含汞廢水深度處理技術總結

曹國玉，張軍鋒，高樹麗，劉王存，魏工勛，雷　園

（陜西北元化工集團有限公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團股份有限公司（以下簡稱北元化工）110萬t/d聚氯乙烯循環綜合利用項目配套4條電石法聚氯乙烯生產線。原設有2套含汞廢水處理裝置，每套處理能力為100 t/d，采用硫化鈉沉淀法工藝，出水指標能夠達到0.005 mg/L以內，但是運行不穩定，指標時有超標。按國家環保部即將頒布《氯堿工業污染排放標準》新標準中對汞含量的要求，北元化工在二期原有基礎上增加1套含汞廢水深度處理系統，進一步處理一、二期含汞廢水，達到新規定排放標準。裝置包括預處理系統、汞吸附回收系統，系統設計規模4 m3/h。裝置在運行過程中也出現過一些問題，通過工藝優化和技術改造，系統運行穩定，出水指標完全合格，回用乙炔發生裝置。2套工藝通過對比，含汞廢水深度處理技術處理效果比較明顯，實現了PLC自動控制，運行穩定，操作簡單。

1　含汞廢水來源及組分

（1）含汞廢水來源。VCM裝置含汞廢水主要來源于堿洗產生的廢堿液、抽觸媒系統中水環真空泵產生的廢水、其他廢水。

（2）含汞廢水組分及水量。w（NaOH）：8%；w（Na2CO3）5%～10%；NaCl：微量；w（VCM）：0.03～0.1mg/L；w（Hg）：0.09%；w（H2O），82%～87%；w（Te）：3.0 mg/L。最小流量為44 t/d（間歇排放）；平均流量為88 t/d（間歇排放）；最大流量為93 t/d（間歇排放）。

2　硫化鈉沉淀法工藝流程

2.1　工藝原理

本工藝采用化學法和物化法組合，首先在廢水中加入除汞劑，除汞劑釋放出的化合物與廢水中的汞發生化學反應，形成難溶于水的汞的化合物。再通過沉淀分離和過濾分離的方式將汞化合物與水分離，達到凈化目的。

化學原理：Hg2+＋S2-＝HgS↓

2Hg+＋S2-＝HgS↓＋Hg↓

反應生成的硫化物溶度積很小，如HgS的KsP＝4×10-1；Hg2S 的 KsP＝1.0×10-45。因此，硫化物沉淀法是一種高效能的除汞方法。如果廢水中有過量的S2-時，可補加硫酸亞鐵（FeSO4），與過量的S2-生成硫化鐵沉淀。FeSO4＋S2-＝FeS↓＋SO2-4投加一部分 Fe2+，能與廢水中的 OH-離子結合生成 Fe（OH）2和 Fe（OH）3，對數量少而微小的HgS懸浮微粒，起共同沉淀和凝聚沉降作用。投加FeSO4后，不會影響HgS的優先沉淀。

2.2　工藝流程示意圖

硫化鈉沉淀工藝流程示意圖見圖1。

圖1　硫化鈉沉淀法工藝流程示意圖

2.3　指標控制要求及運行記錄

運行中控制指標要求為總汞：0.6～0.9 mg/L；懸浮物：≤100 mg/L；pH 值：7.0～8.0。

表1　實際運行記錄表

有效的運行可控制出水中的汞濃度達到0.003～0.005 mg/L，但在不正常運行條件下，出水汞濃度可高達 0.02～0.03 mg/L，不合格廢水輸送至二期深度處理裝置進一步處理。

3　深度處理工藝流程簡介

3.1　工藝流程及示意圖

化學工藝處理（硫化法）后的含汞廢水，經泵提升至多介質過濾器、超濾單元去除水中的懸浮物、膠體等雜質后（在提升泵出口加氧化劑次氯酸鈉，加酸調節 pH 值至弱酸性 6.5～7.0），進入超濾產水箱。超濾產水經泵提升至Hg-Catcher深度除汞單元通過“Hg-Catcher”汞吸附柱（三柱串聯運行）內的特種除汞填料脫除廢水中的汞后，進入產水箱。產水箱的水達標回用乙炔發生裝置。工藝流程示意圖見圖2。

3.2　含汞廢水深度處理單元工藝流程說明

（1）清水箱的水（原化學法除汞系統產水池）經清水泵提升至多介質過濾、超濾單元去除水中殘留的懸浮物、膠體等雜質后（在清水泵出口加氧化劑次氯酸鈉），進入超濾產水箱。

（2）超濾產水經中間水泵提升至Hg-Catcher深度除汞單元（泵出口加還原劑，還原水中殘留的余氯，加酸調節pH值為6.5～7.0為最佳）通過“Hg-Catcher”汞吸附柱（3柱串聯運行）內的特種除汞填料脫除廢水中的汞后，進入產水箱。產水箱的水達標回用裝置。多介質過濾器和超濾裝置的反洗水采用產水箱中的除汞水。

（3）串聯運行的3個Hg-Catcher汞吸附柱，第一個吸附柱先吸附飽和后進行脫附處理。脫附完成后的吸附柱串聯到最后運行，確保出水中的汞濃度≤0.003 mg/L。以此類推，保證每個吸附柱都可以充分吸附飽和，最大限度的節約運行費用和保證系統運行的可靠性。

（4）汞吸附柱內的填料吸附飽和后，采用30%～32%的高純鹽酸進行脫附處理。當原水中汞的含量不大于1×10-6汞吸附單元大于6個月（6～12個月）脫附1個吸附柱。脫附后的廢液存入脫附廢液儲槽內，利用脫附廢酸輸送泵輸送到原有調節池內重新調節pH值后產生含汞固體沉淀，經原有化學法處理系統壓濾機壓濾成含汞固體廢棄物。

圖2　含汞廢水深度處理工藝流程示意圖

3.3　指標控制要求及運行記錄

廢水中汞濃度為≤5 mg/L；懸浮物為100 mg/L；pH值為7～10。含汞廢水處理量每天平均為66 t，平均出水含汞為2.2 mg/L，處理后的含汞廢水并未排入污水系統，而是直接回用乙炔發生裝置，一年以8 000 h計，廢水回收利用約68萬t，每噸生產水以3元計算，一年可節約204萬元人民幣。

3.4　運行過程中存在的問題及改進措施

（1）二期在原工藝基礎上進行優化改造，汞轉型分離器停止加除汞劑，改加硅藻土。不足：部分硅藻土帶至氧化還原反應器、砂濾罐、膜分離器，造成砂濾罐、膜分離器壓力上漲高0.4 MPa（正常不超過0.01 MPa），膜分離器膜棒清洗頻繁。改進措施：a.減少硅藻土加量：每天由2袋改為1袋；b.每天汞轉型壓泥1 h。汞轉型加除汞劑改為添加硅藻土，效果顯著，效益明顯。氧化反應池不添加任何試劑，去掉氧還原反應工序，初步處理后水質能夠達到 0.02～0.03 g/L。

（2）超濾壓力上漲比較快（≤0.25 MPa），反洗后能夠維持兩三天，主要是廢水里含有大量的懸浮物顆粒和硅藻土。

（3）均質池原來用氯氣干燥使用過的廢硫酸進行酸堿中和，因里邊雜質過多，如氯離子，影響系統出水氯離子含量（處理后的含汞廢水送至乙炔發生裝置，電石反應后的電石渣用作水泥原料，電石渣含有氯離子影響水泥質量），改用98%成品濃硫酸。

（4）汞吸附柱3個串聯使用，尤其是A進出口壓力高，超過0.4 MPa。原因：水中鐵離子富集，粘在汞吸附柱樹脂表面，造成壓力過高。解決方法：將壓力高的吸附柱切除系統，用純水或濃度低的鹽酸清洗2 h。

（5）預沉池硫化鈉的加入量，配置濃度由0.5%改為0.25%，即50 g硫化鈉加200 L水。原因：硫化鈉加入量過多，導致有少量氣泡，并伴臭雞蛋氣味，即硫化氫氣體。

3.5　運行過程中注意事項

（1）氧化劑次氯酸鈉的加入量不宜過多，過多會造成汞吸附樹脂被氧化永久失效，裝置被迫停運更換樹脂，不僅影響系統穩定性，同時造成生產成本增加。

（2）提高廢水的要求，盡量減少含有油污、懸浮物等廢水進入系統。均質池進水 pH 值：7.5～8.5。

（3）聚丙烯酰胺過量，水中活性炭過量，會造成超濾不可逆的堵塞，超濾壓力高，使用酸洗、堿洗效果一般。

4　結語

北元化工通過深度處理技術的綜合利用，不僅產生了社會效益，而且給企業帶來了可觀的經濟效益。處理后的廢水全部回用乙炔發生裝置，實現了氯堿行業含汞廢水的零排放。經過近一年穩定運行，證明該套工藝的組合是成熟可靠的，工藝簡捷、操作彈性大、易于操作、廢水處理效果明顯，具有一定的實際推廣意義。