某冶煉廠污酸廢水處理設計

賀迎春（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011）

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某冶煉廠污酸廢水處理設計

賀迎春
（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011）

冶煉廠的制酸系統(tǒng)所產生的污酸含有多種重金屬及砷等毒害物質，通過采用分步沉淀法＋膜分離深度處理法的組合工藝，處理了制酸系統(tǒng)所產生的污酸廢水，既成功地解決了含有多種重金屬離子的廢水處理問題，減少了水體中砷、銅、鋅等的排放量，又將處理后的出水回用于生產，提高了水的重復利用率。

污酸廢水；重金屬；分步沉淀法；膜分離法

某銅鎳礦冶煉廠主要生產高冰鎳和硫酸，年產高冰鎳8 000 t，硫酸25×104t。該冶煉廠采用氧氣側吹熔池熔煉—轉爐吹煉工藝，熔煉及吹煉所產生的煙氣經余熱利用及收塵之后送至制酸系統(tǒng)生產硫酸，余熱回收所產生的蒸汽則用于發(fā)電。制酸系統(tǒng)所產生的污酸含有重金屬物質及砷等毒害物質［1］，為保護環(huán)境和節(jié)約用水，因此需新建污水處理站一座?？紤]為本工程發(fā)展留有余地，污水處理設計規(guī)模為30 m3／h，工作制度16 h／d。

1 進、出水水質

1.1 進水水質

該工程需處理的污酸廢水量為480 m3／d，原水中含污酸濃度：3.49%，SO2含量：104.6 g／d，污酸塵含量：≤960 kg／d。

其它成分見表1。

表1 其它成分含量

1.2 出水水質

本工程要求出水達《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》中間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質指標，部分指標如下：（1）濁度：≤20 NTU；（2）pH：≤6.8～9.5；（3）鈣硬度＋甲基橙堿度（以CaCO3計）：CaCO3穩(wěn)定指數RSI≥3.3，濃度≤1 100 mg／L，傳熱面水側壁溫大于70℃，鈣硬度小于200 mg／L；（4）總Fe：≤1.0mg／L；（5）Cu2＋：≤0.1mg／L。

2 污酸廢水處理方法

針對本工程污酸廢水中含銅、鎳、鐵等金屬物質及砷等毒害物質，采用分步沉淀法＋膜分離深度處理法相結合。

3 處理工藝流程

污酸廢水的處理工藝流程如圖1所示。來自硫酸車間的污酸入污水調節(jié)池均化后經提升至一段中和槽，加濃度為15%的石灰乳溶液，調pH至3.0［2］，混合反應后自流至一段豎流沉淀池，底流石膏送至壓濾車間壓濾，溢流出水則自流至氧化反應槽。

在氧化反應槽中通入空氣，將三價砷氧化成五價砷，再加入FeSO4形成FeAsO4沉淀，氧化反應后的漿液自流至二段斜板沉淀池沉淀，底流用泵揚至壓濾機脫水，二段斜板沉淀池上清流入二段中和反應槽。

濃度為15%的石灰乳溶液通過計量泵投入到二段中和槽，調pH至9.5，重金屬離子與石灰乳反應生成氫氧化物沉淀，為加大礬花，提高沉淀速度，在二段中各槽內加入PAC絮凝劑，混合反應后漿液自流至三段斜板沉淀池，沉淀物經泵提升至金屬渣濃縮池濃縮，再泵送至壓濾車間脫水，最后由工藝專業(yè)回收至冶金爐，上清液則自流至回調中和池。

圖1 工藝流程圖

在回調中和池中加入濃硫酸將pH值調至7后經泵揚送至CNⅡ過濾器，再自流入CNⅠ過濾器，過濾后的水經泵加壓送至保安過濾器去除5μm以上的顆粒，以保護膜系統(tǒng)，保安過濾器出水用高壓泵打入膜組件（在保安過濾器進水管中加入阻垢劑），水中的鹽分被膜截流，清水則透過膜進入清液池。被截流的含鹽高的水則用于沖渣。

污酸廢水經上述工藝處理后，其水質滿足間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質指標。

4 主要建（構）筑物

4.1 污水調節(jié)池

1.設計參數：硫酸車間污酸匯至污水調節(jié)池以調節(jié)廢水水質和水量，設計流量：Q＝30 m3／h，污水停留時間：11.4 h。

2.構（建）筑物：污水調節(jié)池一座，外形尺寸：長×寬×高＝9.5 m×6.0 m×6.5 m，有效容積342

m3。

3.配套設備：污酸提升泵，100LB－20.8型立式耐腐長軸泵2臺，1用1備，性能：Q＝35.2 m3／h，H＝20.8 m，P＝5.5 kW。

4.2 一段中和槽

污水調節(jié)池中污水提升至一段中和槽，向其中投加15%的石灰乳溶液，將pH調至3.0，讓其與污水混合反應。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，混合反應時間：10 min。

2.配套設備：一段中和槽：JYB（Ⅰ）－24－1.1型玻璃鋼溶藥攪拌罐1座，規(guī)格：Φ×H＝2.4 m×

2.5 m，P＝1.1 kW。

4.3 一段豎流沉淀池

一段中和槽中污水反應生成石膏，在沉淀池中沉淀，底流送至壓濾車間，上清液自流至氧化反應槽。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，表面負荷：1.4 m3／m2·h，沉淀時間：1.5 h。

2.配套設備：一段豎流式沉淀池：2座，并聯運行，規(guī)格：Φ×H＝5.2 m×5.6 m。

4.4 氧化反應槽

去除石膏后的污水在氧化反應槽中通入空氣，將三價砷氧化成五價砷，再加入FeSO4形成FeAsO4沉淀。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，氧化反應時間：10 min。

2.配套設備：氧化反應槽：JYB（Ⅰ）－18－0.75型玻璃鋼溶藥攪拌罐2座，并聯運行，每座反應槽規(guī)格：Φ×H＝1.8 m×2.0 m，P＝0.75 kW。

4.5 二段斜板沉淀池

在氧化反應槽中生成的FeAsO4沉淀在二段斜板沉淀池中沉淀，沉淀物壓濾后送至危廢處理中心，上清液自流至下一工段。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，表面負荷：2.32 m3／m2·h，沉淀時間：1.0 h。

2.構（建）筑物：二段斜板沉淀池：2座，并聯運行，每座尺寸：L×B×H＝4.3 m×3.0 m×5.6 m。4.6 二段中和槽

二段斜板沉淀池上清液自流至二段中和槽，向其投加15%的石灰乳溶液，將pH調至9.5，可去除銅、鎳、鉛、鋅等重金屬離子。為加大礬花，提高沉淀速度，在槽內加入PAC絮凝劑。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，混合反應時間：各10 min。

2.配套設備：二段中和槽：YB（Ⅰ）－18－0.75型玻璃鋼溶藥攪拌罐2組，并聯運行，每組兩臺串聯，每座反應槽規(guī)格：Φ×H＝1.8 m×2.0 m，P＝0.75 kW。

4.7 三段斜板沉淀池

在二段中和槽中生成的金屬氫氧化物沉淀在三段斜板沉淀池中沉淀，沉淀物用泵揚升至金屬渣濃縮池濃縮后，再泵至壓濾車間脫水，最后由工藝專業(yè)回收，上清液則自流至回調中和池。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，表面負荷：2.32 m3／m2·h，沉淀時間：1.0 h。

2.構（建）筑物：三段斜板沉淀池：2座，并聯運行，每座尺寸：L×B×H＝4.3 m×3.0 m×5.6 m。

4.8 回調中和池

在回調中和池內投加濃硫酸，將pH值回調至7.0。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h，中和時間：20 min。

2.配套設備：回調中和池：JYB（Ⅰ）－24－1.1型玻璃鋼溶藥攪拌罐1座，規(guī)格：Φ×H＝2.4 m× 2.5 m，P＝1.1 kW。

4.9 膜處理系統(tǒng)

污水經過膜處理系統(tǒng)處理后產水可直接回用于工業(yè)生產中。

1.設計參數：設計流量：Q＝30 m3／h。

2.配套設備：微濾：CNⅡ過濾器2臺，并聯運行，規(guī)格Φ×H＝3.3 m×6.1 m；超濾：CNⅠ過濾器2臺，并聯運行，規(guī)格Φ×H＝3.3 m×3.1 m；納濾：保安過濾器1臺，規(guī)格Φ×H＝0.8 mX1.7 m；反滲透：RO膜組件1套，60支。

4.10 回水池

經RO膜處理后的水自流至回水池供工藝生產使用。

構（建）筑物：鋼筋混凝土回水池1座，有效容積90 m3，外形尺寸L×B×H＝6.0 m×6.0 m×3.0 m。

5 廢渣處置

污酸廢水經本工藝處理后會產生一定的石膏渣、砷渣和金屬混合渣，其中石膏渣作為一般固體廢棄物處理，砷渣送至危廢中心，金屬混合渣則送至冶金爐。

6 結 論

1.分步沉淀法成功地解決了含有多種重金屬離子的廢水處理問題，可使水體每年減少砷排放量4.8 t／a，銅、鉛、鋅等重金屬排放量110 t／a。

2.膜分離法作為一種新型隔膜分離技術在廢水深度處理等領域受到重視和研究，并已在工程實踐中使用。經過膜分離技術處理的廢水，可回用于工藝生產，實現了廢水的零排放或微排放，具有良好的環(huán)境效益和社會效益。

［1］ 北京市市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊（2版，第6冊）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.406.

［2］ 《環(huán)境工程設計手冊》修訂編寫組.環(huán)境工程設計手冊（修訂版）［M］.長沙：湖南科學技術出版社，2002.397.

Acid Sewage W aste W ater Treatment Design for a Smelter

HE Yingchun
（CINF Engineering Co.，Ltd.，Changsha 410011，China）

The sewage acid，produced from the acidmaking system in smelters，contains noxious substances such as various heavy metals and arsenic.The paper has successfully solved the problem on the treatment of sewage acid water with heavymetal ions bymeans of stepbystep precipitation andmembrane separation process.Themethod not only recovers valuablemetals in the sewage，reduces the amount of As，Cu，Zn and so on，butalso recycles the treated water.

sewage acid water；heavymetal；stepbystep precipitation；membrane separation

X758

A

1003－5540（2017）03－0061－03

2017－04－05

賀迎春（1985－），女，工程師，主要從事給排水設計工作。