零排放~~污酸处理新工艺

LZJHSW001 · 发表于 2014-9-24 07:18:10

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制酸废水除砷除重金属新工艺在铜冶炼过程中会产生大量的含SO2烟气，为了环保和再利用，大多数冶炼厂都建有烟道气制酸的化工厂制酸系统，实现烟尘回收与SO2制硫酸。但是在此过程中会产生大量的含重金属的强酸性废水，简称污酸[1]。而国内常用的处理工艺主要有石灰-铁盐法和硫化法，这些处理工艺往往会产生大量的含砷、镉等离子的废渣，无法回收利用；这些废渣的处理费用高昂，处理不当会造成环境污染，其中的砷、镉等有害物质会向水体转移，存在二次污染问题，对当地地表水系以及地下水将造成难以估计的危害。一、新工艺概况针对石灰中和法、硫化法+石灰-铁盐法等传统方法处理污酸重金属离子及砷时，会产生大量含砷废渣而难以处理的问题，我集团研发的污酸一体化处理设备通过离心加速传质混合技术，克服现有硫化钠反应设备处理效率低、易产生安全事故等缺点，有效提高重金属离子及砷处理效率。该设备能在不调节pH值的前提下利用一种砷及重金属离子特效络合药剂--JH-1型药剂（发明专利）溶液完成重金属离子及砷的达标去除，并可以实现铜、砷的分步分离；处理后的废水中砷含量可降到0.5mg/L以下，使99%以上的砷固定到10%的渣中，上清液实现完全回用，省去后端中和工艺，避免产生的石灰渣中重金属及砷含量大于0.1%，为企业减少90%的危废渣；该设备的使用可比原有的污水处理系统减少固定资产60%，可减少环保运行成本20%。二、新工艺原理污酸一体化处理工艺的主要原理就是：是利用金属离子硫化物溶度积很小这一特点，使重金属离子与硫离子快速完全反应生成难溶的金属硫化物沉淀，进而从废水中分离出来，常用的硫化剂为硫化钠。 2Mn+ + nS2-=M2Sn↓

表1 部分重金属硫化物溶度积表

硫化物	HgS	CuS	CdS	PbS	As2S3	ZnS
溶度积	4×10-53	6×10-36	8×10-27	1×10-28	3.7×10-27	2×10-23

但是在一般硫化反应工艺中，当酸性废水中砷及重金属元素含量较高时，单独硫化法难以处理达标，此时采用硫化法+石灰铁盐法配合处理，此法工艺庞大，存在诸多缺点。首先是原料和渣量非常大，造成物料运输困难；其次是石灰石预处理设备庞大、占地面积大、投资高昂、操作条件差；第三是渣中的有价金属被贫化，无法回收，造成资源浪费；第四是脱水后的中和渣主要成分是石膏和铁砷盐，含其它重金属碱式盐(Cu(OH)2,Zn(OH)2等)，在目前阶段，回收其中的有用金属难度大，生产成本高，为了不造成二次污染，必须对中和渣进行妥善处理，通常采用永久渣场填埋（根据国家规定该渣属于危险废弃物）。填埋费用较高。三、新工艺流程及其特点

1、新工艺总体技术方案

传统的废酸硫化反应在带有搅拌装置的密闭的反应罐内进行，硫化反应时间为20～40分钟，按照日最大处理量，硫化反应罐的体积一般设计在30～50m3，废酸与硫化钠药剂溶液的反应体积比一般在100：1～2。废酸与硫化钠反应后，生成大量的污泥沉淀物，废酸中能够与硫化钠反应的物质越多，生成的污泥量越大，含砷7000mg/L废酸与硫化钠完全反应后，生成的基本是泥浆，静置沉降数小时分不出泥水界面。在一个体积相对很大的空间里，废酸与硫化钠反应生成大量的污泥后，再继续加入废酸和硫化钠，废酸与硫化钠很难达到均由混合、充分反应，这时候即便是加入过量的硫化钠，也不能够提高铜砷的去除率，而过量硫化钠很容易与废酸中的H+离子反应优先生成硫化氢气体，发生H2S气体泄漏，造成空气的二次污染，严重时发生伤人及爆炸等事故。基于上述思路，解决好废酸与药剂均匀混合、快速传质、硫化氢气体吸收再利用，就可以解决传统反应罐硫化反应存在的弊端。具体措施是：设计制作小体积反应器，只有体积足够小，才可以实现均匀混合；加大混合强度，实现快速传质，使生成的硫化氢被快速吸收；反应器内设置硫化氢气体吸收区域，将产生的硫化氢气体回收利用。利用ORP电位值精确控制加药量可以防止药剂过量而产生硫化氢溢出同时能够确保废酸水的处理效果稳定。 2、工艺流程将生产过程中产生的污酸（酸度5%-10%）汇入储罐静置8-12h，然后再由耐酸水泵送入CLF污酸处理设备。向设备加药罐内加入JH-1型除砷特效药剂溶液，药液和污酸混合后进入反应器，在反应器内部实现除砷及重金属的过程，处理后的废水（泥水混合物）进入板框压滤器（两套）进行过滤处理。上清液满足回用标准，可分为两路，一路返回动力波洗涤系统循环使用，另一路可用于稀酸补充液，从而实现废水的零排放；滤渣可回收利用提取有价金属或外运处置。全自动一体化污酸处理设备工艺流程如下图1所示：

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图1 全自动一体化污酸处理设备工艺流程

该一体化处理设备主要由加药系统、反应系统、固液分离系统等组成。整个处理过程在一套一体化全自动CLF污酸处理设备中进行。完成铜、砷、镉、镍等重金属离子的去除。酸性废水进入系统以后，首先加药系统根据废水水质情况、进水流量等数据指标调节加药量，经过快速传质和高效反应器反应处理，砷及重金属离子处理完成，固液分离系统（板框压滤）将泥水快速分离，污泥进入储泥池，回收处理或外运处理；上清液可以做以下处理：返回净化工序、熄焦、稀释酸水用、配药水，实现废水零排放。必须排放的水经石灰中和后达标排放，中和渣砷含量＜0.1%，不被界定为危险废弃物，可作为水泥厂生产原料，二次利用。

3、新工艺特点

该一体化处理设备创新点如下：（1）利用离心加速传质混合技术有效提高砷及重金属处理效率，与常规反应罐相比体积大幅度缩小。（2）能够将酸性废水中的重金属离子及浓度高达7000mg/L的砷处理到0.5mg/L排放标准。（3）采用ORP电位仪精确控制反应过程，可以实现铜、砷的分步分离处理，污泥可回收利用提取贵重金属铼。（4）经过一体化设备处理后的废酸可回用，也可以用石灰进行中和。中和渣中砷的含量小于0.1%，不被界定为危险废物，可作为水泥厂生产原料，二次利用。（5）设备内设有硫化氢气体消除单元，过量硫化钠产生的硫化氢气体被重新吸收反应消耗去除，不会有硫化氢气体逸出，不存在硫化氢气体中毒、爆炸等危险危害因素。（6）设备占地面积小，自动化程度高，不用专业人员操作，节约人力财力。四、新工艺遇到的问题及解决措施一体化污酸处理设备通过几次中试试验，发现存在以下几个工艺和设备问题，都采取了相应的改进措施： 1、充分考虑污酸水质变化，实时监测污酸水质情况及时调整药剂投加量； 2、铅泥由于其处理难度大，对整体工艺要求较高，因此在一体化设备之前需要铅压滤； 3、考虑的可能会有硫化氢气体溢出，采用密封装置，将硫化氢收集后重复利用，直至被酸液完全吸收；五、结语目前大多数企业的酸性废水采用传统的石灰中和法和硫化法+石灰-铁盐法处理，在处理过程中会产生大量的含重金属离子废渣，如不妥善处置，在堆放过程中，砷、铜等有害物质遇雨水会重新逸出通过地表径流污染土壤及地下水。因此，建议对以石灰为原料的酸性废水净化工艺进行改造，CLF法是一种全创新酸性废水处理工艺，它打破了传统观念上认为的在酸性条件下不可能完成砷及重金属离子达标的论断，且克服了传统技术的缺陷。通过此技术处理后，可在不改变废水酸度的条件下，将酸水中有毒性离子以及重金属离子从酸水中分离出来，经过处理后的酸液循坏使用，实现废水零排放。且废渣二次研究后实现资源的再利用，最大程度上减少了废渣的产生量，为当地生活环境优质提供了技术保障，从而节约环保投入。