биологической доочистки кубового остатка в аэротенках-смесителях показали, что эффективность очистки сточной воды по приведенной схеме составляет 98 – 99% (по ХПК).

При разгонке на ректификационной колонке с разделительной, способностью 20 теоретических тарелок маточных растворов от производств СДВД и поливинилбутираля происходит удовлетворительная очистка от легколетучих компонентов. Дистиллят в количестве 4 – 5% (об.) направляют на переработку или сжигание, а кубовый остаток после нейтрализации подают на биологические очистные сооружения.

Некоторые сильнозагрязненные маточные растворы, например производства поливинилформаля, рекомендуется направлять на термическое обезвреживание.

С целью очистки сточных вод, загрязненных ПВС или сольварами, применяют метод, основанный на способности ПВС образовывать в кислой среде нерастворимые в воде комплексы с полимерными карбоксилсодержащими соединениями. Переход ПВС в нерастворимое соединение сопровождается коагуляцией полидисперсной системы. Для очистки сточных вод производств СВЭД, ПВС и сольваров в качестве карбоксилсодержащего полимера использовались: флокулянт «Комета», Na-соль сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой – стиромаль.

По данному методу сточная вода усредняется, нагревается до 40 – 60°С и подается в смеситель. В смеситель подается также требуемое количество раствора карбоксилсодержащего полимера. Далее смесь поступает в камеру хлопьеобразования, в которую также дозируется 10% раствор серной кислоты. Для улучшения хлопьеобразования в сточную воду в смеситель добавляется 0,1 – 1,0% раствор полиакриламида. Затем в осветлителе происходит отделение осадка, объем которого зависит от загрязненности сточной воды. Влажность осадка – 65 – 85%, зольность – 0,05 – 0,5%. При нейтрализации осадка едким натром получается клееобразная масса, пригодная для применения в качестве клея в полиграфической промышленности.

Оптимальными параметрами очистки являются: соотношение ПВС: карбоксилсодержащий полимер, близкое к эквимолекулярному (1: 2); рН £ 3; 40 – 60°С, доза полиакриламида – 20 мг/л.

При производстве СВЭД с использованием стабилизатора ОП-10 образующиеся сточные воды представляют собой устойчивую коллоидную систему, загрязненную растворенными органическими веществами. Для очистки сточной воды был использован метод коагуляции солями магния в щелочной среде. Оптимальная доза хлорида магния (при содержании ОП-10 240 мг/л) составила 250 мг/л. При содержании ОП-10 в воде до 100 мг/л достигается 90%-ная степень его очистки. С увеличением содержания ОП-10 остаточное количество его в очищенной воде увеличивается без снижения эффективности очистки воды по другим показателям.

Сточные воды некоторых производств после физико-химической очистки могут быть повторно использованы для промывки полимера и аппаратуры. Сточные воды производств поливинилацетатной продукции до-очищают биологическим методом.

Изучение процесса биологической очистки сточных вод проводилось в аэротенках и биофильтрах. Сточная вода имела ХПК = 674 мг/л, БПК_п = 515 мг/л, рН = 7,4 и содержала (мг/л):

Параметры работы аэротенка:

Состав микрофлоры активного ила, %:

Очищенная пода имела БПК_п = 6 мг/л, ХПК = 14 мг/л, концентрация азота нитратов составляла 8,4 мг/л.

Сточные воды производства поливинилбутираля, содержащие эмульгатор волгонат, могут быть очищены биологическим методом без предварительной физико-химической очистки. Очистка проводится в аэротенках при продолжительности аэрации 24 ч и концентрации активного ила 1 – 1,5 г/л. В процессе очистки наблюдается подщелачивание воды. Очищенная вода имеет ХПК = 47 ¸ 50 мг/л и БПК₅ = 3 – 4 мг/л [3, 4].