氯堿系統(tǒng)廢水減排改造

常艷琴，王金峰，沙 劍，韓合成，張宇琪

（金川集團(tuán)公司化工新材料有限責(zé)任公司，甘肅 金昌737100）

金川集團(tuán)化工新材料有限責(zé)任公司（以下簡稱“化工新材料公司”） 主要生產(chǎn)單元位于集團(tuán)公司三廠區(qū)。 目前的產(chǎn)品主要有32%燒堿、 聚氯乙烯（PVC）、鹽酸、液氯、次氯酸鈉，除 PVC、次氯酸鈉外銷，其余產(chǎn)品主要供應(yīng)集團(tuán)內(nèi)部作為生產(chǎn)原輔材料。

目前， 化工新材料公司為集團(tuán)有色冶煉提供充足的燒堿、鹽酸、液氯等化工原材料，同時(shí)充分發(fā)揮氯堿化工生產(chǎn)的專業(yè)化優(yōu)勢， 成為了金昌市乃至甘肅省及周邊無機(jī)化工原材料的供應(yīng)基地， 在化工產(chǎn)業(yè)循環(huán)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

在氯堿化工生產(chǎn)過程中， 受行業(yè)運(yùn)行特點(diǎn)及本地區(qū)水質(zhì)特點(diǎn)等綜合因素制約， 目前氯堿系統(tǒng)廢水產(chǎn)生量較大，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和清潔生產(chǎn)。

1 氯堿系統(tǒng)用水工藝流程簡介

離子膜燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)工藝用水為軟水和脫鹽水。脫鹽水裝置于2009 年建成投用，其主要流程為：多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器+保安過濾器+反滲透膜+混床。

2 氯堿系統(tǒng)目前存在的問題

通過系統(tǒng)排查，目前離子膜燒堿系統(tǒng)廢水產(chǎn)生點(diǎn)主要集中在脫鹽水站、二次鹽水精制、電解、合成等工序，包括脫鹽水制水過程產(chǎn)生的含有鈣鎂離子的廢水、軟水制水過程中鈉床再生時(shí)產(chǎn)生的廢水、樹脂塔再生過程中產(chǎn)生的酸性廢水、機(jī)泵冷卻水、蒸汽冷凝水、生活污水等。 目前一期系統(tǒng) （20 萬t/a） 每年需用新水165 萬m3，產(chǎn)生廢水 50.55 萬m3，回用 8.75 萬m3，最終排放 41.8 萬m3，合計(jì) 1 266.7 m3/d。 片堿及二期系統(tǒng)（20 萬t/a）建成后，將產(chǎn)生廢水 18.84 萬m3，合計(jì)570.8 m3/d。其中軟水和脫鹽水制水過程產(chǎn)生的廢水在燒堿系統(tǒng)廢水中占較大比重。40 萬t/a 燒堿系統(tǒng)全年所用純水量 87 萬m3，產(chǎn)生濃水 29 萬m3。

脫鹽水裝置因使用年限較長， 裝置制水率較設(shè)計(jì)有所下降，主要體現(xiàn)在：一是多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器性能下降， 反沖洗頻次增多， 反洗時(shí)間延長，所需水量大；二是因前端過濾能力下降，對原水中的懸浮物、膠體硅、有機(jī)物及余氯去除不徹底，導(dǎo)致反滲透膜制水率大幅度下降，濃水排放量增大；三是反滲透膜運(yùn)行壓力高，膜管堵塞頻繁，由原設(shè)計(jì)的15 天清洗1 次到目前的3～7 天清洗1 次。燒堿系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水主要來自制水過程，且產(chǎn)生的濃水、過濾器清洗廢水、 樹脂塔酸洗廢水無法直接回用到生產(chǎn)系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)研，公司計(jì)劃將該部分廢水進(jìn)行濃縮、處理、回用，降低排放量。

3 改造方案

3.1 樹脂塔酸性廢水的回收方案

將一期樹脂塔的酸性廢水管道連接到二期廢水池，樹脂塔進(jìn)行酸再生和倍量再生時(shí)，直接將酸性廢水排放到二期酸性廢水池中， 并控制酸性廢水池的液位在80%以下，防止液位過高造成溢流。

3.2 脫鹽水站酸性廢水的回收方案

在脫鹽水站純水罐北側(cè)的空地上新建3 個(gè)地下池，分別為堿性廢水池、酸性廢水池，循環(huán)水溢流水和置換水、反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水沉降池。將現(xiàn)有脫鹽水站的中和池作為循環(huán)水溢流水和置換水、反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水儲槽，經(jīng)過沉降后的廢水用泵輸送至中和池， 這部分水可以回用到純水系統(tǒng)制純水，也可輸送到別的用戶使用。

將脫鹽水站的地溝進(jìn)行改造，分成3 條地溝，一條地溝輸送酸性廢水，一條地溝輸送堿性廢水，第三條地溝輸送反洗、沖洗水。

脫鹽水站的酸性廢水主要為反滲透的酸再生廢水、沖洗清洗箱的酸性廢水。

將脫鹽水站反滲透酸再生時(shí)的酸性廢水、 沖洗清洗箱的酸性廢水的地溝連接到輸送酸性廢水的地溝中， 通過酸性廢水地溝進(jìn)入脫鹽水站新建的酸性廢水池中， 并在新建的酸性廢水池上安裝1 臺酸性廢水泵， 通過泵將酸性廢水輸送到二期的酸性廢水池中。

將樹脂塔再生酸性廢水、 反滲透的再生酸性廢水、 沖洗清洗箱的酸性廢水統(tǒng)一回收至二期的酸性廢水回收池中， 用廢水泵將酸性廢水打至酸性廢水罐（一期D150 罐處新增一個(gè)酸性廢水罐），做為合成爐的吸收水制取高純鹽酸。

3.3 堿性廢水的回收利用改造方案

目前氯堿事業(yè)部可回收利用的堿性廢水量為210 393.5 m3（不包括二期片堿的一效、二效蒸汽冷凝水），若全部回配水化鹽使用，則有77 726.3 m3的水使用不完，所以對可回收利用的堿性廢水，氯堿事業(yè)部提出了以下改造方案。

（1）將一期、二期的冷水收集槽的排水口通過管道連通， 并新增冷凝水收集槽至一期堿性廢水池的管道和1 臺泵，將一、二期氫氣處理冷凝水收集槽的廢水通過泵輸送至一期堿性廢水池中。

（2）將一期、二期氫氣洗滌塔的排水口通過管道連通， 并將原有一期氫氣洗滌塔至二期廢水池的管道改至一期堿性廢水池中，通過管道將一、二期氫氣洗滌塔中的廢水輸送到一期堿性廢水池中。

（3）新增片堿一、二效蒸發(fā)冷凝水至一期堿性廢水池的管道，并增加1 臺泵，將片堿的二效蒸發(fā)冷凝水輸送至一期的堿性廢水池中。

（4）通過改造一期電解的廠房地溝和室外地溝，將電解的機(jī)泵冷卻水引入一期的堿性廢水池中。

（5）改造樹脂塔現(xiàn)有管道，將樹脂塔大流量反洗水管道連接到樹脂塔堿再生管道上， 通過增加閥門控制， 將樹脂塔大流量反洗水排入一期的堿性廢水池中。

（6）通過脫鹽水站的堿性廢水地溝，將混床再生水、反滲透堿再生水、停用反滲透沖洗水輸送到脫鹽水站新建的堿性廢水池中， 通過堿性廢水泵將混床再生水、 反滲透堿再生水輸送到一期的堿性廢水池中。

由于無壓回水池置換水和合成爐冷卻水置換水總量較小，離一期堿性廢水池較遠(yuǎn)，所配管道距離較長，回收成本較大，故暫不考慮回收利用。

將所有的堿性廢水通過一期的堿性廢水泵輸送到一次鹽水的配水槽中，作為化鹽使用。

3.4 濃水的回收利用改造方案

3.4.1 反滲透排放的濃水特點(diǎn)

（1）鹽及二氧化硅含量高、pH 值高、堿度大。

（2）結(jié)垢性鹽類其離子積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其溶度積，如碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸銫。

（3）有細(xì)菌及有機(jī)物存在。

3.4.2 目前反滲透濃水處理技術(shù)

（1）蒸餾-結(jié)晶技術(shù)

蒸餾法濃鹽水脫鹽的研究應(yīng)用較早， 國際上工業(yè)廢水“零排放”達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用階段的多采用蒸餾-結(jié)晶工藝。 該技術(shù)是把含鹽水加熱使之沸騰蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝成淡水、濃縮液進(jìn)一步結(jié)晶制鹽的過程。該方法的技術(shù)類型主要有多效蒸發(fā)、蒸汽壓縮冷凝及多級閃蒸等。

（2）膜蒸餾-結(jié)晶技術(shù)

膜蒸餾是一種新型的膜分離技術(shù)， 采用的是疏水微孔兩側(cè)蒸汽壓力差未傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的膜分離過程，與其它的膜分離過程相比，具有截留率高、能耗低、設(shè)備簡單，能處理反滲透等不能處理的高濃度廢水等優(yōu)點(diǎn)，其有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。 膜蒸餾-結(jié)晶是膜蒸餾和結(jié)晶兩種分離技術(shù)的耦合。

（3）濃鹽水低溫利用-蒸發(fā)-結(jié)晶工藝

該工藝可采用海水淡化工程中的成熟技術(shù)，降低溫余熱作為熱源， 利用蒸餾濃縮工藝將高含鹽水多效蒸發(fā)，回收蒸發(fā)淡水作為補(bǔ)充水，蒸發(fā)接警后的殘?jiān)鳛榇紊鷱U物進(jìn)一步處理， 實(shí)現(xiàn)高含鹽水的零排放與回用。

（4）預(yù)處理-膜濃縮-蒸發(fā)工藝

由于反滲透的水是經(jīng)過濃縮的，其硬度、堿度都比較高， 需要先經(jīng)過軟化處理， 降低水中的硬度堿度，再進(jìn)行進(jìn)一步的膜濃縮處理，根據(jù)排放要求來選擇是否進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶， 最終實(shí)現(xiàn)高含鹽廢水的零排放與回用。

目前每年產(chǎn)生的濃水量為：290 071.58 m3，按目前行業(yè)濃水的回收利用率 （40%～60%） 取中間值50%計(jì)算， 每年可產(chǎn)純水145 035.79 m3， 但仍有145 035.79 m3的濃水產(chǎn)生， 這部分濃水無法進(jìn)行回用，只能作為廢水排放。

結(jié)合目前行業(yè)內(nèi)處理濃水的方法， 對濃水的回收利用提出了以下改造方案。

在現(xiàn)有原水罐旁增加1 臺濃水泵， 并在脫鹽水廠房內(nèi)新增1 套三級反滲透裝置（52 支膜管），將現(xiàn)有反滲透裝置產(chǎn)生的濃水進(jìn)入到原水罐中， 通過濃水泵將原水罐中的濃水輸送到三級反滲透裝置中，通過三級反滲透裝置產(chǎn)出的濃水進(jìn)入原濃水罐中，產(chǎn)出的純水并入原純水罐中。 由于經(jīng)過三級反滲透出來的濃水含鈣鎂較高，無法繼續(xù)回用，只能外排。

3.5 循環(huán)水外排水、反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水回收利用改造方案

由于循環(huán)水外排水、反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水中含有的懸浮顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)較多，需經(jīng)過一定時(shí)間的沉淀處理后方可循環(huán)利用。 對循環(huán)水、反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水提出以下改造方案。

（1）將反洗/清洗多介質(zhì)、活性炭的廢水、鈉床沖洗水通過反洗、清洗水地溝排入新建的沉淀池中。

（2）在循環(huán)水泵出口新增的綠化管道上連接一根管道至沉淀池， 將定期置換的循環(huán)水排入沉淀池中。

（3）排入沉淀池中的水經(jīng)過沉降后，通過沉降泵將水輸送到脫鹽水站的中和池中。

（4）在中和池中新增去原水加熱器的管道，將中和池中的水回用到純水系統(tǒng)中生產(chǎn)純水或者聯(lián)通中和池泵出口與循環(huán)水補(bǔ)充軟水的管道， 將中和池中的水補(bǔ)充到循環(huán)水中。

4 結(jié)語

目前，通過廢水分類和回收利用改造后，廢水減排量為450 m3/d，節(jié)約廢水處理成本5 850 元/d。同時(shí)緩解三廠區(qū)污水站壓力，滿足目前環(huán)保要求。