減水劑合成過程中生產污水的回用

1、減水劑合成過程中生產污水的回用羿立旺1 馬存前21南京道鷺建設材料廠2江蘇蘇博特新材料股份有限公司南京市江寧區(qū)中前社區(qū)，211100 ； 南京市江寧區(qū)科學園，211100摘要：我廠在合成減水劑過程中產生的污水之前一直采用藥劑處理，達標后再進行排放，其中不但耗費了大量的人力、物力，而且對水資源來說也是一種極大的浪費。本文通過在萘系合成水解過程階段回用生產污水制備的萘系以及脂肪族減水劑成品性能對比研究，證實了回用生產污水的技術可行性，實現(xiàn)了經(jīng)濟和環(huán)境的雙重效益。關鍵詞：污水，回用，減水劑一、 污水回用的目的和意義水是生命之源，是自然資源的重要組成部分。隨著人口的增長與工業(yè)化進程發(fā)展，工業(yè)與城市用水

2、量激增，同時工業(yè)與城市廢水的排放，又加劇了水資源緊缺的局面。我國是個嚴重貧水的國家，水資源總量少于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞，居世界第六位，按人均水資源占有量這一指標來衡量，則僅為世界平均水平的1/4，排名在第一百一十名之后。關注水資源，減少水污染對保持可持續(xù)發(fā)展意義重大【1,2】。水污染可根據(jù)污染雜志的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染，其中最主要的是化學性污染?；の鬯ǔＳ幸韵聨讉€特點：1有毒性和刺激性化工污水中含有很多可溶化工物資，其中一些為有毒或劇毒化學品，如部分有機氯化物、多環(huán)芳烴化合物、芳香族胺以及含氯雜環(huán)化合物等，這些物質在一定濃度下，大多對生物和微生

3、物有毒性或劇毒性；有的化學物質不易分解，可在生物體內長期積累會造成中毒，對生物鏈造成累積型毒害；此外，有些物質，如無機酸、堿類等，有強烈刺激性和腐蝕性，同時影響水體酸堿度，對水生生物、構筑物和農作物都有極大的危害。2高生化需氧量（bod）和高化學需氧量（cod）化工污水特別是石油化工生產污水，含有各種有機酸、醇、醛、酮、醚和環(huán)氧化物等，其特點是生化需氧量和化學需氧量都較高。這種污水排入水體后進一步氧化分解，消耗水中大量的溶解氧，直接或間接威脅水中生物的生存。3富營養(yǎng)化含磷、氮量較高的化工生產污水，會造成水域富營養(yǎng)化，使水中藻類和微生物大量繁殖，嚴重時還會形成“紅潮”，造成魚類窒息而大批死亡。4

4、溫度較高由于化學反應常在高溫下進行，排出的污水水溫較高。這種高溫污水排入水域后，會造成水體的熱污染，使水中溶解氧降低，從而破壞水生生物的生存條件。5油污染較為普遍石油化工污水中一般都含有油類，不僅危害水生生物的生存，而且增加了污水處理的復雜性【3,4】。6不易恢復受化工有害物質污染的水域，即使減少或停止污染物排放，要恢復水域原來的狀態(tài)，仍需要很多時間，特別是對于可以被生物所濃集的重金屬污染物質，停止排放后仍很難消除污染狀態(tài)?；谝陨弦蛩兀槍Ρ緩S生產污水回用的研究極為必要，既可以解決環(huán)境問題，又可以節(jié)約處理成本，實現(xiàn)節(jié)能減排任務。二、污水的產生及主要成分南京道鷺建設材料廠主要從事混凝土減水劑生

5、產與銷售，其中傳統(tǒng)型萘系減水劑年產量達4萬噸（粉劑）。萘系減水劑合成主要工藝流程包括磺化、水解、縮合、中和以及烘干等五個步驟，傳統(tǒng)工藝流程下，每天約產生60m3的工業(yè)廢水，年排放總量為2.1萬噸。這些工業(yè)廢水主要來源于反應釜與包裝桶的沖洗、管道的跑冒滴漏、蒸汽鍋爐的排污、除塵設備產生的廢水、作業(yè)場所保潔產生的廢水等，主要成分為各種減水劑。具體污水來源統(tǒng)計分布見表1。表1 污水的主要來源序號排水路徑單位數(shù)量1反應釜、包裝物的沖洗m3/d302跑冒滴漏m3/d23蒸汽鍋爐的排污m3/d104收、除塵設備廢水m3/d105作業(yè)場所保潔廢水m3/d8經(jīng)測試，生產污水cod為2000-3000mg/l，

6、污水回收利用前，公司專門設立污水處理站，通過添加凈水劑，經(jīng)過靜置沉淀、循環(huán)絮凝分級處理，滿足gb8978污水綜合排放標準一級標準后排放，固廢由專業(yè)處理公司進行處理?；诃h(huán)保和經(jīng)濟成本考慮，公司系統(tǒng)研究了污水直接回用對減水劑性能的影響，以期實現(xiàn)廢水零排放的技術可行性。三、生產污水對產品性能的影響小試1萘系水解階段摻加生產污水對磺化物酸度的影響根據(jù)萘系合成過程，首先研究了在水解反應階段摻加適量生產污水，水解后磺化反應物酸度的變化情況，結果如表2與圖1所示。表2 水解階段摻與不摻加生產污水對磺化物的影響批號酸度（%）不摻摻入c2011072001628.5628.20d2011072200228.1

7、628.10c2011072200328.4328.57b2011072200428.8128.87c2011072200628.9228.89d2011072200728.9528.91b2011072200928.8528.87c2011072201028.5328.41b2011072201128.6328.23c2011072201328.4528.33b2011072201428.4628.43d2011072300128.8028.79c2011072300228.4228.24b2011072300328.6528.47a2011072300428.0928.08d2011072

8、300528.0428.08c2011072300628.1128.05圖1 污水加入前后酸度對比曲線圖由圖1可見，加與不加污水后磺化物水解后酸度有偏小趨勢，但偏差很小，低于濃硫酸濃度以及萘含水量等原材料性能波動幅度。由于水解反應主要是將在160-165高溫下形成的少量高活性-萘磺酸在120下水解去除，同時保留大量活性相對較低的-萘磺酸，在縮合階段與羥基化甲醛進行羥甲基化縮合反應，生成萘系磺酸甲醛縮合物。此時加入的污水組分由于數(shù)量有限，對反應產物的酸度影響不大，但其中的雜物對最終減水劑成品性能仍需確認。2污水回用對成品性能的影響試驗對比研究了水解階段摻加污水后的半成品配制的sbtjm-減水率,

9、試驗結果見圖2： 圖2、污水添加前后sbtjm- 減水率性能由圖2可見，jm- 型產品前后對比減水率波動曲線基本一致，兩波形偏差很小，不影響產品的使用。類似的，也研究了水解過程中摻加污水合成的半成品在sbtjm9以及stbjm10中的性能影響，見圖3與圖4。圖3 摻與不摻加污水制備萘系減水劑配制的sbtjm-9減水率圖4 sbtjm-10各批號復配成品減水率對比由圖3可知，各個批次產品sbtjm-9 以及sbtjm-10型產品對比有無水解階段摻加污水合成出的萘系成品減水率基本一致，不影響產品的使用。對于該方法制備的萘系半成品配制的脂肪族減水劑成品性能對比如表3與圖5，外加劑摻量均為水泥用量的0

10、.5%。表3 bt系凈漿流動度測試結果批號流動度mm(加污水)流動度mm（不加污水）2011-0805052622602011-0805062542562011-0805072602582011-0805082752772011-0805092762802011-0805102722702011-0805112822852011-0805122612652011-0805132802792011-0805142582602011-08122522502011-08132602632011-0805152642652011-0806012782752011-0806032742702011-08

11、142632662011-0806022602592011-0806042652642011-080605262265圖5 bt系減水劑有無摻加污水復配凈漿流動度對比由圖5可見，兩種萘系半成品配制的bt族產品凈漿流動度接近，在水解階段摻加污水合成的萘系半成品減水劑可以用于配制萘系以及脂肪族減水劑。四、生產污水回用設施工藝上，生產污水的儲存與輸送設備安裝位置示意圖如圖6：圖6 安裝位置示意圖在工廠的廢水收集池處安裝1臺水泵，水泵采用浮球液位控制器控制，自動對生產車間附近的污水中轉儲罐送水。在污水中轉儲罐出口處安裝1臺水泵，分別對合成1線、合成2線以及萘系復配的各水計量槽送水，管道采用串行連接的方

12、式。該水泵由工廠的中控室人員直接控制，污水中轉儲罐設有上限報警器，以防止污水從儲罐中溢出。對廢水收集池定時巡查液位以判斷是否啟用污水處理設施，確保生產污水不外溢。五、污水回收投入使用后對產品的影響工藝路線進行改進后，對sbtjm-viii、sbtjm-9、sbtjm-10等三種萘系產品進行了對比試驗，其結果見表4、圖7與圖8。表4 萘系產品的抗壓強度和坍落度產品批號28d標準抗壓強度坍損加污水不加污水加污水不加污水141422728239382726342382526440392625537362627636342426738372828838362727圖7強度對比由圖7可見，摻加污水的c3

13、0 28d強度比不加污水的強度稍微高一點，極個別的在其之下，總體來講，加污水的28d強度比不加污水的略好。圖8 坍損對比由圖8可見，加污水的混凝土損失率和不加污水的損失率相差不大，不摻加污水配制的萘系減水劑混凝土坍落度損失率比加污水配制的減水劑的混凝土坍落度損失略高。本公司內部的污水中含有多種不同外加劑組分，因而增加了成品的混凝土強度，改善了新拌混凝土的保坍能力。綜上所述，本公司下屬南京道鷺建設材料廠的化工污水可以經(jīng)過靜置沉積后用于萘系水解過程，對比試驗表明，制備的半成品減水劑的減水率滿足產品設計要求，用該方法合成的萘系半成品可以用于本公司的sbtjm-viii、sbtjm-9、sbtjm-1

14、0三種萘系復配成品的制備，制備的產品減水率性能、28天強度性能都滿足規(guī)范要求，同時也可以用于脂肪族bt成品減水劑的復配中，復配污水水解制備的萘系半成品脂肪族bt減水劑凈漿流動度滿足規(guī)范要求。六、污水回用的經(jīng)濟與社會效益技改前，污水處理檢測達標后直接排放，雖已滿足排放要求，但浪費了水資源，同時成本較高。經(jīng)測算，公司自2001年建成污水處理站始每年投入到污水處理中的費用高達上百萬，其中藥劑費用95萬/年，人員工資7.2萬/年，設備維護和運行費用5萬/年（其中電耗近5萬度），年浪費水近3萬噸。通過污水回用，使廢水排放量和污染物為零，同時節(jié)約了公司凈水藥劑費用、設備運行維護費、人員工資、污泥處理費等年均約120萬左右，直接經(jīng)濟效益顯著；污水回