贵冶硫酸车间对含砷酸性污水处理采用了硫化——中和—硫酸亚铁—氧化——中和工艺,主要采用硫化法工艺,污酸废水加入硫化钠脱砷后再采用硫酸亚铁盐进一步除砷工艺,在中和工序一次中和槽中加FeSO么,加电石泥浆调整pH为7~9 后进入氧化槽,在氧化槽内鼓空气将Fe²+氧化为Fe³+,As3+氧化为As3+,然后进人二次中和槽,在二次中和槽中添加电石泥调整 pH为9~11,完成污酸废水处理。处理后净化水中As能基本达到国家排放标准,但镉离子难以稳定达到国家排放标准。
污酸废水采用中和曝气加铁盐除砷工艺。中和曝气池内投加石灰乳调节 pH 为8.0~8.5,再根据废水中砷化物含量投加硫酸亚铁除砷剂,曝气至废水呈棕褐色,并微调 pH至8.5左右,然后用泵将废水打入戈尔过滤器进行过滤,滤液(清水)返回系统,滤液(清水)返回系统或排放。
(3)云南铜业股份有限公司
硫酸净化工序排放的高砷污酸废水和提炼金、银产出的酸性废水和选矿废水以及处理烟尘产出的酸性废水采用先硫——中和—铁盐共沉淀工艺处理。
(4)金隆铜业公司
金隆铜业公司污酸废水处理采用了中和——硫化—氧化工艺,将硫化法的砷去除率提高到95%以上,剩下的5%仍采用铁盐一石灰法处理。
(5)烟台鹏晖铜业有限公司
污酸废水采用硫化钠—电石渣—铁盐化学沉淀工艺处理,污酸废水中的杂质与加入的硫化钠发生反应生成难溶盐从而被除去。
(6)金昌冶炼厂
污酸废水首先通过Larox压滤机压滤后通过SO脱气塔,经两级石灰石乳中和除去其中大部分HSO、HF等杂质生成石膏浆,石膏滤液采用“石膏一分步硫化——石灰铁盐共沉淀”的工艺流程。向石膏滤液加入NayS溶液,与其中的铜、砷生成硫化物沉淀,由于铜、砷硫化物溶度积不同,通过控制一、二级反应的pH和氧化还原电极电位,其中铜、砷被先后沉淀,其他的重金属离子,如锌、镉等也沉淀分离。
(7)大冶有色金属有限公司冶炼厂
大冶有色金属有限公司冶炼厂采用三段石灰——铁盐法工艺处理污酸废水。一次中和除硫酸和SO,以及去除固体PbSO,加入硫酸亚铁鼓空气氧化除砷,通过两段加入硫酸亚铁和石灰乳中和。除去重金属离子和砷、氟等有害杂质。但存在工艺流程长,渣浆泵叶轮磨蚀、管道堵塞、砷渣无出路、处理费用高等问题。
(8)葫芦岛有色金属集团有限公司
污酸废水处理工艺流程为先石灰中和后硫化处理的三级中和流程,第一级为石膏的生成及回收,第二级为重金属离子的去除,第三级为砷、氟的进一步去除。改造采用了北京矿冶研究总院的高浓度泥浆法(HDS)两级中和、铁盐除砷处理工艺。该工艺的特点:一是处理同体积的酸性废水可减少10%的石灰消耗,可大大减缓设备、管道的结垢;二是产生的污泥固含量高,质量分数可达20%~30%。
(9)河南豫光金铅集团
污酸废水处理工艺采用“铁盐沉—鼓风氧化—石灰中和”。污酸废水脱出SO,后进行两级石灰石乳中和生成石膏浆,石膏浆经浓密机沉降,底液经压滤机脱水,浓密机上清液和压滤机滤液汇入石膏滤液槽,与硫化钠反应生成硫化物沉淀,硫化物沉淀经浓密机沉降,底流经陶瓷过滤机过滤,滤液和浓密机上清液自流到污水处理工序进一步处理。来自污酸废水处理工序和各车间的污水混合后进行一级石灰乳中和、硫酸亚铁除砷、二级石灰乳中和处理。
(10)株洲冶炼集团
株洲冶炼集团污酸废水采用“生物制剂配合——水解”工艺处理,铅锌冶炼的污水进入配合槽,在配合槽内添加生物制剂和脱汞剂,脱汞剂与污酸废水中的原子态的汞反应,其产物沉淀在配合槽内形成汞含量大于22%的配合渣;生物制剂的多功能基团与污酸废水中的砷、汞、镉等重金属离子进行配合反应,进一步通过投加石灰或液碱调节污酸废水的pH到8~9,污酸废水经过处理后重金属离子浓度稳定,达到国家新的排放标准。
基于循环经济及资源回收的理念,在实现污酸废水铜砷、铜锌分离的基础之上,结合污酸废水的特点,采用双极膜电渗析法回收污酸废水中的酸,通过回收酸的过程来调节污酸废水的pH,为后续污酸废水中锌的回收提供条件,以实现废水中的重金属硫化物选择性沉淀,从而达到减少重金属排放量,回收有价资源以及减少渣量,消除二次污染的目的。
针对我国污酸废水产生量大、处理困难、污染严重的问题,经过多年的研究,中南大学开发出有色冶炼烟气洗涤污酸废水治理与资源化利用新技术。①含汞污酸生物制剂处理新技术。废水处理后出水中重金属离子浓度优于《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010),Ca²+浓度可控脱除低于50mg/L,净化水回用率大于95%,解决了传统石灰中和法难以稳定达标及回用的技术瓶颈。②污酸废水梯级硫化—电渗析处理技术。此外,针对国内有色冶炼企业污酸处理过程中设备设施简陋、自动化水平低,缺乏配套的集成装备的问题,基于气液强化反应梯级硫化技术和双极膜电渗析技术,研发了污酸废水梯级硫化—电渗析处理集成技术与装备。采用模块化组合方式,由电渗析—生物物化—双膜工艺组成,以实现废水中酸与重金属的分离,重金属的回收及净化水的全面回用,解决了传统设备与工艺采用中和沉淀法处理成本高、渣量大、存在二次污染、废水无法回用的难题。
新技术创新点:①突破了气液相多金属离子废水梯级硫化的关键技术,实现了铜、砷、锌的高效分离与富集,无中和渣二次污染,渣含金属均超过60%,有害元素砷有效开路,实现了有价资源的回收和二次污染的控制,且成本与传统工艺相比可降低30%。②基于流体力学湍动能研究,通过计算机模拟仿真设计研发了高效气液反应器,提高了反应效率,反应时间10min,硫元素利用接近理论值,废水处理直接达到国家排放标准。③发明了溶度积相近元素(如铜、砷)分离新工艺,实现铜砷分离率由原有的80%提高至99%以上,锌的分离效率达95%。④针对传统硫化法沉淀颗粒细小,难以分离的难点,发明了重金属非生物颗粒污泥颗粒强化固液分离新方法,促进了重金属硫化物颗粒的长大与分离,沉降速率达3.5cm/s,污泥含水率降低了4%,污泥体积压缩至原来的1/5。⑤首次将双极膜电渗析技术应用于有色冶炼烟气洗涤污酸废水的处理过程,突破了电渗析直接应用于高酸复杂重金属废水膜材料优选的关键技术,实现了稀硫酸的高效分离与回收,酸的回收率达90%以上。
与同类技术的对比:新技术突破了气液强化多金属离子废水梯级硫化富集分离的关键技术,通过对膜材料的选择和设备集成,实现选择性电渗析技术直接应用于高酸复杂重金属废水中酸的分离和浓缩,通过新技术能够实现污酸废水中有价元素的富集、有害元素的分离,酸分离浓缩后回收及净化水全面回用。与国内外同类技术比较,具有如下优势:①气液强化,反应高效。通过研发的气液强化高效反应器,对于污酸废水中高浓度的重金属离子,能够在10min内实现重金属离子的高效富集分离,抗冲击负荷强,净化高效。②过程可控,实现有价元素的富集和有害元素的分离。通过对反应过程电位 pH和投加硫化剂量的控制,可以很好地实现污酸中铜、锌、铅、镉的分类富集分离,富集的渣中有价元素含量在50%以上,便于资源化。有害元素砷富集的砷渣中含量50%以上,实现单独开路。③酸高效分离浓缩,污酸无需中和,渣量小。通过对双极膜进行优化组合集成,采用选择性电渗析技术,实现污酸中酸与重金属的分离,同时对酸进行浓缩回用。污酸处理无需中和,产生的渣量不到传统工艺的5%。④工艺控制简单,便于全自动化控制。新技术参数控制简单,参数控制条件宽松。可通过压力控制、电位 pH控制、流量控制、在线自动检测等手段集成,实现污酸处理全过程自动化控制,大大降低劳动强度。⑤处理技术经济,成本低。与传统的硫化技术相比,新技术工艺过程硫元素充分循环利用,降低了硫化剂的消耗,且无二次污染。无需中和,大幅减少中和剂的成本。新技术综合处理成本比传统技术低30%以上。污酸废水处理技术比较见表6-27。