1、含汞廢水的來源
含汞廢水的來源主要有:裝卸觸媒以及裝填、抽翻轉化器觸媒時灑落的觸媒,觸媒灰與雨水、雪水混合產生的含汞廢水,轉化器裝填的新觸媒活化時的排酸(有的企業(yè)有密閉搜集安裝,可返回系統(tǒng)中),抽觸媒時水環(huán)真空泵產生的廢水,轉化器走漏排出的廢水,泡沫脫酸塔、水洗塔等設備、管線走漏的廢酸,堿洗塔洗塔產生的廢水,堿洗塔換堿排放的廢堿液,常規(guī)解吸、深度解吸系統(tǒng)排出的廢酸,氯乙烯轉化工序含汞區(qū)域內檢修時設備、管線留存的一些含汞廢水,抽翻轉化器觸媒人員的洗澡水等。
2、含汞廢酸與廢堿
在電石法PVC生產制造工藝中,氯化氫氣體與乙炔氣體在氯化汞觸媒催化下生成粗氯乙烯氣體,粗氯乙烯氣體中未反響的氯化氫經泡沫脫酸塔、水洗塔吸收,生成31%廢鹽酸(質量分數,下同)。由于單質汞及汞化合物具有揮發(fā)性且氯化汞在酸中有一定的溶解度,因而產生的31%廢鹽酸中含有一定量的汞。經過濃鹽酸常規(guī)解吸、稀鹽酸深度解吸工藝,可把31%廢鹽酸分別解吸成21%、2%的稀鹽酸,再去泡沫脫酸塔、水洗塔吸收粗氯乙烯氣體中的氯化氫氣體,從而使廢酸循環(huán)運用,到達了含汞廢水不外排的目的。
粗氯乙烯氣體經過泡沫脫酸塔、水洗塔后,再經過堿洗塔堿洗,以除去二氧化碳和微量氯化氫等雜質氣體。當堿洗塔中循環(huán)堿液里氫氧化鈉的質量分數到達8%時,將堿液排出堿洗塔,改換新穎堿液繼續(xù)吸收。由于單質汞及汞化合物具有揮發(fā)性,因而其會隨著粗氯乙烯氣體進入堿洗塔,堿液里含有一定量的汞,堿洗塔排出的廢堿液須實行除汞處置,通常是將含汞工業(yè)廢水處理到汞質量濃度<0.003mg/L(GB15581—2016《燒堿聚氯乙烯工業(yè)污染物排放規(guī)范》)后外排。
3、國內含汞廢水處置工藝現(xiàn)狀
目前,國內電石法PVC生產制造企業(yè)處置含汞廢水的辦法有復原法、硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、離子交流法、絮凝+超濾法等。由于含汞廢水中的氯離子含量和pH值高,含有大量的無機鹽和多種雜質,經過上述這些工藝處置后,廢水中的氯離子、鹽等雜質仍很多,若返回水洗、堿洗系統(tǒng)循環(huán)運用,易形成脫酸塔吸收酸結晶、堿洗塔循環(huán)堿液結晶,影響正常生產制造,因而采用上述工藝處置后的含汞廢水常常實行外排。
針對這種現(xiàn)狀,新疆天業(yè)(集團)有限公司開發(fā)了含汞廢水處置新工藝,包括組合式沉降、重金屬捕捉過濾及冷源蒸發(fā)等步驟。該工藝的優(yōu)點是處置后的含汞廢水能夠回用。該新工藝將處置、過濾后的含汞廢水實行超聲波蒸發(fā)霧化,使其中的NaOH、氯化鈉、碳酸鈉等物質濃縮結晶,霧化氣則經過冷凝搜集變成冷凝水,其中根本不含雜質,氯離子含量很低,十分適用于堿洗塔及抽觸媒真空泵,從而使處置后的廢水得到循環(huán)運用,減少了廢水的排放。
4、含汞廢水處置新工藝的原理及工藝流程
4.1 原理
含汞廢水處置新工藝分為2局部:①采用化學反響沉降法將含汞廢水中的汞去除,②將過濾后的清液實行超聲波蒸發(fā),應用空化作用使廢水外表霧化,同時使廢水中的鹽濃縮結晶,水霧冷凝搜集回用?;瘜W沉降的濃縮液實行固液離心別離,所得固體產品由特地的有資質的觸媒廠家回收,鹽濃縮得到的結晶也實行固液離心別離,可回用至氯堿安裝。
4.2 工藝流程
含汞高鹽廢水處置新工藝的流程如圖1所示。
氯乙烯工序產生的含汞廢水進入含汞廢水調理池,由泵保送至加藥反響罐實行化學反響并沉降,再進入壓濾機別離出固體物實行包裝,其含汞廢液返回調理池重新處置,加藥反響罐的上清液進入重金屬捕捉安裝,過濾后的上清液再經冷源蒸發(fā)器實行超聲波霧化,霧化氣經抽風機進入冷凝器,得到的冷凝液進入回用水罐,上清液在濃縮結晶罐和冷源蒸發(fā)器之間實行循環(huán)霧化,到達一定濃度后(結晶)再進入離心機別離出固體鹽,包裝,冷凝液可作為轉化、水洗、堿洗等安裝用水。整套安裝采用連續(xù)進料工藝,由DCS自動控制加藥反響罐中的pH值、加藥量以及重金屬捕捉安裝的自動反洗工藝。
4.3 主要設備
主要設備包括含汞廢水調理池、加藥反響罐、加藥安裝、重金屬捕捉安裝、沉降罐、壓濾機、冷源蒸發(fā)器、冷凝器、回用水罐、濃縮結晶罐、離心機等。
5、含汞高鹽廢水處置新工藝實驗總結
5.1 實驗準備
含汞高鹽廢水主要來自于新疆天業(yè)(集團)有限公司氯乙烯合成工序堿洗塔產生的廢堿液、水洗塔產生的含汞廢酸、抽觸媒水環(huán)真空泵的排水、含汞區(qū)域空中沖洗水,少量機前冷卻器、氣柜以及精餾安裝的排水,汞的質量濃度為0.02~2mg/L。
5.2 設計出水水質請求
含汞廢水處置單元進水量設計為50m3/d,處置后的廢水含汞質量濃度低于0.003mg/L,到達GB15581—2016的排放規(guī)范,力爭小于0.002mg/L。
5.3 實驗流程
在調理池內將含汞廢水的pH值調理到6~8,再經過自吸泵打到加藥反響罐,開啟攪拌安裝,攪拌轉速為150r/min,參加定量的專用除汞藥劑,反響10min,攪拌轉速降低至30r/min,運轉10min后中止攪拌,將廢水排放至沉降罐,5min后將沉降罐上部的上清液保送到重金屬捕捉安裝,經過4級重金屬捕捉過濾后進入冷源蒸發(fā)器實行霧化蒸發(fā)。4級重金屬捕捉過濾器依據進出口壓差自動切換反洗,反洗水為過濾后的上清液,反洗后的廢水沿沉降罐罐壁切向進入沉降罐中部再次沉降,沉降罐底部有排污泵定時將污泥保送到壓濾機實行固液別離,清液返回調理池回用,壓濾得到的含汞廢渣實行包裝,由特地的有資質的觸媒廠家回收冷源蒸發(fā)器采用超聲波將水分子空化成1~5μm的水霧,水霧由引風機強迫向冷凝器上部進氣,冷凝水進入回用水罐,廢氣再次由冷源蒸發(fā)器底部進入,加速廢水的蒸發(fā)。經過冷源蒸發(fā)的上清液在濃縮結晶罐里結晶,固含量到達結晶度后,經泵保送進入離心機實行固液別離,母液水繼續(xù)回到冷源蒸發(fā)器內實行蒸發(fā),離心后的固體鹽實行包裝處置。
5.4 實驗結果
從表1能夠看出:①含汞高鹽廢水中汞的質量濃度在0.2~1.8mg/L動搖,均勻值約為0.8mg/L,經新工藝處置后,回水罐出水的汞質量濃度均在0.002mg/L以下,均勻去除率為99.75%,完整到達GB15581—2016的排放規(guī)范。②含汞高鹽廢水中Cl-的質量濃度在60000~80000mg/L動搖,均勻值約為76810mg/L,經新工藝處置后,回水罐出水的Cl-質量濃度均勻為581mg/L,去除率均勻為99.2%。
6、運轉本錢
含汞高鹽廢水處置新工藝中的藥劑本錢及輔助費用約為7元/t,除鹽單元的運轉費用約為11元/t。
處置后的水鹽含量低,氯離子含量低,可用于堿洗塔的洗塔水和配堿水、抽觸媒真空泵運用水。該新工藝的出水率在85%左右,若工業(yè)水價錢按2.7元/t計,則實踐運轉本錢為:11+7-2.7×85%=15.7(元/t)。
7、結語
與傳統(tǒng)的含汞廢水化學處置工藝相比,新疆天業(yè)(集團)有限公司開發(fā)的含汞高鹽廢水處置新工藝的主要優(yōu)點為:①除汞藥劑效果好,②重金屬捕捉資料及安裝新穎,③操作彈性大,即便進水汞含量動搖范圍大也能保證出水水質穩(wěn)定,④安裝運轉自動化水平高,⑤安裝運轉費用低。