含汞高盐废水处理新工艺

来源:建树环保 2021-08-24 21:48:27 61

      1、含汞废水的来源

  含汞废水的来源主要有:装卸触媒以及装填、抽翻转化器触媒时洒落的触媒,触媒灰与雨水、雪水混合产生的含汞废水,转化器装填的新触媒活化时的排酸(有的企业有密闭收集装置,可返回系统中),抽触媒时水环真空泵产生的废水,转化器泄漏排出的废水,泡沫脱酸塔、水洗塔等设备、管线泄漏的废酸,碱洗塔洗塔产生的废水,碱洗塔换碱排放的废碱液,常规解吸、深度解吸系统排出的废酸,氯乙烯转化工序含汞区域内检修时设备、管线留存的一些含汞废水,抽翻转化器触媒人员的洗澡水等。

  2、含汞废酸与废碱

  在电石法PVC生产工艺中,氯化氢气体与乙炔气体在氯化汞触媒催化下生成粗氯乙烯气体,粗氯乙烯气体中未反应的氯化氢经泡沫脱酸塔、水洗塔吸收,生成31%废盐酸(质量分数,下同)。由于单质汞及汞化合物具有挥发性且氯化汞在酸中有一定的溶解度,因此产生的31%废盐酸中含有一定量的汞。通过浓盐酸常规解吸、稀盐酸深度解吸工艺,可把31%废盐酸分别解吸成21%、2%的稀盐酸,再去泡沫脱酸塔、水洗塔吸收粗氯乙烯气体中的氯化氢气体,从而使废酸循环使用,达到了含汞废水不外排的目的。

  粗氯乙烯气体经过泡沫脱酸塔、水洗塔后,再经过碱洗塔碱洗,以除去二氧化碳和微量氯化氢等杂质气体。当碱洗塔中循环碱液里氢氧化钠的质量分数达到8%时,将碱液排出碱洗塔,更换新鲜碱液继续吸收。由于单质汞及汞化合物具有挥发性,因此其会随着粗氯乙烯气体进入碱洗塔,碱液里含有一定量的汞,碱洗塔排出的废碱液须进行除汞处理,通常是将含汞废水处理到汞质量浓度<0.003mg/L(GB15581—2016《烧碱聚氯乙烯工业污染物排放标准》)后外排。

  3、国内含汞废水处理工艺现状

  目前,国内电石法PVC生产企业处理含汞废水的方法有还原法、硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、离子交换法、絮凝+超滤法等。由于含汞废水中的氯离子含量和pH值高,含有大量的无机盐和多种杂质,经过上述这些工艺处理后,废水中的氯离子、盐等杂质仍很多,若返回水洗、碱洗系统循环使用,易造成脱酸塔吸收酸结晶、碱洗塔循环碱液结晶,影响正常生产,因此采用上述工艺处理后的含汞废水往往进行外排。

  针对这种现状,新疆天业(集团)有限公司开发了含汞废水处理新工艺,包括组合式沉降、重金属捕捉过滤及冷源蒸发等步骤。该工艺的优点是处理后的含汞废水可以回用。该新工艺将处理、过滤后的含汞废水进行超声波蒸发雾化,使其中的NaOH、氯化钠、碳酸钠等物质浓缩结晶,雾化气则经过冷凝收集变成冷凝水,其中基本不含杂质,氯离子含量很低,非常适用于碱洗塔及抽触媒真空泵,从而使处理后的废水得到循环使用,减少了废水的排放。

  4、含汞废水处理新工艺的原理及工艺流程

  4.1 原理

  含汞废水处理新工艺分为2部分:①采用化学反应沉降法将含汞废水中的汞去除,②将过滤后的清液进行超声波蒸发,利用空化作用使废水表面雾化,同时使废水中的盐浓缩结晶,水雾冷凝收集回用。化学沉降的浓缩液进行固液离心分离,所得固体产品由专门的有资质的触媒厂家回收,盐浓缩得到的结晶也进行固液离心分离,可回用至氯碱装置。

  4.2 工艺流程

  含汞高盐废水处理新工艺的流程如图1所示。

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  氯乙烯工序产生的含汞废水进入含汞废水调节池,由泵输送至加药反应罐进行化学反应并沉降,再进入压滤机分离出固体物进行包装,其含汞废液返回调节池重新处理,加药反应罐的上清液进入重金属捕捉装置,过滤后的上清液再经冷源蒸发器进行超声波雾化,雾化气经抽风机进入冷凝器,得到的冷凝液进入回用水罐,上清液在浓缩结晶罐和冷源蒸发器之间进行循环雾化,达到一定浓度后(结晶)再进入离心机分离出固体盐,包装,冷凝液可作为转化、水洗、碱洗等装置用水。整套装置采用连续进料工艺,由DCS自动控制加药反应罐中的pH值、加药量以及重金属捕捉装置的自动反洗工艺。

  4.3 主要设备

  主要设备包括含汞废水调节池、加药反应罐、加药装置、重金属捕捉装置、沉降罐、压滤机、冷源蒸发器、冷凝器、回用水罐、浓缩结晶罐、离心机等。

  5、含汞高盐废水处理新工艺试验总结

  5.1 试验准备

  含汞高盐废水主要来自于新疆天业(集团)有限公司氯乙烯合成工序碱洗塔产生的废碱液、水洗塔产生的含汞废酸、抽触媒水环真空泵的排水、含汞区域地面冲洗水,少量机前冷却器、气柜以及精馏装置的排水,汞的质量浓度为0.02~2mg/L。

  5.2 设计出水水质要求

  含汞废水处理单元进水量设计为50m3/d,处理后的废水含汞质量浓度低于0.003mg/L,达到GB15581—2016的排放标准,力争小于0.002mg/L。

  5.3 试验流程

  在调节池内将含汞废水的pH值调节到6~8,再经过自吸泵打到加药反应罐,开启搅拌装置,搅拌转速为150r/min,加入定量的专用除汞药剂,反应10min,搅拌转速降低至30r/min,运行10min后停止搅拌,将废水排放至沉降罐,5min后将沉降罐上部的上清液输送到重金属捕捉装置,经过4级重金属捕捉过滤后进入冷源蒸发器进行雾化蒸发。4级重金属捕捉过滤器根据进出口压差自动切换反洗,反洗水为过滤后的上清液,反洗后的废水沿沉降罐罐壁切向进入沉降罐中部再次沉降,沉降罐底部有排污泵定时将污泥输送到压滤机进行固液分离,清液返回调节池回用,压滤得到的含汞废渣进行包装,由专门的有资质的触媒厂家回收冷源蒸发器采用超声波将水分子空化成1~5μm的水雾,水雾由引风机强制向冷凝器上部进气,冷凝水进入回用水罐,废气再次由冷源蒸发器底部进入,加速废水的蒸发。经过冷源蒸发的上清液在浓缩结晶罐里结晶,固含量达到结晶度后,经泵输送进入离心机进行固液分离,母液水继续回到冷源蒸发器内进行蒸发,离心后的固体盐进行包装处理。

  5.4 试验结果

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  从表1可以看出:①含汞高盐废水中汞的质量浓度在0.2~1.8mg/L波动,平均值约为0.8mg/L,经新工艺处理后,回水罐出水的汞质量浓度均在0.002mg/L以下,平均去除率为99.75%,完全达到GB15581—2016的排放标准。②含汞高盐废水中Cl-的质量浓度在60000~80000mg/L波动,平均值约为76810mg/L,经新工艺处理后,回水罐出水的Cl-质量浓度平均为581mg/L,去除率平均为99.2%。

  6、运行成本

  含汞高盐废水处理新工艺中的药剂成本及辅助费用约为7元/t,除盐单元的运行费用约为11元/t。

  处理后的水盐含量低,氯离子含量低,可用于碱洗塔的洗塔水和配碱水、抽触媒真空泵使用水。该新工艺的出水率在85%左右,若工业水价格按2.7元/t计,则实际运行成本为:11+7-2.7×85%=15.7(元/t)。

  7、结语

  与传统的含汞废水化学处理工艺相比,新疆天业(集团)有限公司开发的含汞高盐废水处理新工艺的主要优点为:①除汞药剂效果好,②重金属捕捉材料及装置新颖,③操作弹性大,即使进水汞含量波动范围大也能保证出水水质稳定,④装置运行自动化程度高,⑤装置运行费用低。

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