張 浩，胡 丹，楊 松，吳 浩

（湖北匯富納米材料股份有限公司，湖北宜昌 443000）

氣相法白炭黑是利用四氯化硅或甲基三氯硅烷等硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解制得原生粒子，原生粒子粒徑在7～40nm。原生粒子經(jīng)聚集碰撞后形成微米級(jí)的聚集體，聚集體與高溫水解生成的廢氣一起進(jìn)入高效分離器進(jìn)行氣固分離。從高效分離器頂部出來的廢氣再進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)。HCl、Cl2和夾帶的少量SiO2的尾氣，與噴淋液在填料塔中進(jìn)行逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，尾氣中的HCl氣體在水溶液中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cl2，HCl氣體經(jīng)過三級(jí)逆流吸收，液體上方的HCl的飽和蒸汽壓幾乎為零，得到濃度30%的副產(chǎn)品鹽酸；為了達(dá)到零排放以及進(jìn)一步吸收副反應(yīng)產(chǎn)生的C12，采用一定濃度的離子堿吸收剩余的HCl和C12，最后得到的即為次氯酸鈉廢水。該廢水中含有較高濃度的氯化鈉以及少量的游離氯和二氧化硅顆粒，此類廢水對(duì)環(huán)境危害較大，需要進(jìn)行處理后方能排放或回用。為了解決NaClO廢水問題，本文進(jìn)行了相關(guān)處理方案的研究與設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)水量

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)水量

目前生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為80t/d。根據(jù)調(diào)查及水質(zhì)分析結(jié)果，水質(zhì)情況參數(shù)詳細(xì)情況見表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)水量表

1.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)水量

本項(xiàng)目生產(chǎn)廢水的處理要求為：

分解廢水中的游離氯，使其濃度達(dá)到較低的數(shù)值；

分離出廢水中膠體硅及懸浮物。

廢水滿足上述要求后回用于生產(chǎn)，具體水質(zhì)水量情況見表2。

表2 設(shè)計(jì)排水水質(zhì)水量表

2 工藝設(shè)計(jì)

湖北匯富納米材料有限公司10 000t/a氣相法二氧化硅產(chǎn)品，該產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氯氣廢氣，用液堿吸收產(chǎn)水次氯酸鈉廢水，此類廢水外排對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重污染，同時(shí)廢水含有較高鹽分，也具有一定回收價(jià)值，為了解決此問題，公司建立了一套光催化+過氧化氫還原處理次氯酸鈉廢水工藝。廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 次氯酸鈉廢水處理工藝流程圖

工藝流程：次氯酸鈉廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池收集后，通過水泵將廢水泵入光催化分解器，在紫外光照射的條件下，加快廢水中的次氯酸鈉分解；經(jīng)過光催化分解器去除大量次氯酸鈉的廢水在自流作用下進(jìn)入還原反應(yīng)池，在過氧化氫參與的情況下，殘余的次氯酸鈉被還原，生成NaCl、水和O2；經(jīng)過光照分解，還原之后的次氯酸鈉廢水通過水泵提升進(jìn)入陶瓷膜過濾裝置濾掉膠體、懸浮物、顆粒雜質(zhì)SiO2和濁度等；通過正常反洗、CBE化學(xué)清洗，清洗掉膜表面污堵，恢復(fù)膜的通量。

光催化分解有機(jī)、無機(jī)污染物是當(dāng)今公認(rèn)的最前沿最有效的處理技術(shù)，光催化分解反應(yīng)器成功解決了光催化技術(shù)的工業(yè)化運(yùn)用難題。由于本項(xiàng)目廢水中次氯酸鈉的含量較高，常規(guī)方法使其完全分解需要較長(zhǎng)的時(shí)間和場(chǎng)所，且該廢水揮發(fā)之后會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，很難用常規(guī)方法處理，所以我方采用組合式催化法進(jìn)行處理。組合式光催化氧化法是利用UV照射系統(tǒng)，即在紫外光的照射下產(chǎn)生價(jià)帶空穴（h+）和導(dǎo)帶電子（e-）。其中價(jià)帶空穴是一種強(qiáng)氧化劑，而導(dǎo)帶電子是一種強(qiáng)還原劑。因此大多數(shù)有機(jī)物都能被光生載流子直接或間接地氧化或還原。同時(shí)表面的高活性的光生電子具有很強(qiáng)的還原能力，可以大大促進(jìn)次氯酸鈉分解。

3 調(diào)試處理情況

3.1 處理能力

處理能力3.0m3/h（24h處理量72m3/d），與設(shè)計(jì)值一致。原水進(jìn)入光催池。

3.2 游離氯處理效果

調(diào)試期間匯富車間來水游離氯6 000～8 000mg/L以上，經(jīng)過光催化處理后游離氯值明顯下降，同時(shí)可以看出光催化處理游離氯能力在2 000mg/L左右，去除有效氯是可行的（圖2）。

圖2 原水游離氯值與光催化后游離氯值比較

經(jīng)過光催化處理后的鹽水，投加一定比例過氧化氫，游離氯繼續(xù)分解，產(chǎn)水有效氯穩(wěn)定控制≤10mg/L。（圖3）

圖3 過氧化氫處理后游離氯值

3.3 其他指標(biāo) 水質(zhì)情況

原水與產(chǎn)水水質(zhì)對(duì)比見表3。

表3 原水與產(chǎn)水水質(zhì)對(duì)比表

3.4 匯富鹽水在實(shí)驗(yàn)電解槽運(yùn)行情況

取匯富淡鹽水作為化鹽水進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，其各項(xiàng)指標(biāo)分析結(jié)果如表4所示。

表4 電解實(shí)驗(yàn)用匯富鹽水各項(xiàng)指標(biāo)分析結(jié)果

具體操作流程如下：

（1）向匯富淡鹽水中加入車間用工業(yè)鹽，充分溶解后鹽水中NaCl含量為290～300g/L。

（2）利用陶瓷膜設(shè)備將溶解后飽和鹽水中的固體懸浮物去除掉，處理后的溶液利用螯合樹脂吸附溶液中的金屬離子，使金屬離子含量滿足進(jìn)實(shí)驗(yàn)電解槽的要求。

（3）最后將精制后的鹽水送實(shí)驗(yàn)電解槽進(jìn)行電解，監(jiān)測(cè)電解槽運(yùn)行過程中槽電壓長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本次實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)運(yùn)行方式，前期3組實(shí)驗(yàn)電解槽均使用生產(chǎn)上用精制鹽水，待電槽各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行穩(wěn)定后，將1#和2#電槽鹽水切換成上述處理后的鹽水，作為平行組，3#電槽繼續(xù)使用生產(chǎn)上用精制鹽水，作為對(duì)照組。

實(shí)驗(yàn)運(yùn)行趨勢(shì)圖如圖4所示。

圖4 電解槽槽電壓隨時(shí)間變化趨勢(shì)

從圖4可以看出，1#和2#電槽鹽水切換成匯富鹽水后，電解槽槽電壓未出現(xiàn)較大波動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)。

4 結(jié)束語

從近期調(diào)試情況來看，產(chǎn)水中各監(jiān)測(cè)指標(biāo)（游離氯、TOC、Ca2++Mg2+、Si等）均比較穩(wěn)定，游離氯及TOC含量均滿足離子膜電解要求，Si含量稍高，Ca2++Mg2+利用螯合樹脂處理后也能滿足電解要求。

此次利用匯富淡鹽水作為化鹽水，取用的匯富淡鹽水也具有代表性，各項(xiàng)分析指標(biāo)均在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)型離子膜電解實(shí)驗(yàn)，槽電壓運(yùn)行平穩(wěn)。經(jīng)過 4 個(gè)月的運(yùn)行，出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。