CN207108721U - 含汞废水深度处理零排系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及氯乙烯行业含汞废水深度处理领域,具体是一种含汞废水深度处理零排系统,包括真空精馏塔、气体冷凝器、氧化反应器、臭氧发生器、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、电渗析反应器、反渗透膜过滤器、声波蒸馏器。本实用新型的系统解决了现有的氯乙烯行业中含汞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,可用于氯乙烯行业含汞废水的深度处理和再利用中。

Description

含汞废水深度处理零排系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及氯乙烯行业含汞废水深度处理和再利用领域,具体地说,是一种 氯乙烯生成过程中含汞废水的深度处理零排放系统。
背景技术
[0002] 国内电石法氯乙烯生产过程中产生大量的含汞废水,部分工厂通过采用最新工艺 后含汞废水经过处理后汞含量能够达到lppb以下。尽管汞污染得到有效控制,但是经过处 理的含汞废水中仍含有少量的乙炔、氯乙烯、乙烷等小分子有机物、前端渗漏过来的聚丙烯 酰胺等大分子有机物,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 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 行业含汞废水的深度处理、零排放和再利用问题急需解决。
[0003] 综合各类水处理技术,能够用于含汞废水深度处理零排放的技术主要有蒸发技 术、膜组合处理技术、电渗析技术等。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废水中有机物和金属离子 的分离。
[0004] 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。本实用新型解决了目前电石 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 水的汞含量小于〇.5ppb,然后纳管排放,这一实用新型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。
[0005] 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 种深度处理低浓度含汞废水(未含量lppb以下)、实现含汞废水零排放和再利用的系统还未 见报道。
发明内容
[0006] 针对以上提出的不足,本实用新型的目的在于通过升级原有含汞废水处理系统, 进一步深度处理氯乙烯行业中经过处理的含汞废水(汞含量〈lppb),去除废水中的有机物 和金属离子,获得纯水和有机物或金属离子浓缩液,实现含汞废水的再利用和零排放,进而 保护水环境,节约水资源。
[0007] 为实现上述目的,本实用新型提供一种氯乙烯行业含汞废水深度处理零排系统, 包括真空精馏塔、气体冷凝器、氧化反应器、臭氧发生器、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、电 渗析反应器、反渗透膜过滤器和声波蒸馈器,其中真空精馏塔、氧化反应器、超滤膜过滤器、 纳滤膜过滤器、电渗析反应器、反渗透膜过滤器之间按顺序依次通过管道连通,所述的真空 精馏塔的挥发物出口与气体冷凝器的进口相连,所述的臭氧发生器的臭氧出口与氧化反应 器底部的臭氧进口相连,所述的电渗析反应器的浓水出口与声波蒸馏器的进口相连,所述 的声波蒸馏器的淡水出口与反渗透膜过滤器的进口相连。
[0008] 所述的真空精馏塔用于分离含汞废水中的低沸点小分子有机物,包括但不局限于 乙块、氯乙條、乙烧等;
[0009] 所述的臭氧发生器主要为氧化反应器提供臭氧,臭氧发生器生成的臭氧从氧化反 应器底部通入,所述的氧化反应器主要用于氧化降解含汞废水中的大分子有机物。
[0010] 优选的,所述的氧化反应器为气液混合反应器,更优选搅拌鼓泡釜式气液混合反 应器。
[0011] 所述的超滤膜过滤器主要用于去除残余的大分子的有机物;所述的超滤膜选用陶 氏DowTM SFP系列超滤膜,优选SFP2860超滤膜。
[0012] 所述的纳滤膜过滤器主要用于去除二价金属离子和阴离子;所述的纳滤膜选用陶 氏NF系列纳滤膜,优选NF90-400脱盐型纳滤膜。
[0013]所述的电渗析反应器采用均相膜,主要用于截留氯化钠和二价金属离子;所述的 电渗析优选陶氏K)I电渗析除盐器。
[0014]所述的反渗透膜过滤器主要用于截留残余氯化钠,进一步净化出水;所述的反渗 透膜选用陶氏反渗透膜,优选陶氏SW30-4040型海水淡化膜。
[0015]所述的声波蒸馏器主要通过超声波的作用强化水分的蒸发。
[0016]所述的含汞废水深度处理零排系统,使用时依次通过精馏、氧化、超滤、纳滤、电渗 析、反渗透和声波蒸馏操作,分步去除含汞废水中的小分子有机物、大分子有机物、二价离 子和氯化钠分子,最后得到的浓盐水用于化盐,得到的纯水用于其它工艺用水。
[0017]具体包括以下步骤(见图2):
[0018]第一步,低浓度含汞废水流入真空精馏塔,低沸点有机物挥发,经气体冷凝器冷却 后变为生化营养液;
[0019] 第二步,精馏剩余含汞废水进入氧化反应器,废水从反应器上部流入,臭氧发生器 生成的臭氧从反应器底部通入;
[0020] 第三步,氧化后的废水进入超滤膜过滤器,超滤膜过滤器截留的浓液变为生化营 养液,通过超滤膜过滤器获得的淡水进入纳滤膜过滤器,纳滤膜过滤器截留的浓液变为生 化营养液;
[0021] 第四步,通过纳滤膜过滤器获得的淡水进入电渗析反应器,电渗析浓液进入声波 蒸馏器,电渗析淡水和声波蒸馏淡水进入反渗透过滤器,声波蒸馏器得到的浓液作为浓盐 水用于化盐;
[0022] 第五步,反渗透过滤器截留的浓液变为生化营养液,反渗透出水作为纯水,并用作 其它工艺用水。
[0023] 优选的,所述的低浓度含汞废水是指经过前期(沉淀、过滤和吸附等组合工艺)处 理的汞含量己降低到lppb以下的含汞废水。
[0024] 优选的,所述的臭氧发生器采用空气作为氧气来源,生产能力为2〜3kg/h,臭氧通 过微孔曝气的形式注入氧化反应器中的含汞废水中,氧化过后废水C0D低于30mg/L。
[0025] 优选的,所述的氯乙烯行业含汞废水深度处理零排方法,能够持续进水、持续出 水,运行流量在5〜10m3/h。
[0026]优选的,各工序得到的生化营养液主要成分为有机物和(二价)金属离子,能够用 作营养液强化污水处理厂的生化处理效果。
[0027]优选的,第五步中所述的其它工艺用水主要包括但不限于乙炔反应器用水、次氯 酸钠配置用水、循环水补水等。
[0028] 本实用新型优点在于:
[0029] 1、本实用新型解决了目前电石法生产聚氯乙烯树脂过程中产生的含汞废水的深 度处理和零排放问题,本实用新型操作简单、设备使用寿命长、运行成本低、处理彻底、处理 效率高、连续快速处理,特别适用于传统含汞废水处理工艺改造。
[0030] 2、含汞废水经过沉淀、过滤和吸附等工艺处理后,汞含量已降低到lppb以下,但是 存在废水中有机物含量高、其它金属离子共存等问题,影响出水的再利用,本实用新型主要 针对经过处理后的低浓度含汞废水,有针对性地组合了各种技术,能够进一步降低含汞废 水中金属离子和有机物浓度,得到生化营养液和纯水,纯水用于其它工艺用水,实现了含汞 废水的零排放和再利用,既保护了水环境,又节约了水资源,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,可用于氯乙烯行业含汞废水的深度处理和再利 用中。
附图说明
[0031]图1.本实用新型的含汞废水深度处理零排系统的结构示意图。
[0032]图2.本实用新型的含汞废水深度处理零排系统的使用工艺流程图。
[0033]附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示:
[0034] I-真空精馏塔,2_气体冷凝器,3-氧化反应器,4-臭氧发生器,5-超滤膜过滤器,6-纳滤膜过滤器,7-电渗析反应器,S-反渗透膜过滤器,9_声波蒸馏器
具体实施方式
[0035]下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。
[0036] 实施例1
[0037]在山东省茌平县,信发化工采用本实用新型中的深度处理零排系统对经过处理后 的含汞废水进行了深度处理和再利用。
[0038] 1、经过处理后含汞废水指标
[0039]信发化工电石法生产聚氯乙烯树脂过程中产生的含汞废水经过沉淀、过滤和吸附 等组合工艺处理后汞含量低于lppb,pH介于6〜9之间,含盐量10%左右,其中以氯化钠为 主,约占盐量的95%以上,还有阴离子(硫酸根、硝酸根、碳酸氢根和碳酸根离子)和阳离子 (铜、铁、钙、铝及微量汞)等,其中氯离子浓度约为30g/L,硫酸根离子浓度约为600mg/L。还 含有乙炔、氯乙烯、甚至前端渗漏过来的聚丙烯酰胺等有机物,C㈤约为200mg/L,悬浮物和 浊度相对较低。
[0040] 2、深度处理工艺条件
[0041]深度处理零排系统的结构示意图和使用工艺流程图如图1和2所示。系统包括真空 精馏塔、气体冷凝器、氧化反应器、臭氧发生器、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、电渗析反应 器、反渗透膜过滤器和声波蒸馏器,所述的真空精馏塔、氧化反应器、超滤膜过滤器、纳滤膜 过滤器、电渗析反应器、反渗透膜过滤器之间按顺序依次通过管道连通,电渗析的浓水出口 与声波蒸馏器的进口相连,声波蒸馏器的淡水出口与反渗透膜过滤器的进口相连。
[0042]真空精馏塔用于分离含汞废水中的低沸点小分子有机物,包括但不局限于乙炔、 氯乙烯、乙烷等,臭氧发生器主要为氧化反应器提供臭氧,氧化反应器为搅拌鼓泡釜式气液 混合反应器,主要用于氧化降解含汞废水中的大分子有机物,超滤膜过滤器主要用于去除 大分子的有机物,纳滤膜过滤器主要用于去除二价金属离子和阴离子,电渗析反应器采用 均相膜,主要用于截留氯化钠和二价金属离子,反渗透膜过滤器主要用于截留残余氯化钠, 进一步净化出水,声波蒸馈器主要通过超声波的作用强化水分的蒸发。
[0043] 采用的深度处理和零排放步骤如下:
[0044]第一步,经过前期处理的低浓度含汞废水流入真空精馏塔,低沸点有机物挥发,经 气体冷凝器冷却后变为生化营养液;第二步,精镏剩余含汞废水进入氧化反应器,废水从反 应器上部流入,臭氧发生器生成的臭氧从反应器底部通入;第三步,氧化后的废水进入超滤 膜过滤器,截留的浓液变为生化营养液,淡水进入纳滤膜过滤器,截留的浓液变为生化营养 液;第四步,通过纳滤膜过滤器获得的淡水进入电渗析反应器,电渗析浓液进入声波蒸馏 器,电渗析淡水和声波蒸馏淡水进入反渗透膜过滤器,声波蒸馏器得到的浓液作为浓盐水 用于化盐;第五步,反渗透过滤器截留的浓液变为生化营养液,反渗透出水作为纯水,并用 作其它工艺用水。臭氧发生器采用空气作为氧气来源,生产能力为2.5kg/h,臭氧通过微孔 曝气的形式注入含汞废水中。深度处理过程持续进水、持续出水,运行流量在7.5m3/h。
[0045] 各工序得到的生化营养液投入厂区内的生化反应池中强化污水处理厂的生化处 理效果。反渗透出水主要用于乙炔发生器用水、次氯酸钠配置用水、循环水补水等。超声蒸 馏出水浓液用于化盐。
[0046] 3、应用结果:
[0047]信发化工的含汞废水深度处理系统平均每小时可处理7.5m3含汞废水。按照上述 工艺条件,进行含汞废水深度处理零排放试车操作,测定各工艺出口的有机物和阴阳离子 的含量、C0D、含盐量等指标。
[0048] 经过数据统计显示,经过真空精馏和氧化处理后废水的C0D含量低于2〇mg/L,说明 有机污染物得到有效去除;依次经过超滤、纳滤处理后,出水的硫酸根离子的含量小于5mg/ L,说明得到很好的去除;依次经过超滤、纳滤、电渗析和反渗透后得到的纯水的氯离子含量 小于3mg/L,氯离子得到明显去除,硫酸根离子的含量小于5mg/L,也得到很好的去除。将纯 水应用于乙炔发生器后没有引发对设备额腐蚀问题,而且利用发生器排放的渣浆制造的水 泥强度良好,另外,经过声波蒸馏得到的浓液中氯化钠浓度约为60%,并将这部分浓液用于 化盐,没有引发电压、电流上升,堵塞或损毁离子膜等现象。除被再利用的水之外,其他浓缩 液被用作生化营养液添加入厂区内的生化反应池中,结果表明,营养液并没有对生化反应 造成不良影响,反之,促进了生化反应的进行。综上,采用该系统后,化工厂的含汞废水的回 收率达到100%,实现了含汞废水的零排放。实施例证明本实用新型的系统非常适合含汞废 水的深度处理和零排放处理,实现废水资源化和能源化的高效利用,具有显著社会效益和 环境效益。
[0049]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技 术人员,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和补充,这些改进和补充 也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1. 氯乙烯行业含汞废水深度处理零排系统,其特征在于,包括真空精馏塔、气体冷凝 器、氧化反应器、臭氧发生器、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、电渗析反应器、反渗透膜过滤 器和声波蒸馏器,其中真S精馈塔、氧化反应器、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器、电渗析反应 器、反渗透膜过滤器之间按顺序依次通过管道连通,所述的真空精馏塔的挥发物出口与气 体冷凝器的进口相连,所述的臭氧发生器的臭氧出口与氧化反应器底部的臭氧进口相连, 所述的电渗析反应器的浓水出口与声波蒸馏器的进口相连,所述的声波蒸馏器的淡水出口 与反渗透膜过滤器的进口相连。
2. 根据权利要求1所述的氯乙烯行业含汞废水深度处理零排系统,其特征在于,所述的 氧化反应器为气液混合反应器。
3. 根据权利要求2所述的氯乙烯行业含汞废水深度处理零排系统,其特征在于,所述的 氧化反应器为搅拌鼓泡釜式气液混合反应器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CZ308148B6 (cs) * 2018-11-16 2020-01-22 Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu

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AT521985A2 (de) * 2018-11-16 2020-06-15 Ustav Chemickych Procesu Av Cr V V I Verfahren zur Isolierung von Quecksilber aus der Lösung sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
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