烧碱生产中废水的综合利用

烧碱生产中废水的综合利用
摘要：烧碱生产过程中产生的废水具有含盐、含碱、含酸等特点，直接排放既不符合环保要求，又浪费资源，提高生产成本。

新疆圣雄氯碱有限公司(以下简称“圣雄氯碱”)结合烧碱系统现有的生产工艺和处理水平，对烧碱系统生产过程产生的废水进行分类、分步处理和利用。

关键词：烧碱生产；废水；综合利用
1烧碱系统工艺简介
烧碱生产系统主要包括：一次盐水工序、二次盐水工序、电解工序、脱氯工序，氯氢处理工序，氯化氢合成工序。

该公司一次盐水工序采用预处理器+HW膜处理工艺和无机膜处理工艺，二次盐水、电解、脱氯工序采用螯合树脂二次盐水精制工艺及离子膜电解工艺，氯化氢合成工序采用二合一蒸汽合成炉。

2生产废水的产生
2.1螯合树脂塔再生过程产生的废水
螯合树脂塔在工作过程处理了规定量的过滤盐水后,螯合树脂将会失去对2价金属离子的吸附作用。

螯合树脂塔再生过程就是要通过使用高纯盐酸洗去树脂所吸附的阳离子,螯合树脂以H型存在,用氢氧化钠使之变成Na型的螯合树脂后,H型的螯合树脂就具有了进行螯合物形成反应的活性,使失去吸附作用的树脂再生还原,恢复对2价金属离子的吸附作用。

螯合树脂塔吸附饱和后进行酸碱再生,从而产生大量废水。

在螯合树脂塔再生过程中会产生酸碱性废水,酸碱性废水中和后,回收并送至盐水系统。

由于螯合树脂塔再生过程中酸性废水和碱性废水的产生并不平衡,为了保证后续管道及设备不被腐蚀,仍须加入少量成品碱调节pH值。

2.2机封水
离心泵运行时须用纯水对机封进行冷却降温,产生的机封水通过地沟及回收
水泵,统一送至废水储槽,最终送至化盐工序。

2.3蒸汽冷凝水
蒸汽冷凝水主要来自盐水换热器(用于控制进螯合树脂塔盐水温度)、氯酸盐
分解盐水换热器(用于控制氯酸盐分解槽盐水的温度)、碱液换热器(用于控制进
电解槽阴极碱液换热时产生的蒸汽冷凝水温度),通过地沟及回收水泵进行回收,
统一送至废水储槽,最终送至化盐工序。

3废水来源及利用方向
3.1电解槽停车排液、洗槽水
在电解工序设置阴极液排放槽和阳极液排放槽用于回收电解槽排液、洗槽的
碱水和盐水。

电解槽阳极部分排液、洗槽水排入阳极液槽，经脱氯后回收至盐水岗位化盐。

一方面减少了排放污水量和污水中的氯离子含量，降低了污水处理的负荷，还可
回收淡盐水。

阴极部分的排液、洗槽水含有低浓度的NaOH,由于浓度低回收碱液成本高，
不宜直接回收。

如果中和处理后排放将增加中和用酸量，使成本上升，还会增大
污水处理量。

而全部输送至化盐水储罐进行化盐则降低了稀烧碱的利用价值。

把
稀碱液回收至废碱罐，将32%烧碱配制成质量分数为17%～18%的吸收液进行废氯
气吸收，生产次氯酸钠副产品外售，具有较好的经济效益。

3.2螯合树脂塔再生废水产生及利用
产生原因：离子膜电解工艺要求进电解槽盐水指标钙+镁≤0.02mg/L，现有
一次盐水处理工艺处理的一次盐水指标钙+镁≤4mg/L，因此需要对一次盐水进行
二次精制，该公司采用螯合树脂对一次盐水进行二次精制，当螯合树脂吸附钙镁
到达饱和时，需要对螯合树脂进行再生处理，螯合树脂再生过程分为：水洗1、
反洗、酸再生、水洗2、碱再生、水洗3、等待1、盐水填充、等待2，再生过程
中酸再生、水洗2、碱再生、水洗3等步骤产生的废水无法回收利用。

处理措施：对树脂塔酸再生、水洗2、碱再生、水洗3三步pH值及时进行监测，根据烧碱生产特点，将pH值<8的废水回收至阳极液放净槽，将pH值>8的
废水回收至阴极液放净槽，通过酸、碱废水分类回收到系统内部，返回到一次盐
水工序代替部分生产水进行化盐。

3.3循环利用机封水及蒸汽冷凝水
机封水循环利用降低高纯水消耗。

离子膜法烧碱生产过程中使用的机泵均使
用高纯水作为机封水。

当机封水作为废水回用至化盐系统化盐时,高纯水降级为
废水使用,浪费了水资源。

对机封冷却水及蒸汽冷凝水的水质进行监测及控制可
达到了机封水循环使用的质量需求,实现机封水密闭循环改造及蒸汽冷凝水回收;
新增机封水回收储槽、换热器等对循环使用的机封水进行降温处理,实现清污分离;并对水质实行定期监测及置换,置换水用于配制亚硫酸钠及化盐等。

3.4合成炉排污水用于盐水岗位精制剂配制
合成炉底部循环水富集氯离子，长期循环后，氯离子对合成炉筒体和管道产
生严重腐蚀，给生产带来安全隐患。

为避免氯离子腐蚀设备和管道，通过排水操
作控制氯离子含量。

此部分循环水为纯水，排地沟回用只能作为化盐补充的生产
水利用，严重浪费其价值。

为了更充分发挥工业用水的效能，降低工业用水消耗，同时解决生产水配制精制剂过程引入的钙离子造成碳酸钠管线结垢、泵叶轮结垢
而使转动阻力大，甚至机封烧毁等问题，将合成炉底部循环水外排部分整体回收
至储罐，通过泵输送至一次盐水岗位用于精制剂的配制。

合成炉排污水代替生产水配制碳酸钠运行1年后，对碳酸钠管道及泵叶轮进
行拆检，无明显碳酸钙结垢。

解决了长期以来碳酸钠管线内结垢的问题，同时消
除了酸洗碳酸钠管线废酸回收处理的环保问题。

3.5合成炉废水产生及利用
产生原因：该公司合成炉采用二合一蒸汽合成炉，合成炉炉底采用循环水降温，生产过程中炉底冷却器块孔堵塞频繁，2017年将合成炉炉底循环水降温更改
为纯水降温，增加换热器保持纯水温度稳定，改造完毕后出现合成炉筒体泄漏问题，对合成炉水质进行监测发现纯水氯根含量逐渐增加，pH值逐渐降低造成合成
炉筒体泄漏，故将炉底废水进行外排以降低氯根含量提高pH值，合成炉排污量
约为4.0～5.0m3/h，但排放废水造成废水处理困难及生产成本增加。

处理措施：一次盐水工序碳酸钠配置过程需用纯水，纯水用量约为140m3/h，但配置为间接性操作，增加了一台储罐将合成炉排污废水收集，作为碳酸钠配置
使用，解决了废水处理问题，降低了生产成本。

3.6无机废水
各生产界区实行雨污分离，各工序转动设备机封水、工艺处理过程中含酸碱
盐废水、冬季防冻废水等无法直接回用的废水，通过污水管网回收至废水池，调
整pH值后用泵送至一次盐水工序化盐水储罐用于化盐，降低生产水用量，减轻
污水处理负荷和处理难度。

回收无机废水指标及控制范围如下：ρ(Ca2++Mg2+)≤400mg/L,ρ(游离
氯)≤40mg/L,ρ(SO2−442-)≤7g/L,pH值为6～13。

涉及检修等原因，当外排部分盐酸、烧碱、次氯酸钠时，须经处理后再流入
废水池，并通知盐水岗位，进行采样分析，根据分析情况对废水进行调节，以符
合控制指标。

3.7含汞废水回收处理
氯乙烯合成过程中,含汞触媒是重要的反应催化剂。

氯乙烯转化工序各泵机
封水、地面冲洗水等废液含有氯化汞成分,直接外送势必造成环境的污染。

通过外出考察学习,增设了含汞废水处理装置。

在转化工序设置集水井,废水
由地沟自流至井内,经泵送至含汞废水处理工序。

在汞转型反应器内加入PAM及
除汞剂,使废液中的汞转入固相,大部分的汞在此处去除,除汞剂在反应器中自循
环使用,上清液经氧化还原反应后,送入砂滤罐、膜分离器,最终达标废水外排至
乙炔车间作为电石反应用水。

3.8聚合离心母液水高效利用
氯乙烯在聚合釜内反应形成聚氯乙烯,为了使釜中的物料体积恒定,百分之百的利用热传导面积,在整个反应期间,需不断地向聚合釜内注入纯水,以补偿“VCM 体积收缩”,反应结束后浆料自聚合釜经泵输送至汽提工序,将氯乙烯脱除后送至干燥工序,通过离心机将浆料的含水量由75%降低至25%,该过程中产生大量的离
心母液水。

通过工艺改造,将离心母液水进行梯级利用,一部分经过换热降温后,作为聚
合工序各泵机封用水;一部分经泵输送至汽提塔作为冲洗水,同时在聚合工序界区内设置废水收集池,将各泵机封水以及地面冲洗水进行回收,送至乙炔车间作为电石反应用水,提高离心母液水回用量的同时,降低机封、汽提塔冲洗耗用纯水量。

结论
对陶瓷膜硬件设施进行改进，提高指标监控水平，提高了陶瓷膜系统运行稳定性；通过联锁程序设置，保证事故状态下膜管不受损伤，通过改进保证陶瓷膜稳定提供合格一次盐水。

参考文献：
[1]李志松,王少青.聚氯乙烯生产技术.化学工业出版社,2019,8:148-150.
[2]曹凤民,郑军.精制盐水脱除硫酸根的技术改进.氯碱工业,2020(1):13-16.。