粘膠纖維生產中廢氣廢水一體化治理探究

鄧傳東 張 揚

宜賓絲麗雅集團有限公司

粘膠纖維生產中廢氣廢水一體化治理探究

鄧傳東 張 揚

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本文探究用粘膠纖維生產中原液壓榨產生廢堿液吸收酸站產生的含H2S氣體的廢氣，生成Na2S，再利用Na2S的S2-與酸性廢水中的Zn2+作用，生成ZnS沉淀，達到去除酸性廢水中Zn2+，H2S和CS2氣體，同時廢堿液得到利用，使廢水和氣體排放均符合國家標準。

廢氣；廢水；一體化治理；達標排放

1 前言

粘膠纖維的生產過程中，使用燒堿、CS2、硫酸鋅等化工原料。同時產生廢堿、H2S和CS2氣體及含鋅酸性廢水，既污染空氣又污染水體。國內外均無經濟實用的一體化解決方法進行治理。采用的均為廢氣、廢水治理兩條獨立的系統。

2 試驗

2.1 試驗原理

2.1.1 廢堿吸收廢氣中硫化氫的原理

工藝廢氣中硫化氫由于是一種弱酸，用堿性物質吸收處理，結合粘膠纖維的生產特點，粘膠原液工序產生大量的壓榨廢堿，且堿濃高達200g/l以上，利用此部分廢堿吸收硫化氫廢氣，化學反應方程式：

在PH＞13時，H2S↑+2NaOH = Na2S+2H2O

2.1.2 廢堿吸收廢氣中二硫化碳的原理

CS2具有弱酸性，在強堿環境下生成亮紅色的硫代碳酸鈉(Na2CS3)，其化學反應方程式：

2.1.3 硫化鈉除去廢水中二價鋅離子原理

Na2S中硫離子與酸性廢水中Zn2+反應，生成溶度積小的難溶硫化鋅沉淀，進入污泥除去。污水中Zn2+很容易生成氫氧化物沉淀及各種羥基絡合物，顯然，它們的生成條件和存在狀態與溶液PH值有直接關系。當pH＜10.2時，Zn(OH)2(S固態相)的溶解度隨pH值升高而降低；當pH＞10.2，Zn(OH)2(S)的溶解度隨PH值升高而增大。采用氫氧化物沉淀法，廢水處理中，共存離子體系十分復雜，影響氫氧化物沉淀的因素很多，必須控制PH值，保持在最優沉淀區域內，因此pH值控制在9～10時，[1]利用沉淀反應使廢水中的有害物質Zn2SO4轉化為氫氧化物沉淀而與污水分離。加入石灰乳將鋅離子轉化為氫氧化鋅沉淀(在18～20C°時其溶度積為Ks=1.8×10-14)。在中和池加入來至廢氣吸收系統的Na2S，將酸性廢水中的Zn2+轉化為溶度積小的難溶ZnS沉淀(在18C°時其溶度積為Ks=1.2×10-23)。[2]使Zn2+沉淀較完全。其化學式如下所示：

3 中試

3.1 中試廢氣處理能力：6000米3/天(氣體濃度為：二硫化碳：6～8g/m3；硫化氫：60～80g/m3)；含 Zn2+廢水處理能力：25000米3/天，Zn2+ 濃度為：30～50mg/l。

工藝簡述：

利用廢堿液吸收廢氣中硫化氫階段：

A.廢堿液從廢堿循環罐將廢堿液連接至廢氣吸收罐，廢堿液采取噴流的形式從吸收罐頂部進入，并逐盤溢流而下。

B.廢氣從風道由風機送入吸收罐底部以環管曝氣形式進入。

C.廢堿液與廢氣在吸收罐內充分混合，使硫化氫與廢堿液中的氫氧化鈉充分反應生成硫化鈉或硫氫化鈉并溶解于廢堿中，殘余的二硫化碳和硫化氫尾氣，從罐頂出口由尾氣排風機，送入酸站排風體系經排氣塔進行高空排放。

恒定吸收過程中廢氣與廢堿液的氣液比：

在吸收罐內的吸收液一部分采用回流的形式與補加的廢堿液一起從頂端噴入。通過廢堿液殘留堿含量，判定吸收液中的Zn2+濃度達到飽和時，進入硫化鈉收集槽。

副產物硫化鈉用于沉淀法去除廢水中Zn2+試驗：

A.選擇在中和池前加入，此時的PH值由2逐步調為9，廢水中的硫酸鋅與石灰乳液及硫化鈉分別生成氫氧化鋅、硫化鋅沉淀。并在以后的沉淀工藝中得到沉淀，固化。

B.硫化鈉的加入點選擇在污水處理場均質池后中和池前(如圖2)，采用加石灰乳來中和調節攪拌均勻后的酸性廢水pH，同時加入硫化鈉。通過對pH的控制調節，將酸性廢水中的Zn2+析出、混凝，同時生成的CaSO4也有一定的混凝作用，可混凝酸性廢水中剩余的有機懸浮物，進一步降低COD和SS。使投加絮凝劑PAM的作用效果更明顯。

3.2試驗數據與結論

試驗中：吸收液的含堿濃度確定為210克/升，氣液比為100：1，即堿液噴淋量為1.67m3/min，不足部分由回流堿液補充。

從實驗數據，進一步論證了硫化氫的去除率大于99%，二硫化碳的去除率也大于98%，其出口尾氣排放質量指標完全達到《惡臭污染物排放標準》(GB14554-1993)表2中標準限值。

硫化鈉對酸性含鋅廢水中Zn+2的去除率大于99%，達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準，即Zn+2≤2mg/l。

4 效果分析

實驗研究表明，粘膠纖維生產中工藝廢氣和酸性含鋅廢水獲得了有效的治理，極大的降低了工藝廢氣中的硫化氫和二硫化碳排放，硫化氫去除率穩定高于99.5%，二硫化碳去除率高于98.5%；廢水穩定達標排放。

4.1 廢氣(硫化氫、二硫化碳)的減排

每天可減少硫化氫排放1.858噸、二硫化碳0.153噸，硫化氫和二硫化碳共計減排2.011噸。

4.2 廢堿液的利用

原液壓榨工序廢堿液原來的處理方式：含量10%原液廢堿液外運；含Zn2+廢水需用的硫化鈉外購。利用一體化技術后這些化工料均可自供。

A.廢堿液直接利用

年消耗廢堿液量1835.844噸。

B.廢氣和廢堿液反應副產物硫化鈉的利用

日處理酸性含鋅廢水1.2噸/天，需用硫化鈉1.44噸/天。

4.3 酸性含鋅廢水鋅離子減排

通過中試的實施結果證明，廢水處理后鋅離子穩定達到國家標準要求排放。即治理后水中含鋅濃度為小于2mg/l。

5 結論

利用粘膠原液壓榨廢堿液吸收酸站工藝廢氣工藝，將副產物硫化鈉溶液與含鋅酸性含鋅廢水中二價鋅離子的反應，將水體中有害的二價鋅離子轉化為易于治理的固相硫化鋅，在技術上是完全可行且經濟實用。實現了廢物資源化，減量化，廢物再利用，找到了一種全新的治理廢氣廢水的技術和低成本污水處理工藝技術[3]。

[1]現代水處理技術[M]，馮敏編，化學工業出版社，2008年7月

[2]蘭氏化學手冊[M]，[美]J.A.迪安，魏俊發著，科學出版社，2003年5月出版

[3]低成本污水處理教程[M]，[比]D.Xanthoulis等著，王成端譯校，化學工業出版社，2008年7月

鄧傳東，生于1963年11月，男，現供職單位宜賓絲麗雅集團有限公司，高級工程師，EMBA碩士研究生學位，化工化纖研究方向。