Очистка сточных вод производств синтетических полимеров и пластических масс

2. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола

2.1 Условия образования сточных вод

Полистирол и сополимеры стирола с другими мономерами получают методами полимеризации в блоке, а также эмульсионной и суспензионной полимеризацией. В процессе блочной полимеризации вода используется для охлаждения аппаратуры и химически загрязненн

ых сточных вод не образуется. Поэтому рассмотрим процессы эмульсионной и суспензионной полимеризации и сополимеризации стирола.

При эмульсионной полимеризации в реактор заливается вода и эмульгатор (например, натриевые соли синтетических кислот С10 – С15), стирол и инициатор (водный раствор персульфата калия). После полимеризации от полученного латекса острым паром отгоняется непрореагировавший мономер и производится коагуляция латекса с помощью квасцов или других коагулянтов. Далее полученный полимер отделяется от маточного раствора и промывается водой. Водно-эмульсионная полимеризация может осуществляться и непрерывным методом.

Суспензионную полимеризацию стирола проводят периодическим методом. В реактор загружается вода, добавляется водный раствор стабилизатора и инициатор. Затем полученный полимер отделяется от водной фазы, промывается водой и направляется на сушку и упаковку.

В процессе производства полистирола и сополимеров вода используется на охлаждение аппаратов, приготовление растворов, в качестве маточного раствора, а также для промывки полимеров. В зависимости от способа промывки полимера на 1 т образуется от 3 до 8 м3 загрязненных сточных вод. Степень загрязненности зависит от метода полимеризации, характера применяемых мономеров, а также природы эмульгатора или стабилизатора [2, 3].

2.2 Очистка сточных вод производств полистирола марок ПСБ (ПСБ-С), ПСБ-Л и сополимера марки СНП-СП

В процессе производства этих полимеров в качестве стабилизатора суспензии используют поливиниловый спирт (ПВС) с содержанием 10—13% и 18—21% ацетатных групп, называемый сольваром. Образующиеся сточные воды представляют собой коллоидные системы молочно-белого цвета, устойчивость которых обусловлена присутствием в воде сольвара. Содержание сольвара в сточной воде зависит от количества образующихся сточных вод, которое, в свою очередь, определяется методом промывки полимера. При промывке полистирола марки ПСБ (ПСБ-С) на ленточных вакуум-фильтрах и в центрифугах образуется соответственно 8 и 3 м3 сточной воды на 1 т полимера. В процессе получения сополимера марки СНП-СП образуется 3,5 м3/т сточных вод. Характеристика сточных вод представлена в табл. l.

Таблица 1. Характеристика сточных вод производств полимеров марок ПСБ (ПСБ-С) и сополимера марки СНП-СП

Следует отметить, что установлена принципиальная возможность многократного использования в процессе полимеризации маточных растворов, содержащих сольвар.

Сточные воды производства полистирола марки ПСБ (ПСБ-С) очищают термическим методом, а также коагуляцией, а полимеров марок СНП-СП и ПСБ-Л — методам коагуляции [2, 3].

2.2.1 Термическое обезвреживание

Термический метод применяют для обезвреживания маточных растворов и первых промывных вод производства полистирола марки ПСБ-С (ПСБ), количество которых составляет 5 – 6 м3 на 1 т полимера.

Обезвреживание проводят в вертикальной шахтной печи. Топливом служит коксовый газ. Сточные воды распыляются в печном пространстве с помощью форсунок. Температура в зоне сжигания составляет 1100 – 1200 °C. Воздух, подаваемый в печь, нагревается в рекуператоре отходящими дымовыми газами. Дымовые газы вместе с парами воды выходят из печи с температурой порядка 700 – 800 °С и после рекуператоров поступают в дымовую трубу.

В дымовых газах не обнаружено присутствия вредных примесей. Стоимость сжигания 1 м3 сточной воды составляет в зависимости от стоимости топливного газа (коксового или природного) от 2,5 до 3,8 руб. [2, 3].

2.2.2 Физико-химическая и биологическая очистка

Для очистки сточных вод производств полимеров марок ПСБ (ПСБ-С) (образующихся при промывке полимера на ленточных вакуум-фильтрах) и СНП-СП разработана схема, включающая коагуляцию коллоидных примесей золем гидроксида магния в щелочной среде, отделение образующегося осадка и последующую биологическую доочистку сточных вод.

Сточная вода после усреднения (рис. 1) проходит смеситель, в который подается коагулянт — хлорид магния, и поступает в камеру хлопьеобразования, куда вводится раствор едкого натра. При этом вода подщелачивается до рН = 11,0. Далее вода со скоагулировавшимися частицами проходит смеситель, в который подается раствор флокулянта – полиакриламида, и поступает в осветлитель. Осветление воды производится в центробежных сепараторах или в осветлителях со взвешенным слоем осадка. Осветленная вода нейтрализуется серной кислотой и направляется на биологические очистные сооружения. Полученный осадок обезвоживается на центрифуге и затем направляется на использование или сбрасывается в отвалы.

Оптимальная доза хлорида магния составляет: для сточной воды полимера марки ПСБ-С (ПСБ) – 175 мг/л и марки СНП-СП – 1100 мг/л. Количество образующегося осадка – 10 – 12% (об.), влажность – до 58%. В результате сгущения осадка на отстойной центрифуге содержание твердых веществ в осадке повышается от 20 – 25 до 100 – 120 г/мл. концентрация взвешенных частиц в фугате не превышает 150 мг/л.

 Скачать реферат