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，湖北 宜昌443000；2.遼寧方大工程設計有限公司，遼寧 葫蘆島125000；3.湖北景深安全技術有限公司，湖北 宜昌443000）

宜化集團內部含汞廢水經專用裝置處理后，其含汞指標均已達標，但在本系統內回用中發現此回收水中含鹽量高，易堵塞轉化凈化系統，致生產頻繁出現減量現象，嚴重時甚至要停車處理。為保證生產正常，同時滿足環保零排放要求，必須解決含汞廢水中高含鹽問題。

1 工藝選擇

目前國內氯堿公司在經過除汞裝置處理后，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標后混合排放，以避免高鹽連續富集。但以上方法均不能達到該裝置系統內完全零排放的要求。

關于高含鹽廢水的處理技術，目前通常采用的方法主要包括：生物法、膜法、焚燒法和蒸發脫鹽法等。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，使微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；（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行稀釋，處理量會大量增加。目前氯堿企業中高含鹽含汞廢水經除汞處理循環使用后含鹽在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，技術要求高，目前在氯堿企業沒有應用。

最經濟有效的方案是采用蒸發方案。新疆宜化和青海宜化將該部分水進行蒸發處理，析鹽后進行離心脫水，將此部分脫除高鹽后的水返回VCM 轉化裝置重新利用，然后形成新的廢水，進入除汞系統內通過化學反應、膜處理、樹脂深度脫汞等工序，最終將微量汞轉變為廢渣通過壓濾出系統，并同廢汞觸媒一起由有資質單位回收利用，冷凝液則完全回用于轉化VCM 系統。離心機脫除的鹽則全部回收使用，離心母液部分回三效強制蒸發器中作為晶種，部分回蒸發預中和池，與除汞裝置來水混合升溫后進行再蒸發。實現高鹽含汞廢水在轉化系統內全循環、零排放。

2 實施方案

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

表1 含鹽廢水樣品分析數據表

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。

選擇含鹽廢水蒸發時，有采用MVR 蒸發器或者多效蒸發器2 種選擇。前者節約蒸汽，但投資高出50%以上。考慮到新疆等區域蒸汽成本低，故采用三效混合蒸發工藝，降膜與強制循環相結合工藝，將此部分水進行蒸發后，析出其內鹽分，然后進行離心脫水，達到回用到凈化系統不堵塔的目的。

詳細流程：采用硫化法處理后的廢水經預熱后進入第一效降膜蒸發裝置，采用蒸汽作為熱源，一效蒸發產生二次蒸汽作為二效降膜蒸發的熱源，二效蒸發產生的二次蒸汽作為三效強制蒸發的熱源，所有冷凝水回用，原料廢水通過一、二效蒸發后在第三效蒸發器內繼續蒸發，氯化鈉濃縮至過飽和而結晶，經離心分離后得到固體氯化鈉、離心母液返回蒸發系統繼續蒸發。

前兩效采用降膜蒸發，主要是考慮此部分含鹽廢水雖然含鹽量高，但還遠沒有達到飽和鹽水濃度（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，而降膜蒸發具有傳熱效率高、物料在每根管內成膜狀蒸發，料液加熱時間非常短等主要特點。故考慮將前兩效設計為降膜蒸發，第三效選擇強制蒸發器，是因為強制蒸發過程不在加熱表面而是在分離器中進行，因此，接近飽和的鹽水在列管中結殼和沉淀產生的結垢現象被降低到最低限度，且物料通過大流量的循環泵輸送到列管式加熱器內，經加熱后進入分離器蒸發分離，集中產量高，析鹽分離快。通過“降膜+強制循環組合”，先用降膜濃縮，然后強制循環結晶，效率事半功倍，同時降低運行成本和節省投資。此流程可實現無人值守、操作方便、勞動強度低。

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

表2 主要設備選型表

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。經過最初5.0～5.5 m3/h 運行，系統水質優化后，用水量也得到了有效下降，目前，系統只需用2～4 m3/h 水即能滿足生產需求，裝置的性能指標可完全得到保證。

3.1 成品鹽指標

蒸發鹽達到產品回用要求。NaCl 96%～98%；水分2%～4%；水不溶物＜0.1%。

3.2 蒸發回用水指標

蒸發后的回水含NaCl 為0.02 g/L，含汞為0.10～0.02 ug/L。現該部分水已全部回用，因含鹽量低，整個系統循環用水質量明顯好轉，運行一年多來，再無堵塞現象發生。

3.3 主要工藝參數

通過控制各效溫度、濃度、壓力來調整生產負荷。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；全部達到自控運行。

3.4 開車經驗

（1）為保證裝置完好性，降膜蒸發器應選用鈦材，強制循環蒸發器可選用316L 材質，管線選用SS304。

（2）可將離心母液部分回用于強制循環蒸發器，作為晶種，但進液管閥門位置擬最大程度靠近分離部位，減少堵管現象。

（3）首效前加裝換熱器，提高入料溫度。

（4）每2 個月定期對蒸發器和冷凝器進行清水循環清洗。

（5）水環真空泵用軟水進行循環冷卻，減少腐蝕，提高真空度。

（6）安裝金屬網除沫器，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），日產鹽量2～5 t（未來預計可降到1.0～2.0 t）。耗電為12 kW。考慮回收水效益，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。（宜化有自產蒸汽和自發電，成本較低）。

達到環評的要求，不必再為此進行停車整改，不必交廢水排放罰款。減少了因堿塔堵塞而引起的系統波動。產能30 萬t/a 的公司年可有效提高PVC 產量約2 400 t。

4 結語

通過“降膜+強制循環組合”蒸發法對高鹽含汞廢水進行處理，使高鹽含汞廢水在氯堿生產VCM轉化系統內全循環，解決了回用廢水堵塞凈化系統的難題，實現了“零排放”，同時也降低了運行成本。