鄧傳東 張 揚(yáng)

宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司

粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣廢水一體化治理探究

鄧傳東 張 揚(yáng)

宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司

本文探究用粘膠纖維生產(chǎn)中原液壓榨產(chǎn)生廢堿液吸收酸站產(chǎn)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(dá)到去除酸性廢水中Zn2+，H2S和CS2氣體，同時(shí)廢堿液得到利用，使廢水和氣體排放均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

廢氣；廢水；一體化治理；達(dá)標(biāo)排放

1 前言

粘膠纖維的生產(chǎn)過程中，使用燒堿、CS2、硫酸鋅等化工原料。同時(shí)產(chǎn)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(nèi)外均無經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一體化解決方法進(jìn)行治理。采用的均為廢氣、廢水治理兩條獨(dú)立的系統(tǒng)。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)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(zhì)吸收處理，結(jié)合粘膠纖維的生產(chǎn)特點(diǎn)，粘膠原液工序產(chǎn)生大量的壓榨廢堿，且堿濃高達(dá)200g/l以上，利用此部分廢堿吸收硫化氫廢氣，化學(xué)反應(yīng)方程式：

在PH＞13時(shí)，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(qiáng)堿環(huán)境下生成亮紅色的硫代碳酸鈉(Na2CS3)，其化學(xué)反應(yīng)方程式：

2.1.3 硫化鈉除去廢水中二價(jià)鋅離子原理

Na2S中硫離子與酸性廢水中Zn2+反應(yīng)，生成溶度積小的難溶硫化鋅沉淀，進(jìn)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(luò)合物，顯然，它們的生成條件和存在狀態(tài)與溶液PH值有直接關(guān)系。當(dāng)pH＜10.2時(shí)，Zn(OH)2(S固態(tài)相)的溶解度隨pH值升高而降低；當(dāng)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(fù)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(yōu)沉淀區(qū)域內(nèi)，因此pH值控制在9～10時(shí)，[1]利用沉淀反應(yīng)使廢水中的有害物質(zhì)Zn2SO4轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而與污水分離。加入石灰乳將鋅離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅沉淀(在18～20C°時(shí)其溶度積為Ks=1.8×10-14)。在中和池加入來至廢氣吸收系統(tǒng)的Na2S，將酸性廢水中的Zn2+轉(zhuǎn)化為溶度積小的難溶ZnS沉淀(在18C°時(shí)其溶度積為Ks=1.2×10-23)。[2]使Zn2+沉淀較完全。其化學(xué)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(huán)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(jìn)入，并逐盤溢流而下。

B.廢氣從風(fēng)道由風(fēng)機(jī)送入吸收罐底部以環(huán)管曝氣形式進(jìn)入。

C.廢堿液與廢氣在吸收罐內(nèi)充分混合，使硫化氫與廢堿液中的氫氧化鈉充分反應(yīng)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(fēng)機(jī)，送入酸站排風(fēng)體系經(jīng)排氣塔進(jìn)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(nèi)的吸收液一部分采用回流的形式與補(bǔ)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(dá)到飽和時(shí)，進(jìn)入硫化鈉收集槽。

副產(chǎn)物硫化鈉用于沉淀法去除廢水中Zn2+試驗(yàn)：

A.選擇在中和池前加入，此時(shí)的PH值由2逐步調(diào)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(diǎn)選擇在污水處理場均質(zhì)池后中和池前(如圖2)，采用加石灰乳來中和調(diào)節(jié)攪拌均勻后的酸性廢水pH，同時(shí)加入硫化鈉。通過對pH的控制調(diào)節(jié)，將酸性廢水中的Zn2+析出、混凝，同時(shí)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(jī)懸浮物，進(jìn)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(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

試驗(yàn)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(bǔ)充。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)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(zhì)量指標(biāo)完全達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-1993)表2中標(biāo)準(zhǔn)限值。

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

4 效果分析

實(shí)驗(yàn)研究表明，粘膠纖維生產(chǎn)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(wěn)定高于99.5%，二硫化碳去除率高于98.5%；廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)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(jì)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(yùn)；含Zn2+廢水需用的硫化鈉外購。利用一體化技術(shù)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(yīng)副產(chǎn)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(shí)施結(jié)果證明，廢水處理后鋅離子穩(wěn)定達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求排放。即治理后水中含鋅濃度為小于2mg/l。

5 結(jié)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(chǎn)物硫化鈉溶液與含鋅酸性含鋅廢水中二價(jià)鋅離子的反應(yīng)，將水體中有害的二價(jià)鋅離子轉(zhuǎn)化為易于治理的固相硫化鋅，在技術(shù)上是完全可行且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。實(shí)現(xiàn)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(shù)和低成本污水處理工藝技術(shù)[3]。

[1]現(xiàn)代水處理技術(shù)[M]，馮敏編，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年7月

[2]蘭氏化學(xué)手冊[M]，[美]J.A.迪安，魏俊發(fā)著，科學(xué)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(xué)工業(yè)出版社，2008年7月

鄧傳東，生于1963年11月，男，現(xiàn)供職單位宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司，高級工程師，EMBA碩士研究生學(xué)位，化工化纖研究方向。