CN108218096B - 一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电石法生产氯乙烯废水处理领域，具体是一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统和方法，该方法是将含汞高盐废水依次通过pH调节、化学反应沉降、重金属捕捉及过滤、浓缩压滤、冷源蒸发雾化、气相冷凝、浓缩结晶、离心分离操作，分步去除含汞高盐废水中汞和盐碱成分，处理后的汞含量在0.003mg/L以下、Cl‑含量在800mg/L以下，返回生产系统使用，实现含汞高盐废水的零排放。本发明解决了现有的氯乙烯行业中含汞高盐废水零排和再利用等问题，节约了水资源，而且操作和维护成本非常低，有效地实现了节能减排和保护环境的目的。
Description
技术领域
本发明属于含汞高盐废水处理领域，尤其是一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统和方法。
背景技术
国内电石法氯乙烯生产过程中产生大量的含汞高盐废水，部分工厂通过采用最新工艺后含汞高盐废水经过处理后汞含量能够达到1ppb以下，但是含汞高盐废水要处理到汞质量浓度＜0.003mg/L(《烧碱聚氯乙烯工业污染物排放标准》GB15581—2016)后才能进行外排。另外，废水的含盐量介于8-12%，其中以氯化钠为主，阴离子有硫酸根、硝酸根、碳酸氢根和碳酸根;阳离子有铜、铁、钙、铝及微量汞等。上述物质均影响了含汞高盐废水的再利用，比如，含氯量较高的处理水对乙炔发生器等设备具有一定的腐蚀作用，而且发生器排放的渣浆也会富含氯根，影响下游客户水泥厂生产的水泥强度，另外，富含有机物或硫酸根等的废水或盐容易导致离子膜烧碱工艺中的槽电压、电流上升，严重时会堵塞或损毁昂贵的离子膜，造成经济损失。因此，如果含汞高盐废水中的有机物和离子得不到有效去除，难以实现处理后废水的再利用，造成水资源的浪费。考虑到水资源的利用价值，氯乙烯行业含汞高盐废水的深度处理、零排放和再利用问题急需解决。
国内电石法PVC生产企业处理含汞高盐废水的方法有还原法、硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、离子交换法、絮凝加超滤法、蒸发技术、膜组合处理技术、电渗析技术等，综合各类水处理技术，其中，蒸发技术是实现废水零排放的有效技术，但是蒸发过程耗蒸汽量大，运行费用高，而且蒸发技术难以分离含汞高盐废水中的有机物;采用膜组合处理技术在高盐废水零排放领域应用也非常广泛，但是膜组合处理技术存在投资大、运行成本高、膜污染结垢严重、回用水品质不高等问题。因此，很多处理过程采用膜组合处理技术和蒸发结合的方式进行，但是组合工艺对低浓度含汞高盐废水的适用性不强，不能有效分离有机物和金属离子。中国专利CN205222913U公开了一种高盐废水零排放及高纯度氯化钠的回收系统，系统包括预处理系统、膜分离系统和蒸发结晶系统，预处理系统、膜分离系统和蒸发结晶系统依次布置;经过纳滤系统分离后的氯化钠溶液先用反渗透系统进行浓缩至原先的6～8倍，再进电渗析系统进一步浓缩至10～15%，电渗析系统的淡水回用至反渗透系统进一步浓缩，电渗析系统的浓缩液进入蒸发结晶系统进行蒸发结晶。上述系统能够实现氯化钠的回收和废水的零排放，但是该系统不能用于低浓度含汞高盐废水中有机物和金属离子的分离。
另外，现有的针对氯碱行业含汞废水的技术主要集中在汞含量的降低，对含汞废水的零排放和再利用涉及很少。中国专利CN201410094608.5公布了一种含汞废水深度处理方法，将含汞废水收集后，依次经过pH调节、化学沉降、深度处理后再经污泥浓缩、固液分离处理后，分离出的液体进行收集，分离后的固体装袋密封收集。本发明解决了目前电石法生产聚氯乙烯树脂产生的含汞废水处理效果差从而造成环境污染的问题，处理后含汞废水的汞含量小于0.5ppb，然后纳管排放，这一发明并没有考虑有机物的去除以及水资源的再利用，只关注汞含量的降低，没有重视含汞废水的零排放，造成水资源的浪费。
随着国家对环保重视力度的加大以及含汞废水处理技术的发展，含汞废水处理工艺能够满足国家的标准要求，但是处理后的含汞废水的排放造成水资源的浪费，额外增加了企业的运营成本，因此急需针对含汞废水深度处理和零排放的新工艺技术。目前关于一种氯乙烯生成过程中含汞高盐废水的处理系统和方法，使处理后含汞废水汞含量小于0.003mg/L、Cl-含量小于800mg/L，实现含汞高盐废水零排放和再利用的系统和方法还未见报道。
发明内容
针对含汞高盐废水零排放和再利用，本发明的目的在于进一步提供深度处理氯乙烯行业中经过处理的含汞高盐废水(汞含量<2mg/L、Cl-含量<80000mg/L)，去除废水中的有机物和金属离子及氯根，获得处理废水后达到汞含量小于0.003mg/L、Cl-含量小于800mg/L，实现含汞高盐废水返回氯乙烯生产系统回用和零排放，进而保护水环境，节约水资源，提供一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统和方法。
为实现上述发明目的，提供一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统：
包括含汞废水调节池、加药反应罐、加药装置、重金属捕捉装置、沉降罐、压滤机、冷源蒸发器、冷凝器、回用水罐、浓缩结晶罐、离心机依次联接；重金属捕捉装置分为四级处理,包括依次联接的气浮装置、两级填料过滤、活性炭吸附装置；所述的含汞废水调节池与加药反应罐的进口相连；所述的加药反应罐中部设置出口，并与重金属捕捉装置进口相连；所述加药反应罐底部设置排污口，与沉降罐相连；所述的沉降罐底部设置排污出口，与压滤机的进口相连；所述的重金属捕捉装置设置上清液出口与冷源蒸发器的进口相连；所述的冷源蒸发器顶部雾化气出口与冷凝器的进口相连；所述的冷凝器的出口与回用水罐的进口相连；所述的冷源蒸发器下部与浓缩结晶罐的上部相连；所述的浓缩结晶罐底部排污出口与离心机的进口相连。
如上所述，含汞废水调节池、加药反应罐、加药装置、重金属捕捉装置、沉降罐、压滤机去除含汞高盐废水中的汞和悬浮物。
如上所述，加药反应罐和沉降罐用于反应、分离含汞高盐废水中的游离汞和单质汞形成的汞盐沉淀物；
如上所述，加药反应罐与重金属捕捉装置依次联接,用于除汞及冷源蒸发雾化处理的预处理。
如上所述，加药反应罐的运行工艺指标含汞高盐废水的pH值在6-8范围内，运行工艺指标搅拌转数可调每分钟20--150r/min范围，保证专用除汞药剂与含汞高盐废水充分反应形成汞盐沉降物。
如上所述，重金属捕捉装置主要用于去除含汞高盐废水中的油、未沉降的含汞盐的悬浮物。
如上所述，重金属捕捉装置具有自反洗功能，根据进出口压差进行反洗。
如上所述，一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统去除含汞和悬浮物的高盐废水再通过冷源蒸发器、冷凝器、回用水罐、浓缩结晶罐、离心机进行处理；收集的回用水返回生产系统使用。
如上所述，冷源蒸发器是采用电磁场和超声波的作用强化水分的蒸发，使水分子雾化成0.5～5μm大小；将上清液里的水分进行蒸发、盐份进行浓缩。
如上所述，冷凝器主要用于水雾的冷凝液化，进入回用水罐进行收集待用。
如上所述，浓缩结晶罐主要用于上清液中的盐浓缩过程的循环储存。
如上所述，离心机是利用离心力将浓缩结晶的盐进行固液分离的装置。
如上所述，基于一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统的方法，包括以下步骤：
步骤1：含汞高盐废水进行酸碱的pH值调节，pH值调节到6-8，输送到加药反应罐；
步骤2，将专用除汞药剂加入加药反应罐进行含汞高盐废水中单质汞及氯化汞反应沉降，除去汞的上清液从反应罐中部进入重金属捕捉装置的气浮装置；反应罐底部的沉降物排污至沉降罐；
步骤3，上清液依次经过重金属捕捉装置、冷源蒸发器，汞含量在0.003mg/L以下；
步骤4，沉降物经过沉降后由底部排污进入压滤机进行固液分离，成为固体含汞废渣和压滤液；固体含汞废渣进行包装，压滤液返回pH调节池；
步骤5，上清液进入冷源蒸发器产生雾化气，雾化气由引发机从蒸发器顶部抽出进入冷凝器进行冷凝；同时,上清液在冷源蒸发器和浓缩结晶罐之间通过循环泵进行循环蒸发雾化，在浓缩结晶罐内浓缩结晶；
步骤6，上清液经过超声波雾化浓缩到一定浓度结晶时再将浓缩结晶液进入离心机固液分离，成为母液和固体盐；固体盐进行包装处理，母液返回冷源蒸发器继续处理；
步骤7，雾化气经过冷凝后进入回用水罐，处理后的汞含量在0.003mg/L以下、Cl-含量在800mg/L以下，返回生产系统使用，实现含汞高盐废水的零排放。
如上所述的含汞高盐废水是汞含量在2mg/L以下、Cl-含量在80000mg/L以下的废水。
如上所述的含汞高盐废水先除汞再除盐的方法步骤。
如上所述的含汞高盐废水处理时废水的pH值控制范围在6-8之间。
如上所述的含汞高盐废水处理后的汞含量在0.003mg/L以下、Cl-含量在800mg/L以下。
本发明的优点在于：
化学沉淀工艺及蒸发相比主要区别的：
1)低成本、简洁的工艺组合方式；
2)高效率的重金属捕捉材料及装置；
3)系统及方法过程中，能耐pH冲击及汞含量变动大的水力负荷冲击，在不同工况下能运行稳定可靠；
4)上述系统运行费用低。
本发明的发明原理在于：除汞采用硫化钠及絮凝剂与含汞废水进行化学反应形成氯化汞沉淀，再通过过滤拦截悬浮颗粒实现除汞；除盐采用冷源蒸发工艺，冷源蒸发器是在高频行波磁场作用和超声波的空化效应将水分子进行雾化蒸发，雾化后的水经过冷凝进行收集回用。
附图说明
图1是一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统及方法示意图。
附图标号：1.汞废水调节池、2.加药反应罐、3.加药装置、4.重金属捕捉装置、5.沉降罐、6.压滤机、7.含汞固废包装、8.冷源蒸发器、9.冷凝器、10.浓缩结晶罐、11.回用水罐、12.离心机、13.固体盐包装。
具体实施方式
含汞高盐废水处理工序处理的废水主要来源于氯乙烯合成工序碱洗产生的废碱液，水洗塔含汞废酸，抽触媒水环真空泵排水，含汞区域地面冲洗水，少量机前冷却器、气柜以及精馏装置排水。汞含量介于0.02-2mg/L之间，利用专用除汞药剂和重金属捕捉装置实现。
为达到以下指标：含汞高盐废水单元处理水量50m3/d。VCM装置含汞高盐废水处理后的废水含汞量达到国家规定的排放标准，即废水含汞量低于0.003mg/l，甚至小于0.002mg/l。
实施例1：参照图1，一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统及方法：
将含汞高盐废水在含汞废水调节池1内调节PH值在6-8范围内，再经过自吸泵打到加药反应罐2，开搅拌每分钟150r/min由加药装置3进行定量加专用除汞药剂（除汞药剂为硫化钠系列和聚丙烯酰胺絮凝剂按照一定顺序和配比进行复配使用），反应10分钟，降低加药反应罐2搅拌转速至30r/min运行10分钟后停止搅拌，放至沉降罐5，5分钟后取沉降罐5中上部上清液进入重金属捕捉装置4，经过重金属捕捉装置4过滤后进入冷源蒸发器8，进行雾化蒸发。上清液在重金属捕捉装置4过滤后根据进出口压差自动切换反洗，反洗水为过滤后上清液，反洗后的废水沿沉降罐罐壁切向进入沉降罐5中部进行再次沉降；沉降罐5底部有排污泵定时输送进入压滤机6进行固液分离，上清夜返回含汞废水调节池1再次处理，压滤机6压滤后的含汞废渣进行包装。
冷源蒸发器8采用电磁场和超声波将水分子空化成1-5um水雾，水雾由引风机强制向冷凝器上部进气，冷凝水进入回用水罐11，废气再次由冷源蒸发底部进入加速废水的蒸发，根据上清液废水经过冷源蒸发器8至浓缩结晶罐10里的固含量达到结晶度后，经泵输送进入离心机12进行固液分离，母液继续回到冷源蒸发器内进行蒸发，离心后的固体盐至固体盐包装13进行包装处理。
一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统和方法实施后，在不同时刻取得10个样次进行检测，其结果如下：
表1含汞高盐废水处理新工艺处理装置前后的检测数据
从表1可以看出:含汞高盐废水中在处理前汞含量质量浓度为0.2mg/L--1.8mg/L之间波动，汞含量的平均值在0.7767mg/L，处理后平均质量浓度为0.002mg/L以下，汞含量质量浓度的去除率在99.8%完全达到0.005mg/L的国际标准。Cl-含量质量浓度为60000mg/L--80000mg/L之间波动，Cl-含量的平均值在76810mg/L，Cl-含量质量浓度的去除率在99.2%。
如上所述实施例仅为发明较佳的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，或用于其他行业和领域，都应涵盖在权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统，包括含汞废水调节池、加药反应罐、加药装置、重金属捕捉装置、沉降罐、压滤机、冷源蒸发器、冷凝器、回用水罐、浓缩结晶罐、离心机；其特征在于，重金属捕捉装置分为四级处理,包括依次联接的气浮装置、两级填料过滤、活性炭吸附装置；所述的含汞废水调节池与加药反应罐的进口相连；所述的加药反应罐中部设置出口，并与重金属捕捉装置进口相连；所述加药反应罐底部设置排污口，与沉降罐相连；所述的沉降罐底部设置排污出口，与压滤机的进口相连；所述的重金属捕捉装置设置上清液出口与冷源蒸发器的进口相连；所述的冷源蒸发器顶部雾化气出口与冷凝器的进口相连；所述的冷凝器的出口与回用水罐的进口相连；所述的冷源蒸发器下部与浓缩结晶罐的上部相连；所述的浓缩结晶罐底部排污出口与离心机的进口相连。
2.根据权利要求1所述的一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理系统，其特征在于，所述的加药反应罐与重金属捕捉装置依次联接,用于除汞及冷源蒸发雾化处理的预处理。
3.一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：含汞高盐废水进行酸碱的pH值调节，pH值调节到6-8，输送到加药反应罐；
步骤2，将专用除汞药剂加入加药反应罐进行含汞高盐废水中单质汞及氯化汞反应沉降，除去汞的上清液从反应罐中部进入重金属捕捉装置的气浮装置；反应罐底部的沉降物排污至沉降罐；
步骤3，上清液依次经过重金属捕捉装置、冷源蒸发器，汞含量在0.003mg/L以下；
步骤4，沉降物经过沉降后由底部排污进入压滤机进行固液分离，成为固体含汞废渣和压滤液；固体含汞废渣进行包装，压滤液返回pH调节池；
步骤5，上清液进入冷源蒸发器产生雾化气，雾化气由引发机从蒸发器顶部抽出进入冷凝器进行冷凝；同时,上清液在冷源蒸发器和浓缩结晶罐之间通过循环泵进行循环蒸发雾化，在浓缩结晶罐内浓缩结晶；
步骤6，上清液经过超声波雾化浓缩到一定浓度结晶时再将浓缩结晶液进入离心机固液分离，成为母液和固体盐；固体盐进行包装处理，母液返回冷源蒸发器继续处理；
步骤7，雾化气经过冷凝后进入回用水罐，处理后的汞含量在0.003mg/L以下、Cl-含量在800mg/L以下，返回生产系统使用，实现含汞高盐废水的零排放。
4.根据权利要求3所述的一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理方法，其特征在于，所述的含汞高盐废水是汞含量在2mg/L以下、Cl-含量在80000mg/L以下的废水。
5.根据权利要求3所述的一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理方法，其特征在于，所述冷源蒸发器是采用电磁场和超声波的作用强化水分的蒸发，使水分子雾化成0.5～5μm大小；将上清液里的水分进行蒸发、盐份进行浓缩。
6.根据权利要求3所述的一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理方法，其特征在于，所述的重金属捕捉装置主要用于去除含汞高盐废水中的油、未沉降的含汞盐的悬浮物,重金属捕捉装置具有自反洗功能，根据进出口压差进行反洗。
7.根据权利要求3所述的一种电石法生产氯乙烯的含汞高盐废水处理方法，其特征在于，上述加药反应罐的运行工艺指标搅拌转数可调每分钟20--150r/min范围，保证专用除汞药剂与含汞高盐废水充分反应形成汞盐沉降物。
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