污酸廢水處理工藝及試驗(yàn)研究

閆衛(wèi)軍

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，我國各類礦山在冶煉開發(fā)過程中排放的污廢水占據(jù)我國所有工業(yè)廢水排放的13%左右。冶金行業(yè)分為黑色冶金和有色冶金兩大類。近年來，隨著我國有色金屬工業(yè)的高速發(fā)展，在其生產(chǎn)過程中包括冶煉、煙氣回收等工藝中所產(chǎn)生的污酸廢水不斷增大，在此期間所排放的有害金屬離子也越來越多，給環(huán)境中的水資源造成了嚴(yán)重的污染。本文將以實(shí)踐生產(chǎn)為例，重點(diǎn)研究污酸廢水的處理工藝，并通過試驗(yàn)手段對(duì)污酸廢水的處理效果進(jìn)行綜合評(píng)估[1-3]。

1 污廢水產(chǎn)生來源

本工程中的污酸廢水主要來源于制酸工段的地面沖洗酸性廢水、凈化工段產(chǎn)生的廢酸、各種酸性的沖洗液、冷凝和吸收劑煙道噴霧污酸收集以及硫酸銷售裝罐撒漏的酸性廢水。具體產(chǎn)生流程如圖1 所示。

通過分析可知，冶煉工藝中涉及到的硫酸生產(chǎn)包含有凈化、轉(zhuǎn)化以及吸收三個(gè)工序，在這三個(gè)工序中均會(huì)產(chǎn)生含砷廢水。在凈化工序中的廢水主要存在于冶煉煙氣洗滌過程中，在此過程中還會(huì)排放一定量的污酸廢水；在轉(zhuǎn)化工序中含污廢水主要循環(huán)冷卻中的排放所導(dǎo)致；在煙氣回收制酸階段所產(chǎn)生的污酸廢水量比較大，而且污酸廢水的成分較為復(fù)雜[4]。

此外，在對(duì)銅進(jìn)行電解回收金和銀時(shí)也會(huì)產(chǎn)生污酸廢水，此污酸廢水中的銅離子濃度較大，還含有其他金屬離子。上述生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污酸廢水是第二大來源。對(duì)銅進(jìn)行電解且在凈液工段所產(chǎn)生的污酸廢水如圖2 所示。

2 污酸廢水處理工藝設(shè)計(jì)

污酸廢水可分為含砷污酸廢水和酸性含砷廢水。針對(duì)污酸廢水的處理需求，擬采取“清污分流”的方式對(duì)其進(jìn)行處理。本章分別對(duì)含砷污酸廢水和酸性含砷廢水提出相應(yīng)的污酸廢水處理工藝。

2.1 含砷污酸廢水處理工藝

針對(duì)含砷污酸廢水處理的要求，本項(xiàng)目首先采用硫化法+石灰石二段中和法對(duì)其中的污酸進(jìn)行減量化、降酸性處理方法，最終達(dá)到去除Hg 離子，降低砷離子的含量。在第二段中采用石灰石進(jìn)行中和處理，將一段處理后水的pH 值降至8～10，徹底去除其中的砷離子，并達(dá)到降解其他金屬離子的效果。上述兩段含砷污酸廢水處理工藝流程如圖3 所示[5]。

圖3 含砷污酸廢水處理工藝流程圖

2.2 酸性含砷廢水處理工藝

酸性含砷廢水處理工藝是繼含砷污酸廢水處理工藝的相連工段，具體為：在含砷污酸廢水中加入酸性含砷廢水，最終待處理廢水的成分相當(dāng)復(fù)雜，其中含有砷、銅、鉛、芯等有害金屬離子。所得的混合酸性廢水的處理工藝流程如圖4 所示。

圖4 混合酸性廢水處理工藝流程圖

對(duì)于圖4 中的酸性廢水處理工藝流程而言，由于在其二段二級(jí)中和槽處理后的污水的懸浮物含量較高，而且懸浮物還夾雜一定的有害物質(zhì)，此因素導(dǎo)致最終所排放的水不達(dá)標(biāo)。當(dāng)前，針對(duì)上述問題常采用圓筒過濾機(jī)對(duì)其進(jìn)行深入過濾處理，雖然能夠保證最終出水達(dá)標(biāo)，但是出水的質(zhì)量穩(wěn)定性不是很高，而且對(duì)應(yīng)渣中的含水率高達(dá)60%以上，不利于中和渣的處理。

針對(duì)上述問題，項(xiàng)目組成員在對(duì)國內(nèi)外先進(jìn)膜過濾技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，并結(jié)合本工程中含砷污酸廢水和酸性含砷廢水最終的處理情況，擬采用戈?duì)柲ぬ幚硐到y(tǒng)對(duì)出水進(jìn)行處理。與傳統(tǒng)固體顆粒沉降原理不同的是，基于戈?duì)柋∧さ倪^濾技術(shù)所采用的濾料以膨化聚四氟乙烯薄膜為主，該種材料能夠真正意義地達(dá)到對(duì)其表面進(jìn)行過濾的效果，即便是污水中的微小顆粒也能夠達(dá)到過濾的效果。在實(shí)際操作中，當(dāng)薄膜表面的濾餅厚度達(dá)到一定程度后，系統(tǒng)會(huì)在自動(dòng)完成對(duì)薄膜的反沖洗，從而將薄膜的表面清洗干凈。

綜合來講，與傳統(tǒng)過濾技術(shù)相比較，基于戈?duì)柋∧ひ后w過濾技術(shù)具有工藝先進(jìn)、流程縮短、投入成本低、過濾精度高、過濾效率高以及占比面積小等優(yōu)勢。

3 污酸廢水處理效果

基于含砷污酸廢水和酸性含砷廢水的處理工藝流程，在此基礎(chǔ)上采用戈?duì)柋∧み^濾技術(shù)對(duì)出水進(jìn)行深入處理。在上述綜合處理工藝的處理下，對(duì)進(jìn)口水質(zhì)和處理后的水質(zhì)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果如表1 所示。

表1 污酸廢水處理效果

如表1 所示，基于本文所設(shè)計(jì)的污酸廢水處理工藝對(duì)相應(yīng)的廢水進(jìn)行處理，處理后出水水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中所規(guī)定的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求?？偟膩碇v，在傳統(tǒng)含砷污酸廢水和酸性含砷廢水處理的基礎(chǔ)上，再加上戈?duì)柋∧ぜ夹g(shù)后可保證出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且能夠滿足循環(huán)利用的要求。

經(jīng)濟(jì)性分析：本項(xiàng)目中所采用的硫化法+石灰石二段中和法對(duì)污酸廢水進(jìn)行處理，相比于傳統(tǒng)處理方式每年可直接節(jié)約水68 萬m3，約7.3 萬元；節(jié)省原來三段石灰乳中和處理的直接費(fèi)用39.42 萬元。

此外，基于石灰石二段中和處理方式后所得的污泥可直接銷售至石灰廠中，每年銷售額可達(dá)4.155 萬元。

4 結(jié)語

礦山金屬在冶煉過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生污水，污水的處理一直以來均是國家和企業(yè)所關(guān)注的問題，污水處理不當(dāng)不僅會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，而且還會(huì)影響所在區(qū)域的地下水水質(zhì)，從而影響居民用水安全性。針對(duì)污酸廢水處理的迫切性，本文針對(duì)含砷污酸廢水和酸性含砷廢水提出的相應(yīng)的處理工藝?？偨Y(jié)如下：

1）對(duì)于含砷污酸廢水采用硫化法+石灰石二段中和法對(duì)其進(jìn)行處理，最終達(dá)到去除Hg 離子，去除砷離子的目的，并達(dá)到降解其他金屬離子的效果。

2）針對(duì)酸性含砷廢水采用石灰法+二段石灰-鐵鹽的工藝流程對(duì)其進(jìn)行處理；在此工藝流程中采用戈?duì)柲み^濾技術(shù)對(duì)出水進(jìn)行深度處理的工藝。

3）實(shí)踐表明，在傳統(tǒng)含砷污酸廢水和酸性含砷廢水處理的基礎(chǔ)上，再加上戈?duì)柋∧ぜ夹g(shù)后可保證出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且能夠滿足循環(huán)利用的要求；而且，此工藝流程可直接節(jié)約成本46.72 萬元，可創(chuàng)造效益4.155 萬元。