聚氯乙烯生產中含汞廢水資源化高效處理新技術的研究及應用

（天能化工有限公司，新疆石河子市，832000）魏 勇

目前，我國PVC生產工藝主要乙烯法和電石法兩種，由于我國“多煤、貧油、少氣”的能源結構，電石法PVC成為我國PVC工業發展的主流工藝。采用電石乙炔原料路線生產聚氯乙烯可以大大節省乙烯資源，對緩解我國石油短缺有著重要的作用，在今后相當長的時期內仍將占據主導地位。電石法PVC行業通常采用氯化汞作為催化劑，PVC生產過程中含汞廢水的危害已是行業共識，氯化汞在高溫下部分升華流失，隨反應氣經過水洗堿洗后產生含汞廢水。降低汞排放量是關系到行業發展的迫切任務，也是實現行業可持續健康發展的關鍵環節。

1 含汞廢水除汞方法介紹

目前含汞廢水除汞方法主要有活性炭吸附法、化學沉淀法、還原法和微生物法等，活性炭吸附法活性炭價格昂貴，再生過程復雜；還原法成本高，處理不徹底，還需結合其他工藝；離子交換法由于投資成本、運行維護等方面要求極高，也很難在大規模產水量的情況下應用；微生物生長的環境、反應條件及微生物優勢菌種的數量及競爭力等條件的約束，該法目前仍處于研究階段，無大規模應用工程等。因此，針對成分復雜、含鹽量大、汞污染濃度高的廢水，研究出一種技術先進、工藝成熟、運行穩定、經濟可行、消除污染的處理技術具有極大的實踐價值應用意義。

2 雙膜過濾+高效吸附除汞新工藝的研究

傳統除汞工藝中，通過添加工業硫化鈉，與汞離子生成硫化汞沉淀來達到去除汞的目的。由于硫化汞在水中微電離，為有效降低廢水中的汞濃度，需要10幾倍的過量加入硫化鈉來達到最佳處理效果。此方法雖去除了汞污染，但又帶入了硫污染。天能化工有限公司通過技術研發，通過雙膜過濾+高效吸附工藝，在不添加硫化鈉的情況下，去除廢水中的汞污染。

2.1 雙膜過濾新工藝的研究

含汞廢水主要來源于合成工段的堿洗廢水，經中和后，廢水中鹽含量較高，懸浮物較多，廢水中大部分汞以絡合物形式附著在懸浮物上。在不添加硫化鈉的前提下，公司研究采用膜過濾工藝來去除含汞廢水中懸浮物。由于廢水中鹽含量高，為保證通量，選用雙膜過濾工藝來去除含汞廢水中的懸浮物。微濾膜是用薄膜來進行表面過濾，孔隙多，過濾阻力低，有不粘性、本身摩擦系數低、易反沖等特地，可將絕大多數懸浮物阻于膜外。納濾膜其對二價和多價離子及分子量在200~1 000之間的有機物有較高的脫除性能，過程滲透壓低，水通量大，能有效截留懸浮物及汞絡合物。工藝設計整個過濾過程全自動連續進行。經雙膜過濾處理后，廢水中含汞量≤50ppb。

2.2 高效吸附新工藝的研究

雙膜過濾的出水中，通過高效吸附工藝處理廢水中剩余的含汞物質。主要通過吸附劑（特制活性樹脂）對含汞物質進行吸附，該吸附劑是一種黃色粉體顆粒狀物，具有三維網狀的內部空間結構，分子結構中含有氨基、酰胺基等能與汞發生螯合作用的官能團。該系列脫汞吸附材料對汞及其化合物表現出優異的吸附性能和獨特的吸附選擇性，對汞的吸附容量大，去除效率高，吸附性能幾乎不受水體中高的鹽分、高的有機物含量的影響，既可用于高濃度含汞廢水的有效處理，也可以用于低濃度含汞廢水的深度凈化。另外，由于這類脫汞吸附材料是由殼聚糖、黏土等自然資源原料制備而成，其生產成本相對較低，材料吸附飽和后可以脫附再生，重復使用性能好，廢水處理成本低。再生周期長，再生水回用至公司的觸媒生產裝置。經高效吸附工藝處理后，廢水中含汞量≤3ppb。（詳見圖1）

圖1 雙膜過濾+高效吸附除汞新工藝流程圖

3 UF+RO+多效蒸發達到零排放新工藝的研究

3.1 UF+RO組合新工藝的研究

經雙膜過濾+高效吸附工藝處理后，廢水中含汞量可達到≤3ppb，但廢水中含鹽量較高，無法回用，排放水去向是個難題。針對這一難題，天能化工有限公司通過技術研發，通過UF+RO+蒸發工藝，產水就近回用至母液水中水池，用作循環水補充水，蒸發殘渣收集后作為危險廢物處置，含汞廢水達到零排放。

針對廢水含鹽量較高的問題，采用RO工藝對廢水進行分離，為保證RO的通量，減少堵塞，減少清洗次數，選用UF工藝作為RO的前置處理工藝。UF是利用膜的“篩分”作用進行分離的膜過程。在靜壓差的作用下，小于膜孔的粒子通過膜，大于膜孔的粒子則被阻攔在膜的表面上，使大小不同的粒子介以分離，其過濾精度高，因而膜孔更小。UF主要從液相物質中分離大分子物質、膠體分散液以及乳液。采用先與合適的大分子結合的方法也可以從水溶液中分離金屬離子、可溶性溶質和高分子物質，以達到凈化、濃縮的目的。

如圖2所示，RO反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術。RO反滲透膜孔徑小至納米級，在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。根據廢水的特性，RO工藝選用苦咸水膜作為RO工藝用膜，在UF工藝的保護下，RO工藝可長期高效運行，裝置產水率可達50%，產水用作循環水冷卻水，選用的UF+RO工藝具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優點。

圖2 UF+RO+多效蒸發新工藝流程圖

3.2 多效蒸發新工藝的研究

剩余的50%高鹽濃水通過二次高效吸附工藝吸附后，采用蒸發工藝進行處理，蒸發工藝需要大量蒸汽能源，為節約能源降低成本，采用多效蒸發工藝處理剩余的50%高鹽濃水。在多效蒸發工藝中，可將二次蒸汽當作加熱蒸汽，引入另一個蒸發器，只要后者蒸發室壓力和溶液沸點均較原來蒸發器中的為低，則引入的二次蒸汽即能起加熱熱源的作用。同理，第二個蒸發器新產生的新的二次蒸汽又可作為第三蒸發器的加熱蒸汽。這樣，每一個蒸發器即稱為一效，將多個蒸發器連接起來一同操作，即組成一個多效蒸發系統。加入生蒸汽的蒸發器稱為第一效，利用第一效二次蒸汽加熱的稱為第二效，依此類推。產生循環利用，于多次重復利用了熱能，顯著地降低了熱能耗用量，這樣大大降低了成本，也增加了效率。

4 結束語

本項目在不添加硫化鈉的情況下有效去除廢水中的汞，工藝控制簡單，自動化程度高。吸附劑填裝、更換簡單方便、易操作、可再生。除汞效果明顯，廢水中含汞量可達到≤3ppb。同時有效去除廢水中的鹽含量，產水回收利用，多效蒸發工藝節約蒸汽，運行成本低，工藝控制簡單，自動化程度高，含汞廢水達到零排放，變廢為寶，循環利用。