含汞高鹽廢水處理新工藝

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(有的企業有密閉收集裝置，可返回系統中)，抽觸媒時水環真空泵產生的廢水，轉化器泄漏排出的廢水，泡沫脫酸塔、水洗塔等設備、管線泄漏的廢酸，堿洗塔洗塔產生的廢水，堿洗塔換堿排放的廢堿液，常規解吸、深度解吸系統排出的廢酸，氯乙烯轉化工序含汞區域內檢修時設備、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生產工藝中，氯化氫氣體與乙炔氣體在氯*汞觸媒催化下生成粗氯乙烯氣體，粗氯乙烯氣體中未反應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性且氯*汞在酸中有一定的溶解度，因此產生的31%廢鹽酸中含有一定量的汞。通過濃鹽酸常規解吸、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，從而使廢酸循環使用，達到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。當堿洗塔中循環堿液里氫氧化鈉的質量分數達到8%時，將堿液排出堿洗塔，更換新鮮堿液繼續吸收。由于單質汞及汞化合物具有揮發性，因此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進行除汞處理，通常是將含汞廢水處理到汞質量濃度<0.003mg/L(GB15581—2016《燒堿聚氯乙烯工業污染物排放標準》)后外排。

　　3、國內含汞廢水處理工藝現狀

　　目前，國內電石法PVC生產企業處理含汞廢水的方法有還原法、硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、離子交換法、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理后，廢水中的氯離子、鹽等雜質仍很多，若返回水洗、堿洗系統循環使用，易造成脫酸塔吸收酸結晶、堿洗塔循環堿液結晶，影響正常生產，因此采用上述工藝處理后的含汞廢水往往進行外排。

　　針對這種現狀，新疆天業(集團)有限公司開發了含汞廢水處理新工藝，包括組合式沉降、重金屬捕捉過濾及冷源蒸發等步驟。該工藝的優點是處理后的含汞廢水可以回用。該新工藝將處理、過濾后的含汞廢水進行超聲波蒸發霧化，使其中的NaOH、氯化鈉、碳酸鈉等物質濃縮結晶，霧化氣則經過冷凝收集變成冷凝水，其中基本不含雜質，氯離子含量很低，非常適用于堿洗塔及抽觸媒真空泵，從而使處理后的廢水得到循環使用，減少了廢水的排放。

　　4、含汞廢水處理新工藝的原理及工藝流程

　　4.1 原理

　　含汞廢水處理新工藝分為2部分：①采用化學反應沉降法將含汞廢水中的汞去除，②將過濾后的清液進行超聲波蒸發，利用空化作用使廢水表面霧化，同時使廢水中的鹽濃縮結晶，水霧冷凝收集回用。化學沉降的濃縮液進行固液離心分離，所得固體產品由專門的有資質的觸媒廠家回收，鹽濃縮得到的結晶也進行固液離心分離，可回用至氯堿裝置。

　　4.2 工藝流程

　　含汞高鹽廢水處理新工藝的流程如圖1所示。

　　氯乙烯工序產生的含汞廢水進入含汞廢水調節池，由泵輸送至加藥反應罐進行化學反應并沉降，再進入壓濾機分離出固體物進行包裝，其含汞廢液返回調節池重新處理，加藥反應罐的上清液進入重金屬捕捉裝置，過濾后的上清液再經冷源蒸發器進行超聲波霧化，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器之間進行循環霧化，達到一定濃度后(結晶)再進入離心機分離出固體鹽，包裝，冷凝液可作為轉化、水洗、堿洗等裝置用水。整套裝置采用連續進料工藝，由DCS自動控制加藥反應罐中的pH值、加藥量以及重金屬捕捉裝置的自動反洗工藝。

　　4.3 主要設備

　　主要設備包括含汞廢水調節池、加藥反應罐、加藥裝置、重金屬捕捉裝置、沉降罐、壓濾機、冷源蒸發器、冷凝器、回用水罐、濃縮結晶罐、離心機等。

　　5、含汞高鹽廢水處理新工藝試驗總結

　　5.1 試驗準備

　　含汞高鹽廢水主要來自于新疆天業(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、抽觸媒水環真空泵的排水、含汞區域地面沖洗水，少量機前冷卻器、氣柜以及精餾裝置的排水，汞的質量濃度為0.02～2mg/L。

　　5.2 設計出水水質要求

　　含汞廢水處理單元進水量設計為50m3/d，處理后的廢水含汞質量濃度低于0.003mg/L，達到GB15581—2016的排放標準，力爭小于0.002mg/L。

　　5.3 試驗流程

　　在調節池內將含汞廢水的pH值調節到6～8，再經過自吸泵打到加藥反應罐，開啟攪拌裝置，攪拌轉速為150r/min，加入定量的專用除汞藥劑，反應10min，攪拌轉速降低至30r/min，運行10min后停止攪拌，將廢水排放至沉降罐，5min后將沉降罐上部的上清液輸送到重金屬捕捉裝置，經過4級重金屬捕捉過濾后進入冷源蒸發器進行霧化蒸發。4級重金屬捕捉過濾器根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輸送到壓濾機進行固液分離，清液返回調節池回用，壓濾得到的含汞廢渣進行包裝，由專門的有資質的觸媒廠家回收冷源蒸發器采用超聲波將水分子空化成1～5μm的水霧，水霧由引風機強制向冷凝器上部進氣，冷凝水進入回用水罐，廢氣再次由冷源蒸發器底部進入，加速廢水的蒸發。經過冷源蒸發的上清液在濃縮結晶罐里結晶，固含量達到結晶度后，經泵輸送進入離心機進行固液分離，母液水繼續回到冷源蒸發器內進行蒸發，離心后的固體鹽進行包裝處理。

　　5.4 試驗結果

　　從表1可以看出：①含汞高鹽廢水中汞的質量濃度在0.2～1.8mg/L波動，平均值約為0.8mg/L，經新工藝處理后，回水罐出水的汞質量濃度均在0.002mg/L以下，平均去除率為99.75%，*達到GB15581—2016的排放標準。②含汞高鹽廢水中Cl-的質量濃度在60000～80000mg/L波動，平均值約為76810mg/L，經新工藝處理后，回水罐出水的Cl-質量濃度平均為581mg/L，去除率平均為99.2%。

　　6、運行成本

　　含汞高鹽廢水處理新工藝中的藥劑成本及輔助費用約為7元/t，除鹽單元的運行費用約為11元/t。

　　處理后的水鹽含量低，氯離子含量低，可用于堿洗塔的洗塔水和配堿水、抽觸媒真空泵使用水。該新工藝的出水率在85%左右，若工業水價格按2.7元/t計，則實際運行成本為：11+7-2.7×85%=15.7(元/t)。

　　7、結語

　　與傳統的含汞廢水化學處理工藝相比，新疆天業(集團)有限公司開發的含汞高鹽廢水處理新工藝的主要優點為：①除汞藥劑效果好，②重金屬捕捉材料及裝置新穎，③操作彈性大，即使進水汞含量波動范圍大也能保證出水水質穩定，④裝置運行自動化程度高，⑤裝置運行費用低。