粘胶纤维生产中废气废水一体化治理探究

邓传东 张 扬

宜宾丝丽雅集团有限公司

粘胶纤维生产中废气废水一体化治理探究

邓传东 张 扬

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本文探究用粘胶纤维生产中原液压榨产生废碱液吸收酸站产生的含H2S气体的废气，生成Na2S，再利用Na2S的S2-与酸性废水中的Zn2+作用，生成ZnS沉淀，达到去除酸性废水中Zn2+，H2S和CS2气体，同时废碱液得到利用，使废水和气体排放均符合国家标准。

废气；废水；一体化治理；达标排放

1 前言

粘胶纤维的生产过程中，使用烧碱、CS2、硫酸锌等化工原料。同时产生废碱、H2S和CS2气体及含锌酸性废水，既污染空气又污染水体。国内外均无经济实用的一体化解决方法进行治理。采用的均为废气、废水治理两条独立的系统。

2 试验

2.1 试验原理

2.1.1 废碱吸收废气中硫化氢的原理

工艺废气中硫化氢由于是一种弱酸，用碱性物质吸收处理，结合粘胶纤维的生产特点，粘胶原液工序产生大量的压榨废碱，且碱浓高达200g/l以上，利用此部分废碱吸收硫化氢废气，化学反应方程式：

在PH＞13时，H2S↑+2NaOH = Na2S+2H2O

2.1.2 废碱吸收废气中二硫化碳的原理

CS2具有弱酸性，在强碱环境下生成亮红色的硫代碳酸钠(Na2CS3)，其化学反应方程式：

2.1.3 硫化钠除去废水中二价锌离子原理

Na2S中硫离子与酸性废水中Zn2+反应，生成溶度积小的难溶硫化锌沉淀，进入污泥除去。污水中Zn2+很容易生成氢氧化物沉淀及各种羟基络合物，显然，它们的生成条件和存在状态与溶液PH值有直接关系。当pH＜10.2时，Zn(OH)2(S固态相)的溶解度随pH值升高而降低；当pH＞10.2，Zn(OH)2(S)的溶解度随PH值升高而增大。采用氢氧化物沉淀法，废水处理中，共存离子体系十分复杂，影响氢氧化物沉淀的因素很多，必须控制PH值，保持在最优沉淀区域内，因此pH值控制在9～10时，[1]利用沉淀反应使废水中的有害物质Zn2SO4转化为氢氧化物沉淀而与污水分离。加入石灰乳将锌离子转化为氢氧化锌沉淀(在18～20C°时其溶度积为Ks=1.8×10-14)。在中和池加入来至废气吸收系统的Na2S，将酸性废水中的Zn2+转化为溶度积小的难溶ZnS沉淀(在18C°时其溶度积为Ks=1.2×10-23)。[2]使Zn2+沉淀较完全。其化学式如下所示：

3 中试

3.1 中试废气处理能力：6000米3/天(气体浓度为：二硫化碳：6～8g/m3；硫化氢：60～80g/m3)；含 Zn2+废水处理能力：25000米3/天，Zn2+ 浓度为：30～50mg/l。

工艺简述：

利用废碱液吸收废气中硫化氢阶段：

A.废碱液从废碱循环罐将废碱液连接至废气吸收罐，废碱液采取喷流的形式从吸收罐顶部进入，并逐盘溢流而下。

B.废气从风道由风机送入吸收罐底部以环管曝气形式进入。

C.废碱液与废气在吸收罐内充分混合，使硫化氢与废碱液中的氢氧化钠充分反应生成硫化钠或硫氢化钠并溶解于废碱中，残余的二硫化碳和硫化氢尾气，从罐顶出口由尾气排风机，送入酸站排风体系经排气塔进行高空排放。

恒定吸收过程中废气与废碱液的气液比：

在吸收罐内的吸收液一部分采用回流的形式与补加的废碱液一起从顶端喷入。通过废碱液残留碱含量，判定吸收液中的Zn2+浓度达到饱和时，进入硫化钠收集槽。

副产物硫化钠用于沉淀法去除废水中Zn2+试验：

A.选择在中和池前加入，此时的PH值由2逐步调为9，废水中的硫酸锌与石灰乳液及硫化钠分别生成氢氧化锌、硫化锌沉淀。并在以后的沉淀工艺中得到沉淀，固化。

B.硫化钠的加入点选择在污水处理场均质池后中和池前(如图2)，采用加石灰乳来中和调节搅拌均匀后的酸性废水pH，同时加入硫化钠。通过对pH的控制调节，将酸性废水中的Zn2+析出、混凝，同时生成的CaSO4也有一定的混凝作用，可混凝酸性废水中剩余的有机悬浮物，进一步降低COD和SS。使投加絮凝剂PAM的作用效果更明显。

3.2试验数据与结论

试验中：吸收液的含碱浓度确定为210克/升，气液比为100：1，即碱液喷淋量为1.67m3/min，不足部分由回流碱液补充。

从实验数据，进一步论证了硫化氢的去除率大于99%，二硫化碳的去除率也大于98%，其出口尾气排放质量指标完全达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)表2中标准限值。

硫化钠对酸性含锌废水中Zn+2的去除率大于99%，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准，即Zn+2≤2mg/l。

4 效果分析

实验研究表明，粘胶纤维生产中工艺废气和酸性含锌废水获得了有效的治理，极大的降低了工艺废气中的硫化氢和二硫化碳排放，硫化氢去除率稳定高于99.5%，二硫化碳去除率高于98.5%；废水稳定达标排放。

4.1 废气(硫化氢、二硫化碳)的减排

每天可减少硫化氢排放1.858吨、二硫化碳0.153吨，硫化氢和二硫化碳共计减排2.011吨。

4.2 废碱液的利用

原液压榨工序废碱液原来的处理方式：含量10%原液废碱液外运；含Zn2+废水需用的硫化钠外购。利用一体化技术后这些化工料均可自供。

A.废碱液直接利用

年消耗废碱液量1835.844吨。

B.废气和废碱液反应副产物硫化钠的利用

日处理酸性含锌废水1.2吨/天，需用硫化钠1.44吨/天。

4.3 酸性含锌废水锌离子减排

通过中试的实施结果证明，废水处理后锌离子稳定达到国家标准要求排放。即治理后水中含锌浓度为小于2mg/l。

5 结论

利用粘胶原液压榨废碱液吸收酸站工艺废气工艺，将副产物硫化钠溶液与含锌酸性含锌废水中二价锌离子的反应，将水体中有害的二价锌离子转化为易于治理的固相硫化锌，在技术上是完全可行且经济实用。实现了废物资源化，减量化，废物再利用，找到了一种全新的治理废气废水的技术和低成本污水处理工艺技术[3]。

[1]现代水处理技术[M]，冯敏编，化学工业出版社，2008年7月

[2]兰氏化学手册[M]，[美]J.A.迪安，魏俊发著，科学出版社，2003年5月出版

[3]低成本污水处理教程[M]，[比]D.Xanthoulis等著，王成端译校，化学工业出版社，2008年7月

邓传东，生于1963年11月，男，现供职单位宜宾丝丽雅集团有限公司，高级工程师，EMBA硕士研究生学位，化工化纤研究方向。