硫酸廠生產(chǎn)污水處理站“零”排放工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

徐元博，劉平安

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司硫酸廠，陜西華縣 714101)

硫酸廠生產(chǎn)污水處理站“零”排放工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

徐元博，劉平安

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司硫酸廠，陜西華縣 714101)

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，硫酸裝置原污水處理工藝不能有效降低排放污水COD，且排放污水不能二次回收利用。金鉬股份硫酸廠根據(jù)實(shí)際情況對污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，廢酸中和化灰過程無一次水添加，并首次采用大孔徑樹脂降低污水COD。處理后污水COD 優(yōu)于外排標(biāo)準(zhǔn)，可并入硫酸廠消防管網(wǎng)回收再用，實(shí)現(xiàn)了硫酸系統(tǒng)污水“零”排放。

煙氣制酸 硫酸生產(chǎn) 污水 板框壓濾 化學(xué)需氧量 大孔徑樹脂

金堆城鉬業(yè)股份有限公司(以下簡稱金鉬股份)硫酸廠采用鉬冶煉煙氣配硫鐵礦制酸工藝，每年產(chǎn)生w(H2SO4)5%～15%廢硫酸約3 500 m3。該廢硫酸雜質(zhì)含量大，需進(jìn)行中和處理方可排放，加上制備石灰漿液添加的一次水，每年外排污水約5 000 m3。

隨著環(huán)保部門對生產(chǎn)污水排放要求的日益嚴(yán)格，除在pH值及濁度方面的要求外，還引入了工業(yè)生產(chǎn)外排污水化學(xué)需氧量(COD)的標(biāo)準(zhǔn)。而冶煉煙氣配硫鐵礦制酸系統(tǒng)所產(chǎn)生的污水由于選礦藥劑在多膛爐不完全燃燒，導(dǎo)致有機(jī)物在硫酸系統(tǒng)富集，外排污水COD指標(biāo)接近甚至超過環(huán)保要求。

金鉬股份硫酸廠污水處理站采用大孔徑樹脂對原有系統(tǒng)處理后的污水進(jìn)行深度處理，降低了COD，使該部分污水可回收利用。

1 應(yīng)用背景

硫酸廠污水處理系統(tǒng)原采用的傳統(tǒng)工藝中和操作復(fù)雜，降低COD效果不顯著，且浪費(fèi)水資源。技術(shù)人員提出采用壓濾—透濾—吸附3層過濾工藝，每年可回收利用水資源5 000 m3，且可對廢水中COD進(jìn)行有效的降解。

2 優(yōu)化步驟

2.1 中和板框壓濾

硫酸廠污水處理系統(tǒng)設(shè)置中和池，首次操作采用耐酸泵及鋼骨架管道將稀酸收集池的稀酸打入中和池，與堿性石灰漿液進(jìn)行中和，保持中和池堿性環(huán)境循環(huán)；由此添加廢酸進(jìn)行中和，單次可節(jié)約一次水約50～60 m3?，F(xiàn)場提高了中和后漿液濃度，該步操作可縮短原有工作時(shí)間。中和后污水pH值控制為6～9，呈弱堿性。

中和后漿液采用隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。板框正反吹漿液返回至中和池，降低了濾餅的含水量。過濾濾布精度要求120～200目，對后續(xù)精密過濾起到良好的保障作用。

2.2 戈?duì)柲み^濾

經(jīng)過板框過濾的濾液在二級沉淀池靜置沉淀后，采用戈?duì)柲み^濾器進(jìn)行二次過濾，再次降低污水濁度。戈?duì)柲み^濾精度為400目，可保證處理后污水濁度小于50 mg/m3，符合環(huán)保要求[1]。戈?duì)柲み^濾期間排渣水及反沖洗水由管道排至中和池，進(jìn)入一級中和壓濾。

2.3 COD降解

經(jīng)以上步驟處理后污水的pH值、濁度均符合排放要求，但經(jīng)檢測COD一般均值在50～100 mg/m3，接近排放標(biāo)準(zhǔn)的限值，不可直接二次回用。經(jīng)研究，降低污水COD一般可采用藥劑法和樹脂法。

2.3.1 藥劑法

藥劑法處理COD為目前常規(guī)處理方案，具有操作方便、見效快等特點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中COD降解藥劑的反應(yīng)速度非常快，可在2～3 min內(nèi)完成反應(yīng)，可直接對污水進(jìn)行處理。結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境決定在二級沉淀池富集污水中內(nèi)使用，原污水COD為714.1 mg/m3，對該污水加入不同量的COD降解藥劑，處理后污水COD值見表1。

表1 藥劑法處理污水COD情況

經(jīng)測試，污水COD高時(shí)藥劑法平均投入1 g/L，COD可降低約100 mg/m3；隨著污水中COD的下降，降解效果逐步衰弱。結(jié)合目前硫酸廠污水實(shí)際情況，理論計(jì)算1 m3污水中需添加9 kg COD降解劑方能達(dá)到污水排放要求，每天處理污水120 m3需添加藥劑980 kg。其方法藥劑消耗量大、成本高，且添加藥劑后處理污水不利用回用，所以藥劑法不適合低濃度污水COD處理。

2.3.2 樹脂法

自20世紀(jì)70年代以來，各種污水處理吸附樹脂不斷出現(xiàn)。采用樹脂吸附處理各種有機(jī)廢水首先在歐美國家得到應(yīng)用。近年來開發(fā)的大孔徑樹脂與一般用于工業(yè)給水處理的離子交換樹脂不同，是不帶離子交換基團(tuán)(酸堿功能基)的。但具有優(yōu)良的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可通過范德華力從溶液中吸附有機(jī)物，降低溶液COD，且該類型樹脂一旦改變體系的親水疏水平衡，就可以引起解吸。大孔吸附樹脂在應(yīng)用上的特點(diǎn)介于活性炭、硅膠、硅藻土等天然吸附劑與離子交換劑之間而兼具它們的優(yōu)點(diǎn)，既有類似活性炭的吸附能力，又比離子交換劑更容易再生，可以概括為吸附選擇性特殊、再生簡便、穩(wěn)定性高[2]。

結(jié)合金鉬股份硫酸廠污水處理實(shí)際情況，選用大孔徑樹脂降低污水COD較為合適。具體操作可選用交換柱裝填3 m3樹脂，在戈?duì)柲そK端增加流量6～10 m3/h泵1臺，吸附流速控制在2～3 BV/h。經(jīng)現(xiàn)場測定，進(jìn)液COD在40～60 mg/m3，出液COD在5～15 mg/m3，約處理7 d后樹脂需再生處理一次。大孔徑樹脂具體吸附數(shù)據(jù)見表2。

表2 大孔徑樹脂具體吸附數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，過流體積約在150 BV，樹脂吸附效果衰減較為明顯。經(jīng)3 BV質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%稀硫酸(硫酸廠自產(chǎn))再生浸泡，可恢復(fù)原有吸附效果，浸泡液排至污水中和池后續(xù)處理。

采用大孔徑樹脂吸附離子法降低污水COD，常用稀酸、稀堿、有機(jī)溶劑作為洗脫劑，理論脫附率95%以上，不產(chǎn)生二次污染[3]。

2.4 二次水利用

經(jīng)大孔徑樹脂處理后的污水符合排放標(biāo)準(zhǔn)，可通過增壓泵自清水池送至硫酸廠消防管網(wǎng)，平均節(jié)約水量50～60 m3/h，可實(shí)現(xiàn)污水處理“零”排放。

3 工藝流程

根據(jù)以上優(yōu)化步驟，硫酸廠確定了污水處理具體工藝流程，見圖1。

圖1 硫酸廠污水處理具體工藝流程

對硫酸廠污水處理具體工藝流程，有以下幾點(diǎn)說明：

1)化灰槽采用泵送漿液至稀酸收集池，稀酸收集池排酸期間保持堿性，循環(huán)無水中和。

2)板框反吹回流液和戈?duì)柲づ旁航?jīng)架設(shè)管線回收進(jìn)稀酸收集池。

3)樹脂預(yù)處理。經(jīng)2 BV質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氯化鈉溶液浸泡18～20 h，用清水漂洗凈，使排出的水不顯黃色；再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～4%氫氧化鈉或質(zhì)量分?jǐn)?shù)5 %鹽酸溶液(其量與上同) 浸泡2～4 h(或小流量清洗) ，放盡堿或酸液后沖洗樹脂至水接近中性待用。

4)大孔徑樹脂使用大于或等于3周期以后，如

吸附效果不佳可采用甲醇進(jìn)行洗脫。

4 優(yōu)點(diǎn)分析

采用以上優(yōu)化工藝處理硫酸廠污水，具有以下優(yōu)勢：

1)稀酸中和化灰過程不添加一次水，氫氧化鈣處理可使污水中部分陽離子得到沉淀。

2)板框及戈?duì)柲さ亩夁^濾保證了污水pH值及懸浮物符合環(huán)保要求。

3)通過比較選用大孔徑樹脂降低污水COD，其效果好，無二次污染，且利用硫酸廠自產(chǎn)稀硫酸對樹脂進(jìn)行洗脫，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本；可使得污水中部分有機(jī)物富集，具備回收條件。

4)處理后污水達(dá)到甚至優(yōu)于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可二次回收利用，節(jié)約一次水量約66 000～95 000 m3/a。

5 結(jié)語

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，傳統(tǒng)的污水處理工藝已逐漸不能滿足要求，生產(chǎn)污水“零”排放被提上日程。各硫酸裝置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，優(yōu)化工藝，引進(jìn)新方法解決污水問題，保證環(huán)保生產(chǎn)，提高企業(yè)的水資源利用率。

[1] 羅兆龍.膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用[J].中國市政工程，2007(1)：11-46.

[2] 姚日鵬，陳鳳慧，高超.大孔吸附樹脂在廢水處理中的應(yīng)用[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，19(1)：63-65.

[3] 張?jiān)葡?大孔離子交換樹脂在廢水處理終端中應(yīng)用探討[J].凈水技術(shù)，2001，20(2):34-36.

Designandapplicationofzerodischargeprocessinwastewatertreatmentstationofsulphuricacidplant

XUYuanbo，LIUPingan

(Sulphuric Acid Plant, Jinduicheng Molybdenum Industry Co., Ltd., Huaxian, Shanxi, 714101, China)

With more stringent environmental requirements, sulphuric acid plant sewage treatment process can not reduce the discharge of sewage COD effectively, and discharged sewage can not be secondary recycled. According to the actual situation, sewage treatment process was optimized. Waste acid neutralized ash without adding water, and large pore size resin was used to reduce sewage COD for the first time. COD in polluted water after treatment was superior to discharge standards. realizing "zero" emissions of sulphuric acid system.

sulpliaric acid plant based on off-gas; sulphuric acid production; westewater; plate and frame filter press; chemical oxygen demand; large hole diameter resin

2017-09-11。

徐元博，男，金堆城鉬業(yè)股份有限公司硫酸廠機(jī)械工程師，主要從事硫酸系統(tǒng)綜合回收管理工作。電話：13772740205；E-mail：37342405@qq.com。

TQ111.16；X781

B

1002-1507(2017)11-0039-03