冶煉煙氣制酸廢酸廢水處理中水綜合利用

張濤，楊德鑫，李娜，李林建，李志鐸

(廣西金川有色金屬有限責(zé)任公司化工廠，廣西防城港 538100)

冶煉煙氣制酸廢酸廢水處理中水綜合利用

張濤，楊德鑫，李娜，李林建，李志鐸

(廣西金川有色金屬有限責(zé)任公司化工廠，廣西防城港 538100)

介紹了廣西金川有色金屬有限責(zé)任公司化工廠1 600 kt/a硫酸裝置廢酸廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)出化工中水回用情況。將化工中水用作藥劑制備水、石膏離心機和壓縮機用水、凈化補水、取樣冷卻水、鍋爐定排冷卻水等，實現(xiàn)了化工中水大比例回用?；ぶ兴辛蛩猁}、鈉鹽、Ca2+、Mg2+、Cl－含量不斷富集將制約中水進一步再利用。

硫酸生產(chǎn) 冶煉煙氣 凈化 污酸 中和水 綜合利用

在火法冶煉過程中，精礦中的雜質(zhì)組分在高溫條件下大多進入冶煉煙氣中。含SO2的冶煉煙氣常規(guī)治理工藝是生產(chǎn)硫酸，冶煉煙氣中的砷、氟、氯、銅、鋅、鐵、鎘、汞等雜質(zhì)進入制酸系統(tǒng)，對制酸系統(tǒng)后續(xù)干吸、轉(zhuǎn)化等工序的設(shè)備、催化劑、成品酸、尾氣達標(biāo)排放等方面影響較大，特別是砷和氟的影響較大［1］。因此，在制酸系統(tǒng)需設(shè)置凈化工序，通過稀酸循環(huán)洗滌將冶煉煙氣中砷、氟、重金屬等有害雜質(zhì)洗滌下來進入洗滌污酸中;受砷、氟、SO3、重金屬不斷富集的影響，洗滌污酸需定期排放開路［2］。冶煉煙氣制酸裝置需配套設(shè)置廢酸廢水處理系統(tǒng)，對上述開路外排的污酸、酸性廢水進行中和處理，從而產(chǎn)生大量的中和水(這里稱化工中水)。冶煉企業(yè)化工中水資源化回收利用既能大量排污費用，又能減少新水消耗，具有極佳的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

1 化工中水回用情況

廣西金川有色金屬有限公司(以下簡稱金川有色)1 600 kt/a銅冶煉煙氣制酸裝置配套的廢酸廢水處理系統(tǒng)包括廢酸處理和廢水處理兩部分，其中廢酸處理設(shè)計能力為1 200 t/d，廢水處理設(shè)計產(chǎn)出化工中水2 500 t/d;化工中水水質(zhì)要達到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25467—2010)直接排放水要求。

實際運行過程中，化工中水pH值、As、Cu、Zn、Pb、懸浮物等主要指標(biāo)均能長期達標(biāo)，中水ρ(F)平均值一般能控制在10 mg/L以下;由于金川有色化工中水全部為園區(qū)內(nèi)回用，因此中水氟含量滿足GB 25467—2010企業(yè)間接排放口標(biāo)準(zhǔn)，化工中水整體水質(zhì)較好。

該項目設(shè)計建設(shè)時，化工中水設(shè)計的去向為冶煉系統(tǒng)沖渣、選礦渣包緩冷使用;但實際運行過程中，由于渣緩冷噴淋管道硫酸鹽結(jié)晶及動力中水的大量回用，冶煉系統(tǒng)沖渣、選礦渣包緩冷使用化工中水量遠低于設(shè)計值。因此，化工中水回用去向需要再開發(fā)攻關(guān)。

2 化工中水再利用

根據(jù)金川有色裝置特點，化工中水新的回用途徑包括廢酸廢水處理系統(tǒng)和制酸系統(tǒng)內(nèi)部回用，以及緩存處理等。

2.1 廢酸廢水處理系統(tǒng)內(nèi)部回用

通過對廢酸廢水處理系統(tǒng)內(nèi)部各用水點的實際用水量及水質(zhì)要求等參數(shù)的核定計算，最終確定4條化工中水再利用路線。

1)用作藥劑制備用水。原設(shè)計硫化鈉、鐵鹽、PAM、鋁鹽、石灰石、生石灰等藥劑的溶液制備均使用生產(chǎn)新水，設(shè)計滿負荷新水用量約為450 m3/d。新設(shè)置中水池出口至上述藥劑制備槽的加水管路(與生產(chǎn)新水管相互備用)，利用自產(chǎn)化工中水制備各種藥劑溶液。

2)用作石膏離心機用水。原設(shè)計3臺石膏離心機濾網(wǎng)洗滌水均為生產(chǎn)新水，設(shè)計滿負荷新水用量約300 m3/d。新設(shè)置中水池出口至離心機清洗水箱的補水管道，并設(shè)置浮球閥自動補水(與生產(chǎn)新水管相互備用)，利用自產(chǎn)化工中水進行石膏離心機工作時的濾網(wǎng)洗滌。

3)用作壓濾機用水。原設(shè)計5臺立式板框壓濾機(2臺硫化渣壓濾機、3臺中和渣壓濾機)濾布洗滌水均為生產(chǎn)新水，沖洗后直接排入?yún)^(qū)域地溝，設(shè)計滿負荷新水用量約為150 m3/d。新設(shè)置中水池至各壓濾機清洗水站的補水管道，并設(shè)置浮球閥自動補水(與生產(chǎn)新水管相互備用)，利用自產(chǎn)化工中水進行壓濾機工作時的濾布洗滌。

4)用作區(qū)域地面、車輛輪胎等沖洗用水。在項目設(shè)計建設(shè)時，廢酸廢水處理系統(tǒng)未設(shè)計配置區(qū)域脫硫石膏、中和石膏等固體渣渣庫、外運裝車地面、平面運輸車輛輪胎等的沖洗用水。實際生產(chǎn)時，上述用水點最多可消耗生產(chǎn)新水用量約為30 m3/d。新設(shè)置中水池出口至各沖洗水點的中水管道，利用自產(chǎn)化工中水進行區(qū)域地面、車輛輪胎的沖洗。

2.2 制酸系統(tǒng)內(nèi)部回用

1)用作凈化工藝補水。制酸系統(tǒng)原設(shè)計凈化工藝補水為生產(chǎn)新水，補入位置為二級動力波洗滌器，設(shè)計滿負荷新水用量約為800 m3/d。新設(shè)置中水池出口至凈化工序二級動力波洗滌器的加水管路，設(shè)置自動閥進行生產(chǎn)操作切換(與生產(chǎn)新水管相互備用)，將化工中水作為補充水源。

2)用作硅酸鈉藥劑加水。原設(shè)計凈化工序硅酸鈉藥劑稀釋補水為生產(chǎn)新水，設(shè)計滿負荷新水用量約為40 m3/d。新設(shè)置中水池出口至凈化工序硅酸鈉稀釋槽的加水管路(與生產(chǎn)新水管相互備用)，將化工中水作為補充水源。

3)用作取樣冷卻水。原設(shè)計干吸2臺HRS進口鍋爐取樣冷卻水為生產(chǎn)新水，設(shè)計滿負荷新水用量約為30 m3/d。新設(shè)置中水池出口至干吸工序取樣冷卻器的進水管路(與生產(chǎn)新水管相互備用)，將化工中水作為冷卻水源。

4)用作鍋爐定期排污冷卻水。原設(shè)計轉(zhuǎn)化工序4臺鍋爐排污擴容器冷卻水為生產(chǎn)新水，設(shè)計滿負荷新水用量約為120 m3/d。新設(shè)置中水池出口至轉(zhuǎn)化工序鍋爐排污擴容器的加水管路(與生產(chǎn)新水管相互備用)，將化工中水作為冷卻水源。

2.3 化工中水緩存與再平衡

為確保各生產(chǎn)系統(tǒng)中化工中水的最大化回用，在化工生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)置了中水緩存池(存儲量約3 000 m3)。在生產(chǎn)系統(tǒng)化工中水回用量較小時，產(chǎn)出的化工中水被臨時儲存至中水緩存池中;在回用量較大時，緩存池存儲的中水可最大化滿足對中水回用的需求，較好地發(fā)揮了中水再利用的儲存和平衡作用。

3 化工中水回用新途徑探討

在經(jīng)過上述化工中水回用的綜合改進后，廢酸廢水系統(tǒng)產(chǎn)出化工中水被大量回用，節(jié)約了生產(chǎn)新水消耗，但目前金川有色化工中水仍有部分盈余，亟需開發(fā)新的利用途徑。結(jié)合企業(yè)的實際用水情況及工業(yè)園區(qū)實際，可以考慮以下新途徑。

1)園區(qū)綠化用水。目前，廣西金川工業(yè)園區(qū)綠化用水均為生產(chǎn)新水，但根據(jù)產(chǎn)出化工中水的指標(biāo)情況，該中水可以滿足綠化用水需求;因此，可考慮將現(xiàn)有園區(qū)的綠化用新水改造為中水，以節(jié)約大量的生產(chǎn)新水。

2)與其他水質(zhì)混合后回用?？紤]到化工中水含硫酸鹽且鈉鹽、Cl－含量高等因素，可考慮將化工中水與園區(qū)動力生產(chǎn)廢水處理后的中水(水質(zhì)較好、Cl－含量低)按照一定比例混合，在確?；旌纤|(zhì)較好的情況下再回用。

3)噴淋蒸發(fā)耗。目前，化工產(chǎn)出中水雖已大比例被回用至生產(chǎn)系統(tǒng)，但化工中水仍有盈余;因此，可考慮在中水存儲池及附近建設(shè)專門的中水噴淋蒸發(fā)裝置，以最大化消耗中水，減少化工中水盈余量。

4 化工中水回用存在問題

經(jīng)過對化工廢酸廢水處理系統(tǒng)、制酸系統(tǒng)內(nèi)部用水點的中水回用改造，化工中水被大量回用至化工生產(chǎn)系統(tǒng);但隨著產(chǎn)出化工中水的不斷回用、再循環(huán)，化工中水回用陸續(xù)出現(xiàn)了雜質(zhì)富集問題，主要表現(xiàn)在兩方面:

1)化工中水中的部分雜質(zhì)組分緩慢富集，特別是化工中水Cl－含量不斷升高，ρ(Cl－)最高時已達2 g/L;由此，回用化工中水所接觸的碳鋼、不銹鋼設(shè)備已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了腐蝕情況，Cl－的去除、開路和控制問題已經(jīng)越來越迫切和必要。

2)因工藝設(shè)計原因，化工中水的硫酸鹽、Ca2+、 Mg2+含量較高;隨著化工中水大比例地不斷回用，硫酸鹽、Ca2+、Mg2+含量不斷升高。由此，化工中水回用點的管道結(jié)垢、堵塞等問題已經(jīng)陸續(xù)凸顯，亟待解決。

5 結(jié)語

金川有色廢酸廢水處理系統(tǒng)工藝流程順暢，系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)。在經(jīng)過不斷的改進優(yōu)化后，化工中水已經(jīng)被大比例回用至生產(chǎn)系統(tǒng)不同用水點，但仍存在系統(tǒng)Cl－富集、水質(zhì)硬度高等問題，后續(xù)對Cl－富集、水質(zhì)硬度高等問題合理、經(jīng)濟的攻關(guān)解決已開始推進。

［1］蔣少軍，俞守業(yè)，梅建輝.我國硫酸工業(yè)廢水處理技術(shù)綜述［J］.硫酸工業(yè)，2007(2):8－12.

［2］林德生.污酸處理工藝及配套設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用［J］.硫酸工業(yè)，2012(1):49－50.

Comprehensive utilization of neutralized water from waste acid wastewater treatment in smelting gas sulphuric acid production

ZHANG Tao，YANG Dexin，LI Na，LI Linjian，LI Zhiduo
(Chemical Plant，Guangxi Jinchuan Nonferrous Metals Co.，Ltd.，F(xiàn)angchenggang，Guangxi，538100，China)

Utilization of chemical neutralization water from waste acid and wastewater treatment system in 1 600 kt/a sulphuric acid in Guangxi Jinchuan Nonferrous Metals Co.Chemical Plant are introduced.The chemical neutralization water is used as a medicament preparation water，Gypsum centrifuge and compressor water，purifying water，sample cooling water and boiler fixed cooling water.The concentration of sulfate，sodium salt，Ca2+，Mg2+and Cl－in water will continue to be enriched for reuse.

sulphuric acid production;smelting off-gas;purification;waste acid;neutralized wate;comprehensive utilization

TQ111.16

B

1002－1507(2017)02－0021－03

2016－09－30。

張濤，男，廣西金川有色金屬有限公司化工廠主管工程師，主要從事冶煉煙氣制酸、廢酸廢水處理生產(chǎn)技術(shù)管理。電話:18677009101;E-mail:hgzhangtao@jnmc.com。