聚氯乙烯生产中含汞废水资源化高效处理新技术的研究及应用

（天能化工有限公司，新疆石河子市，832000）魏 勇

目前，我国PVC生产工艺主要乙烯法和电石法两种，由于我国“多煤、贫油、少气”的能源结构，电石法PVC成为我国PVC工业发展的主流工艺。采用电石乙炔原料路线生产聚氯乙烯可以大大节省乙烯资源，对缓解我国石油短缺有着重要的作用，在今后相当长的时期内仍将占据主导地位。电石法PVC行业通常采用氯化汞作为催化剂，PVC生产过程中含汞废水的危害已是行业共识，氯化汞在高温下部分升华流失，随反应气经过水洗碱洗后产生含汞废水。降低汞排放量是关系到行业发展的迫切任务，也是实现行业可持续健康发展的关键环节。

1 含汞废水除汞方法介绍

目前含汞废水除汞方法主要有活性炭吸附法、化学沉淀法、还原法和微生物法等，活性炭吸附法活性炭价格昂贵，再生过程复杂；还原法成本高，处理不彻底，还需结合其他工艺；离子交换法由于投资成本、运行维护等方面要求极高，也很难在大规模产水量的情况下应用；微生物生长的环境、反应条件及微生物优势菌种的数量及竞争力等条件的约束，该法目前仍处于研究阶段，无大规模应用工程等。因此，针对成分复杂、含盐量大、汞污染浓度高的废水，研究出一种技术先进、工艺成熟、运行稳定、经济可行、消除污染的处理技术具有极大的实践价值应用意义。

2 双膜过滤+高效吸附除汞新工艺的研究

传统除汞工艺中，通过添加工业硫化钠，与汞离子生成硫化汞沉淀来达到去除汞的目的。由于硫化汞在水中微电离，为有效降低废水中的汞浓度，需要10几倍的过量加入硫化钠来达到最佳处理效果。此方法虽去除了汞污染，但又带入了硫污染。天能化工有限公司通过技术研发，通过双膜过滤+高效吸附工艺，在不添加硫化钠的情况下，去除废水中的汞污染。

2.1 双膜过滤新工艺的研究

含汞废水主要来源于合成工段的碱洗废水，经中和后，废水中盐含量较高，悬浮物较多，废水中大部分汞以络合物形式附着在悬浮物上。在不添加硫化钠的前提下，公司研究采用膜过滤工艺来去除含汞废水中悬浮物。由于废水中盐含量高，为保证通量，选用双膜过滤工艺来去除含汞废水中的悬浮物。微滤膜是用薄膜来进行表面过滤，孔隙多，过滤阻力低，有不粘性、本身摩擦系数低、易反冲等特地，可将绝大多数悬浮物阻于膜外。纳滤膜其对二价和多价离子及分子量在200~1 000之间的有机物有较高的脱除性能，过程渗透压低，水通量大，能有效截留悬浮物及汞络合物。工艺设计整个过滤过程全自动连续进行。经双膜过滤处理后，废水中含汞量≤50ppb。

2.2 高效吸附新工艺的研究

双膜过滤的出水中，通过高效吸附工艺处理废水中剩余的含汞物质。主要通过吸附剂（特制活性树脂）对含汞物质进行吸附，该吸附剂是一种黄色粉体颗粒状物，具有三维网状的内部空间结构，分子结构中含有氨基、酰胺基等能与汞发生螯合作用的官能团。该系列脱汞吸附材料对汞及其化合物表现出优异的吸附性能和独特的吸附选择性，对汞的吸附容量大，去除效率高，吸附性能几乎不受水体中高的盐分、高的有机物含量的影响，既可用于高浓度含汞废水的有效处理，也可以用于低浓度含汞废水的深度净化。另外，由于这类脱汞吸附材料是由壳聚糖、黏土等自然资源原料制备而成，其生产成本相对较低，材料吸附饱和后可以脱附再生，重复使用性能好，废水处理成本低。再生周期长，再生水回用至公司的触媒生产装置。经高效吸附工艺处理后，废水中含汞量≤3ppb。（详见图1）

图1 双膜过滤+高效吸附除汞新工艺流程图

3 UF+RO+多效蒸发达到零排放新工艺的研究

3.1 UF+RO组合新工艺的研究

经双膜过滤+高效吸附工艺处理后，废水中含汞量可达到≤3ppb，但废水中含盐量较高，无法回用，排放水去向是个难题。针对这一难题，天能化工有限公司通过技术研发，通过UF+RO+蒸发工艺，产水就近回用至母液水中水池，用作循环水补充水，蒸发残渣收集后作为危险废物处置，含汞废水达到零排放。

针对废水含盐量较高的问题，采用RO工艺对废水进行分离，为保证RO的通量，减少堵塞，减少清洗次数，选用UF工艺作为RO的前置处理工艺。UF是利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。在静压差的作用下，小于膜孔的粒子通过膜，大于膜孔的粒子则被阻拦在膜的表面上，使大小不同的粒子介以分离，其过滤精度高，因而膜孔更小。UF主要从液相物质中分离大分子物质、胶体分散液以及乳液。采用先与合适的大分子结合的方法也可以从水溶液中分离金属离子、可溶性溶质和高分子物质，以达到净化、浓缩的目的。

如图2所示，RO反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术。RO反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。根据废水的特性，RO工艺选用苦咸水膜作为RO工艺用膜，在UF工艺的保护下，RO工艺可长期高效运行，装置产水率可达50%，产水用作循环水冷却水，选用的UF+RO工艺具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

图2 UF+RO+多效蒸发新工艺流程图

3.2 多效蒸发新工艺的研究

剩余的50%高盐浓水通过二次高效吸附工艺吸附后，采用蒸发工艺进行处理，蒸发工艺需要大量蒸汽能源，为节约能源降低成本，采用多效蒸发工艺处理剩余的50%高盐浓水。在多效蒸发工艺中，可将二次蒸汽当作加热蒸汽，引入另一个蒸发器，只要后者蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中的为低，则引入的二次蒸汽即能起加热热源的作用。同理，第二个蒸发器新产生的新的二次蒸汽又可作为第三蒸发器的加热蒸汽。这样，每一个蒸发器即称为一效，将多个蒸发器连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发系统。加入生蒸汽的蒸发器称为第一效，利用第一效二次蒸汽加热的称为第二效，依此类推。产生循环利用，于多次重复利用了热能，显著地降低了热能耗用量，这样大大降低了成本，也增加了效率。

4 结束语

本项目在不添加硫化钠的情况下有效去除废水中的汞，工艺控制简单，自动化程度高。吸附剂填装、更换简单方便、易操作、可再生。除汞效果明显，废水中含汞量可达到≤3ppb。同时有效去除废水中的盐含量，产水回收利用，多效蒸发工艺节约蒸汽，运行成本低，工艺控制简单，自动化程度高，含汞废水达到零排放，变废为宝，循环利用。