高含盐含汞废水零排放工艺选择

舒 晨，谷正凤，张 苛

（1.湖北宜化集团，湖北 宜昌443000；2.辽宁方大工程设计有限公司，辽宁 葫芦岛125000；3.湖北景深安全技术有限公司，湖北 宜昌443000）

宜化集团内部含汞废水经专用装置处理后，其含汞指标均已达标，但在本系统内回用中发现此回收水中含盐量高，易堵塞转化净化系统，致生产频繁出现减量现象，严重时甚至要停车处理。为保证生产正常，同时满足环保零排放要求，必须解决含汞废水中高含盐问题。

1 工艺选择

目前国内氯碱公司在经过除汞装置处理后，除部分回用外，另一部分则外送污水处理或回化盐工序或达标后混合排放，以避免高盐连续富集。但以上方法均不能达到该装置系统内完全零排放的要求。

关于高含盐废水的处理技术，目前通常采用的方法主要包括：生物法、膜法、焚烧法和蒸发脱盐法等。正常情况下，在盐度小于2 g/L 条件下，可以通过生物法处理含盐污水。但在盐组分大于2 g/L 时，因（1）盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；（2）高含盐情况下因盐析作用而使菌种活性降低；（3）高氯离子浓度对菌种有毒害作用。为此，高含盐废水的生物处理需要进行稀释，处理量会大量增加。目前氯碱企业中高含盐含汞废水经除汞处理循环使用后含盐在30～90 g/L 波动，集中在40～60 g/L，如长期未外排，则含盐可高达100～200 g/L。使用生物法明显不可行。而膜法和焚烧法，也均因成本高，技术要求高，目前在氯碱企业没有应用。

最经济有效的方案是采用蒸发方案。新疆宜化和青海宜化将该部分水进行蒸发处理，析盐后进行离心脱水，将此部分脱除高盐后的水返回VCM 转化装置重新利用，然后形成新的废水，进入除汞系统内通过化学反应、膜处理、树脂深度脱汞等工序，最终将微量汞转变为废渣通过压滤出系统，并同废汞触媒一起由有资质单位回收利用，冷凝液则完全回用于转化VCM 系统。离心机脱除的盐则全部回收使用，离心母液部分回三效强制蒸发器中作为晶种，部分回蒸发预中和池，与除汞装置来水混合升温后进行再蒸发。实现高盐含汞废水在转化系统内全循环、零排放。

2 实施方案

正常流量2～5 m3/h 情况下，从生产装置所取的高含盐废水样品，分析结果见表1。

表1 含盐废水样品分析数据表

从表1 可以看出，此类废水具有流量小、含盐量高、含盐量波动大等特点。

选择含盐废水蒸发时，有采用MVR 蒸发器或者多效蒸发器2 种选择。前者节约蒸汽，但投资高出50%以上。考虑到新疆等区域蒸汽成本低，故采用三效混合蒸发工艺，降膜与强制循环相结合工艺，将此部分水进行蒸发后，析出其内盐分，然后进行离心脱水，达到回用到净化系统不堵塔的目的。

详细流程：采用硫化法处理后的废水经预热后进入第一效降膜蒸发装置，采用蒸汽作为热源，一效蒸发产生二次蒸汽作为二效降膜蒸发的热源，二效蒸发产生的二次蒸汽作为三效强制蒸发的热源，所有冷凝水回用，原料废水通过一、二效蒸发后在第三效蒸发器内继续蒸发，氯化钠浓缩至过饱和而结晶，经离心分离后得到固体氯化钠、离心母液返回蒸发系统继续蒸发。

前两效采用降膜蒸发，主要是考虑此部分含盐废水虽然含盐量高，但还远没有达到饱和盐水浓度（300～320 g/L），为提高处理速度、减少投资，工艺上要求首先快速浓缩含盐废水，而降膜蒸发具有传热效率高、物料在每根管内成膜状蒸发，料液加热时间非常短等主要特点。故考虑将前两效设计为降膜蒸发，第三效选择强制蒸发器，是因为强制蒸发过程不在加热表面而是在分离器中进行，因此，接近饱和的盐水在列管中结壳和沉淀产生的结垢现象被降低到最低限度，且物料通过大流量的循环泵输送到列管式加热器内，经加热后进入分离器蒸发分离，集中产量高，析盐分离快。通过“降膜+强制循环组合”，先用降膜浓缩，然后强制循环结晶，效率事半功倍，同时降低运行成本和节省投资。此流程可实现无人值守、操作方便、劳动强度低。

单套装置正常处理废水能力5 m3/h。其操作弹性为60%～110%。主要设备选型表见表2。

表2 主要设备选型表

3 开车运行情况

该公司在新疆宜化和青海宜化先后建成了2 套装置，均一次性开车成功。经过最初5.0～5.5 m3/h 运行，系统水质优化后，用水量也得到了有效下降，目前，系统只需用2～4 m3/h 水即能满足生产需求，装置的性能指标可完全得到保证。

3.1 成品盐指标

蒸发盐达到产品回用要求。NaCl 96%～98%；水分2%～4%；水不溶物＜0.1%。

3.2 蒸发回用水指标

蒸发后的回水含NaCl 为0.02 g/L，含汞为0.10～0.02 ug/L。现该部分水已全部回用，因含盐量低，整个系统循环用水质量明显好转，运行一年多来，再无堵塞现象发生。

3.3 主要工艺参数

通过控制各效温度、浓度、压力来调整生产负荷。正常情况下一效温度为110～115 ℃，压力为95～110 kPa；二效温度为102～105 ℃，压力为0～15 kPa；三效温度为61～65 ℃，压力为-71～-80 kPa；全部达到自控运行。

3.4 开车经验

（1）为保证装置完好性，降膜蒸发器应选用钛材，强制循环蒸发器可选用316L 材质，管线选用SS304。

（2）可将离心母液部分回用于强制循环蒸发器，作为晶种，但进液管阀门位置拟最大程度靠近分离部位，减少堵管现象。

（3）首效前加装换热器，提高入料温度。

（4）每2 个月定期对蒸发器和冷凝器进行清水循环清洗。

（5）水环真空泵用软水进行循环冷却，减少腐蚀，提高真空度。

（6）安装金属网除沫器，提高分离罐分离效率，并定期清洗除沫器，可提高蒸发器能效比。

3.5 主要消耗与效益

装置主要消耗为蒸汽，蒸汽消耗约为0.8～1.2 t/h（视含盐量变化），日产盐量2～5 t（未来预计可降到1.0～2.0 t）。耗电为12 kW。考虑回收水效益，平均吨水处理成本约八九元，因总水量小，年运行成本在三四十万左右。（宜化有自产蒸汽和自发电，成本较低）。

达到环评的要求，不必再为此进行停车整改，不必交废水排放罚款。减少了因碱塔堵塞而引起的系统波动。产能30 万t/a 的公司年可有效提高PVC 产量约2 400 t。

4 结语

通过“降膜+强制循环组合”蒸发法对高盐含汞废水进行处理，使高盐含汞废水在氯碱生产VCM转化系统内全循环，解决了回用废水堵塞净化系统的难题，实现了“零排放”，同时也降低了运行成本。