次氯酸钠废水处理工艺研究

张 浩，胡 丹，杨 松，吴 浩

（湖北汇富纳米材料股份有限公司，湖北宜昌 443000）

气相法白炭黑是利用四氯化硅或甲基三氯硅烷等硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解制得原生粒子，原生粒子粒径在7～40nm。原生粒子经聚集碰撞后形成微米级的聚集体，聚集体与高温水解生成的废气一起进入高效分离器进行气固分离。从高效分离器顶部出来的废气再进入废气处理系统。HCl、Cl2和夹带的少量SiO2的尾气，与喷淋液在填料塔中进行逆流接触，进行传质和传热，尾气中的HCl气体在水溶液中的溶解度远远大于Cl2，HCl气体经过三级逆流吸收，液体上方的HCl的饱和蒸汽压几乎为零，得到浓度30%的副产品盐酸；为了达到零排放以及进一步吸收副反应产生的C12，采用一定浓度的离子碱吸收剩余的HCl和C12，最后得到的即为次氯酸钠废水。该废水中含有较高浓度的氯化钠以及少量的游离氯和二氧化硅颗粒，此类废水对环境危害较大，需要进行处理后方能排放或回用。为了解决NaClO废水问题，本文进行了相关处理方案的研究与设计。

1 设计进出水水质水量

1.1 设计进水水质水量

目前生产废水产生量为80t/d。根据调查及水质分析结果，水质情况参数详细情况见表1。

表1 进水水质水量表

1.2 设计出水水质水量

本项目生产废水的处理要求为：

分解废水中的游离氯，使其浓度达到较低的数值；

分离出废水中胶体硅及悬浮物。

废水满足上述要求后回用于生产，具体水质水量情况见表2。

表2 设计排水水质水量表

2 工艺设计

湖北汇富纳米材料有限公司10 000t/a气相法二氧化硅产品，该产品在生产过程中产生氯气废气，用液碱吸收产水次氯酸钠废水，此类废水外排对环境会产生较严重污染，同时废水含有较高盐分，也具有一定回收价值，为了解决此问题，公司建立了一套光催化+过氧化氢还原处理次氯酸钠废水工艺。废水处理工艺流程见图1。

图1 次氯酸钠废水处理工艺流程图

工艺流程：次氯酸钠废水经调节池收集后，通过水泵将废水泵入光催化分解器，在紫外光照射的条件下，加快废水中的次氯酸钠分解；经过光催化分解器去除大量次氯酸钠的废水在自流作用下进入还原反应池，在过氧化氢参与的情况下，残余的次氯酸钠被还原，生成NaCl、水和O2；经过光照分解，还原之后的次氯酸钠废水通过水泵提升进入陶瓷膜过滤装置滤掉胶体、悬浮物、颗粒杂质SiO2和浊度等；通过正常反洗、CBE化学清洗，清洗掉膜表面污堵，恢复膜的通量。

光催化分解有机、无机污染物是当今公认的最前沿最有效的处理技术，光催化分解反应器成功解决了光催化技术的工业化运用难题。由于本项目废水中次氯酸钠的含量较高，常规方法使其完全分解需要较长的时间和场所，且该废水挥发之后会产生刺激性气味，很难用常规方法处理，所以我方采用组合式催化法进行处理。组合式光催化氧化法是利用UV照射系统，即在紫外光的照射下产生价带空穴（h+）和导带电子（e-）。其中价带空穴是一种强氧化剂，而导带电子是一种强还原剂。因此大多数有机物都能被光生载流子直接或间接地氧化或还原。同时表面的高活性的光生电子具有很强的还原能力，可以大大促进次氯酸钠分解。

3 调试处理情况

3.1 处理能力

处理能力3.0m3/h（24h处理量72m3/d），与设计值一致。原水进入光催池。

3.2 游离氯处理效果

调试期间汇富车间来水游离氯6 000～8 000mg/L以上，经过光催化处理后游离氯值明显下降，同时可以看出光催化处理游离氯能力在2 000mg/L左右，去除有效氯是可行的（图2）。

图2 原水游离氯值与光催化后游离氯值比较

经过光催化处理后的盐水，投加一定比例过氧化氢，游离氯继续分解，产水有效氯稳定控制≤10mg/L。（图3）

图3 过氧化氢处理后游离氯值

3.3 其他指标 水质情况

原水与产水水质对比见表3。

表3 原水与产水水质对比表

3.4 汇富盐水在实验电解槽运行情况

取汇富淡盐水作为化盐水进行电解实验，其各项指标分析结果如表4所示。

表4 电解实验用汇富盐水各项指标分析结果

具体操作流程如下：

（1）向汇富淡盐水中加入车间用工业盐，充分溶解后盐水中NaCl含量为290～300g/L。

（2）利用陶瓷膜设备将溶解后饱和盐水中的固体悬浮物去除掉，处理后的溶液利用螯合树脂吸附溶液中的金属离子，使金属离子含量满足进实验电解槽的要求。

（3）最后将精制后的盐水送实验电解槽进行电解，监测电解槽运行过程中槽电压长期运行的稳定性。

本次实验采用连续运行方式，前期3组实验电解槽均使用生产上用精制盐水，待电槽各项指标运行稳定后，将1#和2#电槽盐水切换成上述处理后的盐水，作为平行组，3#电槽继续使用生产上用精制盐水，作为对照组。

实验运行趋势图如图4所示。

图4 电解槽槽电压随时间变化趋势

从图4可以看出，1#和2#电槽盐水切换成汇富盐水后，电解槽槽电压未出现较大波动，运行平稳。

4 结束语

从近期调试情况来看，产水中各监测指标（游离氯、TOC、Ca2++Mg2+、Si等）均比较稳定，游离氯及TOC含量均满足离子膜电解要求，Si含量稍高，Ca2++Mg2+利用螯合树脂处理后也能满足电解要求。

此次利用汇富淡盐水作为化盐水，取用的汇富淡盐水也具有代表性，各项分析指标均在监测数据范围内，进行实验型离子膜电解实验，槽电压运行平稳。经过 4 个月的运行，出水可稳定达标。