塑料造粒是塑料回收再利用的关键环节,这一过程中产生的废水具有非常明显的环境危害性。塑料造粒废水主要来自于三个环节:首先是原料清洗阶段,回收的废旧塑料表面附着大量泥沙、油污和杂质,需要大量清水进行冲洗;其次是塑料熔融挤出过程中的冷却水,这部分水会带走部分塑料添加剂和低分子量聚合物;最后是生产设备的清洗废水,含有较高浓度的有机污染物。
塑料造粒废水的水质特征十分复杂。从物理性质看,这类废水通常呈现浑浊状态,可能带有颜色和异味,悬浮物含量高。化学特性方面,COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)值普遍较高,表明有机污染物浓度大。废水pH值波动范围广,可能呈酸性或碱性,取决于原料来源和加工工艺。此外,这类废水往往含有重金属和持久性有机污染物,生物降解性较差,属于难处理工业废水。
塑料造粒废水中的污染物成分极为复杂,大致可分为无机类和有机类两大类。无机污染物最重要的包含原料清洗过程中带入的泥沙、尘土等不溶性颗粒物,以及可能含有的重金属离子如铅、镉、汞等,这些重金属多来源于某些特定类型的废旧塑料。有机污染物则更复杂多样,包括塑料表面残留的油污、标签胶黏剂、塑料添加剂(如增塑剂、稳定剂、阻燃剂等),以及在高温工艺流程中产生的低分子量聚合物和塑料降解产物。
特别需要我们来关注的是,某些塑料品种如PVC加工废水可能含有氯代有机物,而含有溴化阻燃剂的电子废塑料则可能释放溴代有机物,这些物质不仅处理难度大,而且对生态环境和人体健康具有潜在危害。此外,废水中还可能检测到苯系物、酚类等有毒有害于人体健康的物质,其具体成分和浓度特别大程度上取决于回收塑料的来源和种类。
针对塑料造粒废水的特性,现代环境工程已发展出一套行之有效的处理工艺流程。完整的处理系统通常包含预处理、主处理和后处理三个阶段,每个阶段针对不一样类型的污染物设计相应的处理单元。
预处理阶段最重要的包含格栅过滤和沉淀处理。格栅用于去除废水中较大尺寸的固体杂物,保护后续处理设备。沉淀池则通过重力沉降原理去除较重悬浮颗粒,部分处理厂会在此阶段加入混凝剂增强沉淀效果。调节池也是预处理的重要单元,用于平衡水质水量波动,确保后续处理工艺稳定运行。
主处理阶段是污染物去除的核心环节,常采用物化+生化的组合工艺。物化处理通常包括气浮单元,通过微气泡粘附去除水中细小悬浮物和部分胶体物质;高级氧化技术如Fenton氧化、臭氧氧化等用于降解难分解有机物。生化处理则多采用厌氧-好氧组合工艺,厌氧段如UASB反应器可有效降解大分子有机物并回收沼气能源,好氧段如接触氧化法进一步去除可生化有机物。
后处理阶段主要是针对前段未完全去除的微量污染物,常用方法有活性炭吸附、砂滤等深度处理技术,确保出水达到排放标准。对于有回用需求的场合,可能还会增加膜分离技术如超滤、反渗透等,实现废水的高级别回用。
塑料造粒废污水处理系统的设备选型直接影响处理效果和运行经济性。预处理阶段推荐使用旋转格栅除污机,其连续自动清渣功能大幅度的降低了人工维护需求。对于沉淀处理,斜板沉淀池比传统平流沉淀池占地更小、效率更加高,很适合场地有限的改造项目。
气浮设备是物化处理的核心,溶气气浮机(DAF)以其稳定可靠的表现成为行业首选,新型纳米气泡气浮技术则展现出更好的细小颗粒去除效果。在生化处理环节,一体化厌氧反应器因集成度高、启动快而广受欢迎;好氧处理推荐使用生物接触氧化设备,其生物膜法抗冲击负荷能力强,运维相对简单。
污泥处理设备同样重要,厢式压滤机脱水效率高,而新型叠螺式污泥脱水机则实现了连续自动化运行。针对塑料造粒废水可能含油的特点,油水分离器应选择抗堵塞设计,并配备自动刮油功能。
华东地区一家专门干PET瓶片生产的大型再生塑料企业面临严峻的废水净化处理挑战。该企业日处理废旧PET瓶达200吨,产生的废水具有COD高(约3000-5000mg/L)、悬浮物多、含油量大的特点。原有处理系统仅采用简单沉淀加曝气的传统工艺,出水COD长期在200mg/L左右波动,不足以满足当地日益严格的150mg/L排放限值。
项目难点大多数表现在三个方面:首先是废水中有机物成分复杂,除常见污染物外还含有PET低聚物,常规生化法降解效率低;其次是生产不连续导致水质水量波动大,系统抗冲击负荷能力不够;最后是场地受限,扩建空间严重不足。
解决方案采用了混凝气浮+水解酸化+MBR的组合工艺。混凝气浮单元有效去除了大部分悬浮物和油脂;水解酸化池将大分子有机物分解为小分子,提高可生化性;MBR膜生物反应器替代传统二沉池,在有限空间内实现了高浓度活性污泥的持留,大幅度的提升了生化效率。系统还配备了智能加药系统和在线监测仪表,实现精准控制。
经过三个月的调试运行,系统出水COD稳定在80mg/L以下,其他指标也全面优于排放标准。值得一提的是,MBR产水经过后续反渗透处理后部分回用来生产,实现了水资源循环利用。该项目总投资约350万元,运行成本约1.8元/吨水,相比原系统虽然投资增加,但每年节省排污费和水费约45万元,具有非常明显的经济环境双重效益。
华南地区一家以处理混合废旧塑料为主的造粒厂,其废污水处理问题更复杂。该厂日均废水产生量约100吨,主要特征是成分波动大(因原料来源复杂)、含有重金属风险(来自电子废塑料)以及微量有毒有机物。原有处理设施简陋,出水多项指标超标,面临环保处罚风险。
技术团队经过详细调研,发现该案例的特殊性在于:一是废水可能含有来自阻燃塑料的溴系化合物和来自PVC的氯代有机物,常规处理难以降解;二是偶发性的重金属超标问题;三是厂区位于居民区附近,废弃净化处理同样面临严格标准。
最终确定的解决方案是化学沉淀+电催化氧化+生物滤池的组合工艺。化学沉淀单元通过pH调节和特种沉淀剂投加,有效去除了重金属;电催化氧化反应器产生强氧化性自由基,可高效分解难降解有机物;生物滤池则用于去除剩余有机物和异味。废弃净化处理采用碱喷淋+活性炭吸附+UV光解三级净化,确保无异味扰民。
项目实施后,出水COD稳定在60mg/L以下,重金属指标未检出,周边居民投诉完全消除。特别值得一提的是,电催化氧化单元虽然能耗较高,但通过智能控制管理系统仅在检测到难降解有机物时启动,大幅度的降低了运行成本。总系统自动化程度高,仅需1名兼职人员监管,适合中小型塑料造粒企业。
塑料造粒过程中产生的废气问题同样不容忽视。废气主要来自于两个环节:热熔挤出工序挥发的有机气体和原料清洗干燥过程产生的粉尘与异味。典型废气成分包括非甲烷总烃、苯系物、塑料添加剂挥发物以及微量二噁英类物质(在含氯塑料加工中可能生成)。
废气处理面临的主要难点在于:污染物浓度波动大、成分复杂且可能含有有毒物质、气量通常较大导致处理设施规模庞大。针对这些特点,推荐采用组合式废气治理技术。预处理阶段通常设置旋风除尘或湿式洗涤去除颗粒物;主处理可采用活性炭吸附(适用于低浓度大气量)、催化燃烧(适用于较高浓度)或生物净化(适用于可生化废气);对于可能含有恶臭物质的场合,建议增设UV光解或等离子单元作为保障措施。
特别需要强调的是,塑料造粒废气处理一定要考虑安全因素,某些有机气体在特定浓度下具有爆炸风险,处理系统应配备浓度监测和防爆设计。此外,活性炭等吸附材料需要定期更换或再生,否则有几率会成为二次污染源。
通过对上述典型案例的分析,可以总结出塑料造粒废水净化处理的关键成功因素。工艺选择必须基于详细的水质调研,特别是对于原料来源复杂的情况,应最大限度地考虑最不利条件。组合工艺通常比单一工艺更可靠,各单元之间要注意匹配性和协同效应。自动化控制管理系统的应用不仅能保证稳定达标,还能明显降低人力成本和操作失误。
从经济角度评估,塑料造粒废污水处理项目的投资回收期通常在3-5年。除了直接的环保合规效益外,水资源回用、能源回收(如沼气利用)以及减少的排污费都应计入经济评估。对于中小型企业,可优先考虑模块化设计或园区共享处理设施来降低投资门槛。
未来塑料造粒废污水处理技术将朝着几个方向发展:一是更高效的预处理技术,如新型混凝剂和智能加药系统;二是低能耗高级氧化技术,如光电催化等;三是资源化利用技术,如水中有价值物质的回收;四是智慧水务系统的全面应用,实现远程监控和预测性维护。这些技术进步将帮助塑料再生行业在环保合规的同时提升经济效益,促进行业可持续发展。
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