污酸廢水處理工藝及試驗研究

閆衛軍

（山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

據統計表明，我國各類礦山在冶煉開發過程中排放的污廢水占據我國所有工業廢水排放的13%左右。冶金行業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的高速發展，在其生產過程中包括冶煉、煙氣回收等工藝中所產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，給環境中的水資源造成了嚴重的污染。本文將以實踐生產為例，重點研究污酸廢水的處理工藝，并通過試驗手段對污酸廢水的處理效果進行綜合評估[1-3]。

1 污廢水產生來源

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包含有凈化、轉化以及吸收三個工序，在這三個工序中均會產生含砷廢水。在凈化工序中的廢水主要存在于冶煉煙氣洗滌過程中，在此過程中還會排放一定量的污酸廢水；在轉化工序中含污廢水主要循環冷卻中的排放所導致；在煙氣回收制酸階段所產生的污酸廢水量比較大，而且污酸廢水的成分較為復雜[4]。

此外，在對銅進行電解回收金和銀時也會產生污酸廢水，此污酸廢水中的銅離子濃度較大，還含有其他金屬離子。上述生產中所產生的污酸廢水是第二大來源。對銅進行電解且在凈液工段所產生的污酸廢水如圖2 所示。

2 污酸廢水處理工藝設計

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

2.1 含砷污酸廢水處理工藝

針對含砷污酸廢水處理的要求，本項目首先采用硫化法+石灰石二段中和法對其中的污酸進行減量化、降酸性處理方法，最終達到去除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復雜，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，此因素導致最終所排放的水不達標。當前，針對上述問題常采用圓筒過濾機對其進行深入過濾處理，雖然能夠保證最終出水達標，但是出水的質量穩定性不是很高，而且對應渣中的含水率高達60%以上，不利于中和渣的處理。

針對上述問題，項目組成員在對國內外先進膜過濾技術調研的基礎上，并結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，擬采用戈爾膜處理系統對出水進行處理。與傳統固體顆粒沉降原理不同的是，基于戈爾薄膜的過濾技術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到對其表面進行過濾的效果，即便是污水中的微小顆粒也能夠達到過濾的效果。在實際操作中，當薄膜表面的濾餅厚度達到一定程度后，系統會在自動完成對薄膜的反沖洗，從而將薄膜的表面清洗干凈。

綜合來講，與傳統過濾技術相比較，基于戈爾薄膜液體過濾技術具有工藝先進、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，在此基礎上采用戈爾薄膜過濾技術對出水進行深入處理。在上述綜合處理工藝的處理下，對進口水質和處理后的水質進行比對，比對結果如表1 所示。

表1 污酸廢水處理效果

如表1 所示，基于本文所設計的污酸廢水處理工藝對相應的廢水進行處理，處理后出水水質的各項指標均滿足《污水綜合排放標準》中所規定的三級標準要求?？偟膩碇v，在傳統含砷污酸廢水和酸性含砷廢水處理的基礎上，再加上戈爾薄膜技術后可保證出水水質達到標準要求，并且能夠滿足循環利用的要求。

經濟性分析：本項目中所采用的硫化法+石灰石二段中和法對污酸廢水進行處理，相比于傳統處理方式每年可直接節約水68 萬m3，約7.3 萬元；節省原來三段石灰乳中和處理的直接費用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4.155 萬元。

4 結語

礦山金屬在冶煉過程中不可避免地會產生污水，污水的處理一直以來均是國家和企業所關注的問題，污水處理不當不僅會造成對環境的污染，而且還會影響所在區域的地下水水質，從而影響居民用水安全性。針對污酸廢水處理的迫切性，本文針對含砷污酸廢水和酸性含砷廢水提出的相應的處理工藝?？偨Y如下：

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

2）針對酸性含砷廢水采用石灰法+二段石灰-鐵鹽的工藝流程對其進行處理；在此工藝流程中采用戈爾膜過濾技術對出水進行深度處理的工藝。

3）實踐表明，在傳統含砷污酸廢水和酸性含砷廢水處理的基礎上，再加上戈爾薄膜技術后可保證出水水質達到標準要求，并且能夠滿足循環利用的要求；而且，此工藝流程可直接節約成本46.72 萬元，可創造效益4.155 萬元。