高含鹽含汞廢水零排放工藝選擇

舒 晨，谷正鳳，張 苛

（1.湖北宜化集團(tuán)，湖北 宜昌443000；2.遼寧方大工程設(shè)計有限公司，遼寧 葫蘆島125000；3.湖北景深安全技術(shù)有限公司，湖北 宜昌443000）

宜化集團(tuán)內(nèi)部含汞廢水經(jīng)專用裝置處理后，其含汞指標(biāo)均已達(dá)標(biāo)，但在本系統(tǒng)內(nèi)回用中發(fā)現(xiàn)此回收水中含鹽量高，易堵塞轉(zhuǎn)化凈化系統(tǒng)，致生產(chǎn)頻繁出現(xiàn)減量現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至要停車處理。為保證生產(chǎn)正常，同時滿足環(huán)保零排放要求，必須解決含汞廢水中高含鹽問題。

1 工藝選擇

目前國內(nèi)氯堿公司在經(jīng)過除汞裝置處理后，除部分回用外，另一部分則外送污水處理或回化鹽工序或達(dá)標(biāo)后混合排放，以避免高鹽連續(xù)富集。但以上方法均不能達(dá)到該裝置系統(tǒng)內(nèi)完全零排放的要求。

關(guān)于高含鹽廢水的處理技術(shù)，目前通常采用的方法主要包括：生物法、膜法、焚燒法和蒸發(fā)脫鹽法等。正常情況下，在鹽度小于2 g/L 條件下，可以通過生物法處理含鹽污水。但在鹽組分大于2 g/L 時，因（1）鹽濃度過高時滲透壓高，使微生物細(xì)胞脫水引起細(xì)胞原生質(zhì)分離；（2）高含鹽情況下因鹽析作用而使菌種活性降低；（3）高氯離子濃度對菌種有毒害作用。為此，高含鹽廢水的生物處理需要進(jìn)行稀釋，處理量會大量增加。目前氯堿企業(yè)中高含鹽含汞廢水經(jīng)除汞處理循環(huán)使用后含鹽在30～90 g/L 波動，集中在40～60 g/L，如長期未外排，則含鹽可高達(dá)100～200 g/L。使用生物法明顯不可行。而膜法和焚燒法，也均因成本高，技術(shù)要求高，目前在氯堿企業(yè)沒有應(yīng)用。

最經(jīng)濟(jì)有效的方案是采用蒸發(fā)方案。新疆宜化和青海宜化將該部分水進(jìn)行蒸發(fā)處理，析鹽后進(jìn)行離心脫水，將此部分脫除高鹽后的水返回VCM 轉(zhuǎn)化裝置重新利用，然后形成新的廢水，進(jìn)入除汞系統(tǒng)內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)、膜處理、樹脂深度脫汞等工序，最終將微量汞轉(zhuǎn)變?yōu)閺U渣通過壓濾出系統(tǒng)，并同廢汞觸媒一起由有資質(zhì)單位回收利用，冷凝液則完全回用于轉(zhuǎn)化VCM 系統(tǒng)。離心機(jī)脫除的鹽則全部回收使用，離心母液部分回三效強(qiáng)制蒸發(fā)器中作為晶種，部分回蒸發(fā)預(yù)中和池，與除汞裝置來水混合升溫后進(jìn)行再蒸發(fā)。實現(xiàn)高鹽含汞廢水在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)全循環(huán)、零排放。

2 實施方案

正常流量2～5 m3/h 情況下，從生產(chǎn)裝置所取的高含鹽廢水樣品，分析結(jié)果見表1。

表1 含鹽廢水樣品分析數(shù)據(jù)表

從表1 可以看出，此類廢水具有流量小、含鹽量高、含鹽量波動大等特點。

選擇含鹽廢水蒸發(fā)時，有采用MVR 蒸發(fā)器或者多效蒸發(fā)器2 種選擇。前者節(jié)約蒸汽，但投資高出50%以上?？紤]到新疆等區(qū)域蒸汽成本低，故采用三效混合蒸發(fā)工藝，降膜與強(qiáng)制循環(huán)相結(jié)合工藝，將此部分水進(jìn)行蒸發(fā)后，析出其內(nèi)鹽分，然后進(jìn)行離心脫水，達(dá)到回用到凈化系統(tǒng)不堵塔的目的。

詳細(xì)流程：采用硫化法處理后的廢水經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入第一效降膜蒸發(fā)裝置，采用蒸汽作為熱源，一效蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽作為二效降膜蒸發(fā)的熱源，二效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為三效強(qiáng)制蒸發(fā)的熱源，所有冷凝水回用，原料廢水通過一、二效蒸發(fā)后在第三效蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)，氯化鈉濃縮至過飽和而結(jié)晶，經(jīng)離心分離后得到固體氯化鈉、離心母液返回蒸發(fā)系統(tǒng)繼續(xù)蒸發(fā)。

前兩效采用降膜蒸發(fā)，主要是考慮此部分含鹽廢水雖然含鹽量高，但還遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和鹽水濃度（300～320 g/L），為提高處理速度、減少投資，工藝上要求首先快速濃縮含鹽廢水，而降膜蒸發(fā)具有傳熱效率高、物料在每根管內(nèi)成膜狀蒸發(fā)，料液加熱時間非常短等主要特點。故考慮將前兩效設(shè)計為降膜蒸發(fā)，第三效選擇強(qiáng)制蒸發(fā)器，是因為強(qiáng)制蒸發(fā)過程不在加熱表面而是在分離器中進(jìn)行，因此，接近飽和的鹽水在列管中結(jié)殼和沉淀產(chǎn)生的結(jié)垢現(xiàn)象被降低到最低限度，且物料通過大流量的循環(huán)泵輸送到列管式加熱器內(nèi)，經(jīng)加熱后進(jìn)入分離器蒸發(fā)分離，集中產(chǎn)量高，析鹽分離快。通過“降膜+強(qiáng)制循環(huán)組合”，先用降膜濃縮，然后強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶，效率事半功倍，同時降低運行成本和節(jié)省投資。此流程可實現(xiàn)無人值守、操作方便、勞動強(qiáng)度低。

單套裝置正常處理廢水能力5 m3/h。其操作彈性為60%～110%。主要設(shè)備選型表見表2。

表2 主要設(shè)備選型表

3 開車運行情況

該公司在新疆宜化和青海宜化先后建成了2 套裝置，均一次性開車成功。經(jīng)過最初5.0～5.5 m3/h 運行，系統(tǒng)水質(zhì)優(yōu)化后，用水量也得到了有效下降，目前，系統(tǒng)只需用2～4 m3/h 水即能滿足生產(chǎn)需求，裝置的性能指標(biāo)可完全得到保證。

3.1 成品鹽指標(biāo)

蒸發(fā)鹽達(dá)到產(chǎn)品回用要求。NaCl 96%～98%；水分2%～4%；水不溶物＜0.1%。

3.2 蒸發(fā)回用水指標(biāo)

蒸發(fā)后的回水含NaCl 為0.02 g/L，含汞為0.10～0.02 ug/L?，F(xiàn)該部分水已全部回用，因含鹽量低，整個系統(tǒng)循環(huán)用水質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，運行一年多來，再無堵塞現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 主要工藝參數(shù)

通過控制各效溫度、濃度、壓力來調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷。正常情況下一效溫度為110～115 ℃，壓力為95～110 kPa；二效溫度為102～105 ℃，壓力為0～15 kPa；三效溫度為61～65 ℃，壓力為-71～-80 kPa；全部達(dá)到自控運行。

3.4 開車經(jīng)驗

（1）為保證裝置完好性，降膜蒸發(fā)器應(yīng)選用鈦材，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器可選用316L 材質(zhì)，管線選用SS304。

（2）可將離心母液部分回用于強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，作為晶種，但進(jìn)液管閥門位置擬最大程度靠近分離部位，減少堵管現(xiàn)象。

（3）首效前加裝換熱器，提高入料溫度。

（4）每2 個月定期對蒸發(fā)器和冷凝器進(jìn)行清水循環(huán)清洗。

（5）水環(huán)真空泵用軟水進(jìn)行循環(huán)冷卻，減少腐蝕，提高真空度。

（6）安裝金屬網(wǎng)除沫器，提高分離罐分離效率，并定期清洗除沫器，可提高蒸發(fā)器能效比。

3.5 主要消耗與效益

裝置主要消耗為蒸汽，蒸汽消耗約為0.8～1.2 t/h（視含鹽量變化），日產(chǎn)鹽量2～5 t（未來預(yù)計可降到1.0～2.0 t）。耗電為12 kW?？紤]回收水效益，平均噸水處理成本約八九元，因總水量小，年運行成本在三四十萬左右。（宜化有自產(chǎn)蒸汽和自發(fā)電，成本較低）。

達(dá)到環(huán)評的要求，不必再為此進(jìn)行停車整改，不必交廢水排放罰款。減少了因堿塔堵塞而引起的系統(tǒng)波動。產(chǎn)能30 萬t/a 的公司年可有效提高PVC 產(chǎn)量約2 400 t。

4 結(jié)語

通過“降膜+強(qiáng)制循環(huán)組合”蒸發(fā)法對高鹽含汞廢水進(jìn)行處理，使高鹽含汞廢水在氯堿生產(chǎn)VCM轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)全循環(huán)，解決了回用廢水堵塞凈化系統(tǒng)的難題，實現(xiàn)了“零排放”，同時也降低了運行成本。