一种含汞废盐酸液处理系统及方法
【专利摘要】一种含汞废盐酸液处理系统和方法，该处理系统包括：膜蒸馏设备，用于通过膜蒸馏工艺对所述含汞废盐酸液进行浓缩，实现盐酸与汞元素的分离，输出盐酸粗产品和含汞浓缩液；中和罐，用于中和所述膜蒸馏设备排出的含汞浓缩液；含汞废水处理设备，用于处理中和后的所述含汞浓缩液，使其汞含量达标。本发明的处理系统和方法大幅降低含汞废盐酸液直接中和处理的用碱量，系统所产优质盐酸直接回用，解决了该类废液处理效率低、运行成本过高、酸、碱资源浪费等问题，同时大规模缩减了含汞废水产生量，减少重金属汞的外排量，尤其适用含汞高浓度废酸液。
【专利说明】
一种含汞废盐酸液处理系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于化工废液处理技术领域，特别涉及一种含汞废盐酸液处理系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 随着中国经济迅猛发展，石化、煤化工、金属加工等领域企业发展迅速，各类企业 生产及加工工艺迥异，多数企业的生产活动会产生大量含重金属的废酸液。虽然国家加大 新型绿色工艺的研发投入力度，但该类废液产生量仍居高不下。比如，电石法生产聚氯乙烯 的过程中因采用氯化汞做催化剂会产生一定量含HgCl 2的废盐酸，该类废酸定期定量生成。 目前，氯碱行业并未见酸液与金属汞直接分离后回收的工艺报道。大部门企业选择经中和 后作为含汞废水处理，该处理工艺中和过程中需投入大量碱量，近而大幅度提高企业水处 理装置运行成本。同时，高浓度的盐酸被中和，亦造成资源浪费。《烧碱、聚氯乙烯工业水污 染物排放标准》对汞的排放标准逐年提高，各地方政府及行业环保部门对含汞废酸液减量 化、资源化、高效化的处理技术提出了更高的要求。
[0003] 膜蒸馏技术是指采用疏水微孔膜，并以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离 过程。膜蒸馏技术研究始于20世纪60年代，以海水淡化为研究目的，随着高分子材料和制膜 工艺方面的发展，近几年在国际含盐废水浓缩、减量处理领域展露其应用潜力。
[0004] 但是，由于废酸的强腐蚀性，目前尚未见有将膜蒸馏技术应用于废酸处理的文献 和报道，且对将其应用于废酸处理一直存在技术偏见。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种含汞废盐酸液处理系统;本发明的另 一个目的在于提供一种含汞废盐酸液的处理方法。
[0006] 为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种含汞废盐酸液处 理系统，包括：
[0007] 膜蒸馏设备，用于通过膜蒸馏工艺对所述含汞废盐酸液进行浓缩，实现盐酸与汞 元素的分离，输出盐酸粗产品和含汞浓缩液；
[0008] 中和罐，用于中和所述膜蒸馏设备排出的含汞浓缩液；
[0009] 含汞废水处理设备，用于处理中和后的所述含汞浓缩液，使其汞含量达标。
[0010]其中，所述含汞废盐酸液处理系统还包括预处理设备，用于除去所述含汞废盐酸 液中的杂质及悬浮物，并将经过预处理的所述含汞废盐酸液输入到所述膜蒸馏设备中。
[0011]其中，所述预处理设备包括石英砂过滤罐、多介质过滤罐、保安过滤器和/或5~ 1 ΟΟμπι孔径滤芯过滤器。
[0012]其中，所述膜蒸馏设备为低温膜蒸馏设备，热源运行温度为20~90°C。
[0013] 其中，所述膜蒸馏设备为低温膜蒸馏设备，设备运行压力为5~300mbar。
[0014] 其中，所述膜蒸馏设备的真空单元包括真空机组、液环真空栗和/或喷射真空栗。
[0015] 其中，所述膜蒸馏设备中采用的膜组件选用透气疏水膜，材质为PTFE、PVDF、CPVC、 PE或陶瓷膜。
[0016] 其中，所述含汞废盐酸液处理系统中的主体设备及管道均采用有机材质，优选采 用UPVC、PE或PP材质。
[0017] 作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种含汞废盐酸液的处理方法，包括 以下步骤：
[0018] 步骤Sl，采用膜蒸馏设备在20~90°C下对所述含汞废盐酸液进行浓缩，实现盐酸 与汞元素的分离，输出盐酸粗产品和含汞浓缩液；
[0019] 步骤S2,中和所述膜蒸馏设备排出的含汞浓缩液；
[0020] 步骤S3，处理中和后的所述含汞浓缩液，使其汞含量达标。
[0021] 其中，在步骤Sl之前还包括如下步骤：
[0022]步骤SO，除去所述含汞废盐酸液中的杂质及悬浮物;并将经过所述预处理的所述 含汞废盐酸液送入所述膜蒸馏设备。
[0023]基于上述技术方案可知，本发明的处理系统和方法具有如下显著的技术效果：大 幅度降低了含汞废盐酸直接中和处理的用碱量，可以缩减90%~96%，系统所产优质盐酸 直接回用，回收率高，盐酸回收率达90 %~96 %，品质好，回收盐酸中重金属汞未检出；含汞 废酸液体积减少至10%~4%，含汞废水生成量减少，金属汞外排量减少至10%~4%;可充 分回收优质盐酸，资源循环利用;节省耗碱量，大幅度降低用户企业的运行成本;缩减含汞 废水生成量，从而减小含汞废水处理设备规模，降低重金属汞的污染范围，减低能耗，环境、 经济效益显著，解决了该类废液处理效率低、运行成本过高、酸、碱资源浪费等问题，尤其适 合用于含汞高浓度废盐酸液。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的含汞废盐酸液处理系统的结构示意图。
[0025]【附图标记说明】
[0026] 1-预处理设备；
[0027] 2-膜蒸馏设备；
[0028] 3-中和罐；
[0029] 4一含汞废水处理设备。
【具体实施方式】
[0030]本发明公开了 一种含汞废盐酸液处理系统，包括：
[0031] 预处理设备，包括过滤设备等，用于除去废盐酸液中的杂质及悬浮物，向膜蒸馏设 备供应废盐酸液；
[0032] 膜蒸馏设备，用于通过膜蒸馏工艺使所述废盐酸液中汞浓缩提浓，完成盐酸与重 金属汞分离，其进水口与预处理设备出口相连；
[0033] 中和罐，用于中和膜蒸馏设备浓缩液，调节废酸液pH，其进水口连通膜蒸馏设备浓 缩液出口；
[0034]含汞废水处理设备，用于处理中和提浓后的含汞废水，其进水口与中和罐出口相 连通，出水口接外排口。
[0035]优选地，该预处理设备例如包括:石英砂过滤罐、多介质过滤罐、保安过滤器、5~ IOOMi孔径的滤芯过滤器等耐酸腐蚀的填料过滤器。
[0036]优选地，该膜蒸馏设备例如为低温膜蒸馏设备，运行温度20~90°C，进一步优选为 50-90 °C，再进一步优选为70-80 °C。
[0037]作为进一步优选，其中的膜组件选用透气疏水膜，材质例如为PTFE、PVDF、CPVC、PE 或陶瓷膜。
[0038]优选地，该含汞废水处理设备为化学沉淀、吸附、膜分离等技术或其组合的除汞设 备，产水可达标排放。
[0039]优选地，该含汞废盐酸液处理系统的主体设备及管道均为有机材质，如UPVC、PE、 PP等耐盐酸腐蚀的材质。
[0040] 利用上述含汞废盐酸液处理系统处理含汞废盐酸液时，包括以下步骤：
[0041] (1)将待处理废盐酸液收集后通入预处理装置，将废酸中的固体、悬浮物及大分子 聚合物去除;预处理后的废酸液进入膜蒸馏设备；
[0042] (2)膜蒸馏设备中，废酸液在20~90°C条件下蒸发变成盐酸蒸汽，通过透气疏水 膜，在冷凝端冷凝成优质盐酸；由于汞离子在20~90°C条件下不挥发，截留在透气疏水膜进 水一侧，进而被浓缩；
[0043] (3)含汞废盐酸液经膜蒸馏减量后，由膜蒸馏设备出水口排放至中和罐，用于中和 处理，在此罐体内加入碱，如氢氧化钠，直至废水pH: 6~9，出水口连接含汞废水处理设备进 水口；
[0044] (4)含汞废水处理设备可根据浓缩后废水汞浓度进行选择，不限于化学沉淀法、吸 附法、膜分离法等。
[0045] 为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0046] 实施例1
[0047]内蒙古某氯碱化工厂的含汞废盐酸液，具体废酸指标为:Hal含量20%，Hg2+浓度:3 ~5mg/L，间歇排放，平均流量2m3/h。
[0048] 试验装置规模:200L/h。
[0049] 如图1所示(部分结构图中未示出），本实施例的含汞废盐酸液处理系统包括:预处 理设备1，为多介质过滤器;膜蒸馏设备2，为低温膜蒸馏设备，进水口与预处理设备出口相 连；中和罐3，进水口连通膜蒸馏设备2的浓缩液出口；含汞废水处理设备4，为化工领域化学 沉淀法含汞废水处理装置，其进水口与中和罐3出口相连通，出水口接外排口。
[0050] 其中，预处理设备1用于除去废酸液中的杂质及悬浮物，向膜蒸馏设备2供应废盐 酸液;膜蒸馏设备2用于使废酸液中汞浓缩提浓，完成盐酸与重金属汞分离；中和罐3用于中 和膜蒸馏设备2排出的浓缩液，调节废酸液pH;含汞废水处理设备4用于处理中和提浓后的 含汞废水。
[0051] 该膜蒸馏设备2为低温膜蒸馏设备，其热源运行温度70~80°C。膜组件选用透气疏 水膜，材质为PTFE膜，运行压力为lOOmbar，真空设备选用水环真空栗，配套酸吸收装置，盐 酸挥发产生盐酸蒸汽可透过疏水膜，蒸汽在冷凝端(运行温度20-30°C)，冷凝成优质盐酸 20%。由于汞离子在80°C条件下不挥发，被截留在透气疏水膜原料液一侧，进而被浓缩。 [0052]含汞废水处理设备4根据汞浓度较高，选择化学沉淀除汞设备，即利用硫化物沉 淀、活性炭吸附组合、产水可达到国家规定相关标准。
[0053]处理含汞废盐酸时，废酸由预处理设备1进水口进入多介质过滤器，其出口的废酸 进入膜蒸馏系统2,通过膜蒸馏系统2将废盐酸变为盐酸蒸汽通过疏水膜，蒸汽冷凝生成优 质盐酸液，重金属组分汞提浓后含汞废盐酸液减量，浓缩液出口为高浓度重金属汞的盐酸 液，高浓度汞盐酸液进入中和罐3，投加氢氧化钠中和，利用搅拌机加快中和速率，中和罐3 出水进入含汞废水处理设备4,利用硫化物沉淀、活性炭吸附组合工艺将固化汞分离，产水 达标外排。
[0054]表1实验数据指标对比分析表
[0056]由试验可以看出，系统可生成优质盐酸190L/h，减少纯碱消耗约43.8kg/h;减少汞 的外排量〇. 57mg/h，重金属汞离子外排量缩减20倍。
[0057] 实施例2
[0058]陕西某氯碱化工厂的含汞废盐酸液，具体废酸指标为:Hal含量26%，Hg2+浓度:8~ I Omg/L，间歇排放，平均流量lm3/h。
[0059] 试验装置规模:200L/h。
[0060]上述含汞废盐酸液经石英砂过滤除去悬浮物及大分子络合物，进入膜蒸馏装置， 利用换热装置将热源温度升温至80°C，膜组件内部压力150mbar，真空设备选用水环真空 栗，配套酸吸收装置，含汞废盐酸在负压条件下随水蒸发，透过疏水膜，在疏水膜外侧经冷 凝后形成优质盐酸，经循环处理的浓缩液进入中和罐。其中，优质盐酸产量为180L/h，盐酸 浓度26 %，汞离子未检出，可直接做为新鲜盐酸回用于厂区。含汞废盐酸减量至20L/h，水量 减少90%，其中重金属萊浓度:80~100mg/L。进入含萊废水处理装置，装置采用化学沉淀法 +膜过滤法(硫化物除汞+5μπι孔径滤芯过滤），产水满足氯碱行业汞的车间排放指标，小于 0.005mg/L〇
[0061 ]含汞废盐酸液处理前后指标对比如下：
[0062]表2实验数据指标对比分析表
[0064] 根据上述实验数据，化工厂年工作小时数按8000小时计算，分析含汞废盐酸液处 理前后指标，见下表3。
[0065] 表3企业年运行数据指标对比估算表
[0067]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在 本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范 围内。
【主权项】
1. 一种含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，包括： 膜蒸馏设备，用于通过膜蒸馏工艺对所述含汞废盐酸液进行浓缩，实现盐酸与汞元素 的分离，输出盐酸粗产品和含汞浓缩液； 中和罐，用于中和所述膜蒸馏设备排出的含汞浓缩液； 含汞废水处理设备，用于处理中和后的所述含汞浓缩液，使其汞含量达标。2. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述含汞废盐酸液处理 系统还包括预处理设备，用于除去所述含汞废盐酸液中的杂质及悬浮物，并将经过预处理 的所述含汞废盐酸液输入到所述膜蒸馏设备中。3. 根据权利要求2所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述预处理设备包括石 英砂过滤罐、多介质过滤罐、保安过滤器和/或5~100μπι孔径滤芯过滤器。4. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏设备为低温 膜蒸馏设备，热源运行温度为50~90°C。5. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏设备为低温 膜蒸馏设备，设备运行压力为5~300mbar。6. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏设备的真空 单元包括真空机组、液环真空栗和/或喷射真空栗。7. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏设备中采用 的膜组件选用透气疏水膜，材质为PTFE、PVDF、CPVC、PE或陶瓷膜。8. 根据权利要求1所述的含汞废盐酸液处理系统，其特征在于，所述含汞废盐酸液处理 系统中的主体设备及管道均采用有机材质，优选采用UPVC、PE或PP材质。9. 一种含汞废盐酸液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1，采用膜蒸馏设备在20~90°C下对所述含汞废盐酸液进行浓缩，实现盐酸与汞 元素的分离，输出盐酸粗产品和含汞浓缩液； 步骤S2，中和所述膜蒸馏设备排出的含汞浓缩液； 步骤S3，处理中和后的所述含汞浓缩液，使其汞含量达标。10. 如权利要求9所述的含汞废盐酸液的处理方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括 如下步骤： 步骤S0，除去所述含汞废盐酸液中的杂质及悬浮物;并将经过所述预处理的所述含汞 废盐酸液送入所述膜蒸馏设备。
【文档编号】C02F101/20GK105859004SQ201610298637
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】杨兴娟, 史志伟, 李心仪
【申请人】北京中科瑞升资源环境技术有限公司