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PTA生产企业污水处理研究

PTA(PureTerephthalicAcid)全名精对苯二甲酸,是下游聚酯涤纶长丝的重要生产原料。从国内PTA行业发展趋势看,目前新改扩建PTA主装置日益向大型化、现代化、节能化、高效化的方向发展,产能均在120万t/年以上。而属于大化工的PTA生产企业一直是耗水产污大户,根据统计分析,在不上中水回用设施的情况下,其年污水排放量与产能的比值在2~3范围内,相应得污水处理后产生的污泥体量也相当大,且其属性是否属于危废一直存在疑问,因此在处置上往往成为企业及地方环保部门棘手的难题。根据PTA行业生产所用原料、生产流程及相关污水处理工艺,其污水中主要含有二甲苯、醋酸、氢溴酸、精对苯二甲酸、对甲基苯甲酸、苯甲酸、乙酸甲酯、钴和锰等物质,污染物的溶解性、毒性等性质见表1。废水中的污染物存在一定的毒性和危险性,污泥中则可能也夹带有这些物质,同样也具备一定的危险性。由于一般固废和危废的处置方式及要求完全不同,一般固废以卫生填埋和综合利用为主,如按一般固废处置,污泥中可能的有毒有害物质会随各种途径进入环境,对周边土壤、地表水、地下水环境以及生态系统产生不利影响,进而危害人类健康;而危废则需委托有资质的单位进行焚烧或者其他无害化处置手段处理,如按危废处置,则不仅每年的污泥处置费用对企业来说是一笔较为沉重的负担,而且大体量的污泥对下游处置单位的处置能力也是不小的考验。因此在污泥属性鉴别不清的情况下,无论按哪种方式处理都会引起争议。综上所述,PTA污水处理污泥应作危险废物鉴别,再根据危废鉴定结论决定其后续处置利用方式。

1污泥危废鉴别实例

嘉兴某PTA生产企业是某集团全资控股专业从事PTA生产的企业。该企业一期年产120万tPTA项目已经竣工并开始正常生产。二期年产120万tPTA项目正处于筹建阶段。企业的污水首先经沉淀、调节中和等物化预处理(包括一套含钴废水单独的加碱絮凝沉淀及回收利用的预处理系统),然后厌氧+二级好氧活性污泥生化处理,最后二次沉淀、砂滤处理,出水通过中水回用系统进一步超滤+反渗透膜联合工艺净化处理,产水回用至精制单元替代作为部分除盐水洗涤使用,余水絮凝沉淀后纳管排放。据统计,每年该企业在污水处理过程中产生的污泥量过万吨,原PTA项目环评中将该过程产生的污泥列为《国家危险废物名录》(2008年本)中HW13有机树脂类废物,要求将污泥作为危险废物委托有资质的单位作无害化处置。对照《国家危险废物名录》(2008年本)HW13类废物代码261-039-13的内容:“树脂、乳胶、增塑剂、胶水/胶合剂生产过程中产生的废水处理污泥”,企业生产的产品PTA不属于树脂、乳胶、增塑剂或者胶水/胶合剂中的任一类,因此,将企业污水处理污泥列为危险废物值得商榷。根据国家相关技术规范及浙江省环保厅《关于规范危险废物鉴别管理程序的通知》(浙环发【2013】3号文)要求,对未列入《国家危险废物名录》(2008年本)但可能具有危险特性的固体废物,需进行危险特性鉴别。企业由此委托浙江省环境监测中心对其污泥进行危险废物鉴别。

2危险固废鉴别方案

2.1检测项目筛选

结合企业污水处理污泥特性,根据《危险废物鉴别标准——通则、腐蚀性鉴别、急性毒性初筛、浸出毒性鉴别、易燃性鉴别、反应性鉴别、毒性物质含量鉴别》(GB5085—2007)内容要求,该企业污水处理污泥检测项目及判定限值见表2。

2.2检测项目确定依据

(1)易燃性鉴别项目废水污泥来源为废水,产生于废水处理过程。企业原料、溶剂及副产物中的部分物质虽含有易燃的特性,但表1中所列物质的危险性指的是纯物质,其进入废水和污泥中的量极少且污泥含水率较高,因此,污泥中含有微量的上述污染物并不具备易燃条件。另外根据《危险废物鉴别标准易燃性鉴别》(GB5085.4—2007),“固态易燃性危险废物”的定义为“在标准温度和压力(25℃,101.3kPa)下因摩擦或自发性燃烧而起火,经点燃后能剧烈而持续地燃烧并产生危害的固态废物”,严格来说,污泥并不属于固态易燃性危险废物的范畴,所以可以判断企业污水处理污泥无易燃性。(2)反应性鉴别项目根据《危险废物鉴别标准反应性鉴别》(GB5085.5—2007),符合“反应性固体废物”要求的固体废物包括“具有爆炸性质、与水或酸接触产生易燃气体或有毒气体、废弃氧化剂或有机过氧化物”,而该公司污水处理污泥不属于其中任何一项,所以污泥无反应性。(3)腐蚀性鉴别项目根据企业前期废水监测情况,其污水处理污泥pH值在腐蚀性标准限值范围内,但是污泥中可能含有醋酸、氢溴酸等酸性物质,因此,pH值作为检测项目。(4)急性毒性鉴别项目污泥中可能含有的有机类物质和重金属均具有一定的毒性,因此,污泥的急性毒性作为检测项目。(5)浸出毒性鉴别项目根据《关于规范危险废物鉴别管理程序的通知》(浙环发【2013】3号文)内容“根据被鉴别物的产生过程,可以确定不存在、不产生的有害物质,可不进行相应的项目检测”,从污水处理污泥产生源头及产生过程进行分析,主要包括企业原料、中间产物、副反应产物、产品,废水处理主要产物等方面来分析,所涉及的主要物料见表3。根据表3所列内容,对照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3—2007)所列危害成分内容可知,除二甲苯外企业所涉及物料均不属于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3—2007)所列危害成分内。另外对企业污水处理站进水进行了重金属定性分析,确定进水中存在的且可能进入污泥的浸出毒性重金属指标为铬、镍、铜和锌。原料对二甲苯中可能含有苯、甲苯等其它苯系物,因此,污水处理污泥的浸出毒性检测因子包括:铬、镍、铜、锌、氰化物、苯、甲苯和二甲苯。(6)毒性物质含量鉴别项目根据企业生产过程中原料、中间产物、副反应产物、产品、废水处理工艺等情况,对照《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》(GB5085.6—2007)内容,污水处理污泥的毒性物质含量检测因子包括甲醇、溴甲烷、硫酸钴和锰,其中甲醇、溴甲烷和锰属于有毒物质,硫酸钴属于致癌性物质。

2.3检测项目采样

被鉴别物污水处理污泥样品的采集方法、采集部位、样份数参照相关技术规范进行,具体如下:(1)采样部位:企业污泥压滤机出口。主要考虑进入企业废水处理站的废水原水水质较为稳定,并且以稳定流量输入废水站调节池;废水处理过程为连续化处理过程,污泥通过带式压滤机压滤后排出,为连续式出料,故压滤出来的废水污泥的性质较为稳定和具有代表性。(2)份样数:根据企业污水处理污泥的产生量,采集的最小份样数为100个。由于污泥的性质较为稳定,鉴别样品的采集采用在压滤机出口按规定要求每小时出料采集1个份样,每个工作日12h制成1个混合样,并对连续16d的16个污泥混合样按有效方法进行监测。(3)采样期间企业工况要求:样品采集期间企业工况稳定,污水处理工艺正常,生产负荷满足≥75%的环保验收条件。(4)采集时间间隔要求:每次采样在设备稳定运行的24h内等时间间隔完成。(5)份样量:根据分析测试的要求和固体废物的原始颗粒最大粒径,采集2.0kg作为份样量。

2.4检测方法及依据

污泥的鉴别检测方法和固体废物的浸出、前处理方法均按照《危险废物鉴别标准(通则、腐蚀性鉴别、急性毒性初筛、浸出毒性鉴别、易燃性鉴别、反应性鉴别、毒性物质含量鉴别)》中规定的方法或国家标准方法进行,见表4。

2.5鉴别结果

污泥鉴别急性毒性和腐蚀性检测结果见表,5,浸出毒性检测结果见表6,毒性物质含量检测结果见表7。根据检测结果,该企业污水处理污泥16个混合样中腐蚀性pH值,浸出毒性中铬、镍、锌、铜、氰化物、苯、甲苯和二甲苯,急性毒性中LD50(经口、经皮肤接触)和LC50(烟尘或粉尘吸入),毒性物质含量中甲醇、溴甲烷、硫酸钴和锰含量均符合相应的鉴别标准限值要求,因此,企业在生产工艺不变,废水钴回收装置运行正常,废水、废气等环保设施运行正常的情况下,其污水处理污泥不属于危险废物。

3综合结论

(1)嘉兴某PTA生产企业产生的污水处理污泥(前期污水经有效处理后)不具备危险固废特性,可按一般固废进行综合利用。(2)考虑到国内目前众多的PTA生产企业在生产工艺、原辅材料使用,特别是污水处理工艺上存在较大差异性,其污水处理污泥按一般固废处理并不具有普适性,因此不同的PTA生产企业产生的污泥应按规范要求分别开展危险废物鉴别工作。(3)过往PTA生产废水普遍被认为不难被处理达标,但由于PTA生产中需要用到含钴、锰金属的辅料作为催化剂,因此其污水中钴、锰离子浓度往往较高,如不采取有针对性的分质或综合处理措施,污水尾水排放很有可能出现重金属超标情况,并导致后续污泥的固废属性成疑。(4)PTA生产企业应在论证研究污水处理污泥产生来源特性的基础上编制鉴别方案,对鉴别指标进行筛选和分析,经专家评审论证后方可开展鉴别检测,鉴别结果最终应报地方环保部门备案。

作者:施晓亮 项菲 陆涛 孙晓慧 单位:浙江环科环境咨询有限公司 浙江省环境监测中心


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