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江蘇銘盛環境

江蘇銘盛環境與某銅業公司合作的銅冶煉酸性廢水處理案例解析

文章出處:未知發表時間:2022-01-22 13:31:14

圖片3

 

  銅冶煉屬高污染行業,主要表現在廢水、廢氣、廢渣等污染,其中重金屬酸性廢水對環境的污染、危害最為嚴重。其通常含有銅、鉛、鎘、汞、鉻、鋅、鎳、鈣等重金屬離子,以及硫酸、砷、氟、氯等非金屬物質。這些物質混雜在一同使酸性廢水的毒性更強。重金屬酸性廢水對環境的污染具有傳播范圍廣、持續時間長、形成的危害大且不可逆、管理本錢較高等特性。

 

  甘肅某有色集團股份有限公司銅業公司(以下簡稱甘肅某銅業)作為一家大型銅冶煉老企業,目前已構成陰極銅18Mt/a、硫酸55Mt/a[w(H2SO4)100%硫酸,下同]生產范圍,在生產過程中產生大量酸性廢水。隨著環保形勢的日益嚴峻,甘肅某銅業為完成綜合管理及排放目的,與江蘇銘盛環境設有限公司合作,結合生產實踐、在石灰-鐵鹽法的根底上實施理論研討,經過改造制定完成了一套實在可行的酸性廢水處置系統,完成了酸性廢水處置后水質完整達標回用。

 

  1、酸性工業廢水處辦法引見

 

  目前銅冶煉行業含砷酸性廢水的處置技術主要分為化學法、物化法和生化法3大類?;瘜W法包括化學沉淀法、絮凝沉淀法等。其中化學沉淀法是目前效果最好、應用最廣的辦法[5]。甘肅某銅業采用化學沉淀法處置含砷酸性廢水。其主要原理是往廢水中添加堿(通常是氫氧化鈣)提升pH值,應用鈣離子與水中砷反響生成亞砷酸鈣、砷酸鈣鹽沉淀物,再經沉淀、過濾等工藝別離,可除去大局部砷。

 

  化學反響方程式如下:

 

圖片32 

  該辦法可除去大局部砷、氟和重金屬離子,但泥渣沉淀遲緩,難以將廢水直接凈化至排放規范(通常砷含量超標)。所以還需在中和沉淀后參加含Fe3+,Fe2+,Al3+Mg2+等離子鹽類,并用堿(通常是氫氧化鈣)調至恰當pH值,使其構成氫氧化物膠體吸附并與廢水中的砷反響,生成難溶鹽沉淀而被除去(以鐵鹽為例)。其詳細辦法有,石灰-鋁鹽法、石灰-高鐵法、石灰-鐵鹽法等?;瘜W反響方程式如下:

 

圖片33 

圖片34 

  2、酸性廢水處置狀況

 

  2.1 酸性廢水組成

 

  由于銅原料來源復雜,原料礦中砷及其他雜質含量高,造成廢水中砷、銅、鉛等雜質含量較高。甘肅某銅業酸性廢水主要來源于:

 

  1)A類:制酸系統廢酸、電除霧器沖洗液、電解廢液等各類酸性冷凝液、吸收液。該類廢水重金屬污染物含量較高,且酸性很強。

 

  2)B類:硫酸系統生產過程中對冶煉煙氣實施洗濯凈化產生的廢水。該類廢水含有較多重金屬污染物及懸浮物、固態渣,且酸性較強。

 

  3)C類:硫酸系統初期雨水、空中及設備沖洗水等。該類廢水重金屬污染物較低,酸性較弱。

 

  甘肅某銅業酸性廢水水質狀況見表1。

 

圖片35 

  2.2 酸性廢水處置工藝

 

  甘肅某銅業現有生產廢水主要包括中性廢水及酸性廢水。其中,酸性廢水主要來自于硫酸車間、綜合車間、電解車間外排酸性廢液。酸性廢水處置系統原采用石灰-鐵鹽法工藝流程,完成了酸性廢水的達標排放。其工藝流程表示見圖1。

 

圖片36 

  一段中和沉淀壓濾流程:各工序酸性廢水搜集至調理池中混合平均,經酸性廢水提升泵送至中和槽,投加石灰乳攪拌充沛反響,調理廢水pH值為10.5;中和槽出水自流至氧化槽,經充沛曝氣氧化后進入中間池。中間池配置攪拌、曝氣安裝,避免污泥沉降梗塞中間池,并實施補充氧化。用壓濾機對中間池污水實施壓濾脫渣,濾后液自流至1均化池(二段工序),濾渣即中和渣(砷、銅等重金屬渣和石膏混合渣)送至固體危廢中心堆存。

 

  二段鐵鹽沉淀壓濾流程:一段中和沉淀可將大局部重金屬脫除(砷脫除率大于90%,銅脫除率大于95%)。一段壓濾機濾后液(清液)自流至1#均化池,同時投加鐵鹽(七水硫酸亞鐵)并曝氣反響,反響后進入2#均化池,調理廢水pH值為9.0。2#均化池出水經一級膜過濾器實施固液別離,底流污泥經壓濾機壓濾脫水。污泥脫出濾液(未達標)回流至1#均化池繼續處置,濾渣主要為砷渣,送至固體危廢中心堆存。濾后液(上清液)經緩沖槽進入曝氣池,經充沛曝氣反響后,進入二級膜過濾器實施固液別離。底流污泥經壓濾機壓濾脫水,脫出液回流至1#均化池繼續處置、濾渣送至固體危廢中心堆存。二級膜濾后液(上清液)經在線監測后自流至上清液池,達標后進入回用水池回用。

 

  當在線監測系統發現數據異常時,啟動系統應急處置流程。暫停一段流程,并將2#均化池出液、二級膜濾后液、上清液池污染液回流至1#均化池重新實施二段流程直至達標。

 

  2.3 酸性廢水處置存在的問題

 

  甘肅某銅業原酸性廢水處置系統于20116月改造完成并投入運用,采用石灰-鐵鹽法處置酸性廢水,設計處置才能為960m3/d,可以滿足當時企業的實踐生產需求。隨著近幾年火法冶煉系統、制酸系統產能增加,酸性廢水產量明顯增加,原酸性廢水處置系統呈現了一系列問題。近年來環保形勢愈發嚴峻,如何確保酸性廢水處置后連續穩定達標成為急需處理的難題。原酸性廢水處置系統主要存在的問題有:

 

  1)設備老化,毛病頻繁,運轉效率低。近幾年因由于設備老化,設備毛病率增高,污水處置系統作業率明顯缺乏,處置才能遠達不到設計的960m3/d。一段石灰中和工序機械驅動立式壓濾機(型號為BAZG-25)毛病率高、過濾量嚴重缺乏,限制廢水處置才能。二段膜過濾器膜袋發作走漏時,生產人員未及時發現處置,形成上清液池及回用水池污染,進而污染整個回用水系統,嚴重影響廢水指標的穩定控制。

 

  2)均化池藥劑混合不平均,反響時間缺乏。原有均化池分為1#、2#兩個均化池,壓濾機濾后液進入1#均化池,鐵鹽由1#均化池投加。正常生產中,先處置2#均化池廢水,再將1#均化池廢水送入2#均化池繼續處置?,F有形式存在藥劑投加混合不平均、反響時間缺乏等問題,影響藥劑的運用效率。為保證廢水處置效率與指標合格,只能過量添加鐵鹽。藥劑運用量增大、廢渣量增加,形成廢水處置本錢升高、指標動搖的惡性循環。

 

  3)工藝流程難以順應新的生產形式。隨著甘肅某銅業產能的提升,外排廢酸雜質離子富集,調理池廢酸中ρ(As)最高可達8g/L,嚴重影響了酸性廢水處置系統運轉指標。原有工藝流程難以順應重生產形式帶來的變化,酸性廢水處置系統水質指標動搖較大。

 

  3、酸性廢水處置技術改良

 

  針對原廢水處置系統存在的問題,甘肅某銅業主要從設備設備、工藝技術2個方面實施改造,制定相應的完善措施,保證處置后廢水可回用。

 

  3.1 設備設備改造

 

  對一段中和工序壓濾機實施改換,將原有機械驅動立式壓濾機改換為全自動立式壓濾機(型號為HVPF-40)。理論證明,該設備應用于廢酸中和液脫水操作有較大優勢。其對粒徑小、黏度大的物料過濾效果好,且有高效洗濯功用。立式壓濾機壓差較大,可完成快速成餅、強力吹干,可疾速得到水分很低的濾餅。該壓濾機徹底處理了一段中和工序處置量缺乏、處置效果差的問題。在二級膜過濾器后增加一道膜過濾器,從而有效處理了因膜袋走漏而形成的一系列問題。

 

  3.2 工藝技術改良

 

  分離甘肅某銅業石灰-鐵鹽法處置含砷酸性廢水工藝運轉狀況,并剖析其脫砷機理,對二段鐵鹽過濾工序實施改良。經過參加氧化劑,促進藥劑中Fe2+轉化為Fe3+,酸性廢水中As3+轉化為As5+,生成具有較小溶解度的砷酸鐵、砷酸亞鐵渣沉淀,以提升除砷效果。

 

  經過對現有生產工藝和廢水處置工藝的研討和剖析,甘肅某銅業設計了1套石灰-鐵鹽+雙氧水的廢水處置工藝。該工藝經過小試和中試擴展實驗研討。研討結果標明:石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝能確保廢水連續穩定達標排放。該技術和原廢水處置工藝有一定的重合度,無需對設備實施大面積改造,操作條件溫和,操作工序簡單。

 

  3.3 施行狀況

 

  經討論研討,石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝技術改造如下:

 

  1)一段鐵鹽+雙氧水改造是在壓濾機濾后液管道上加裝1個容積為8m31#反響槽。在該反響槽內投加鐵鹽及雙氧水,并裝置了曝氣管道,使藥劑充沛混合后進入1#均化池。同時在1#均化池入口增加鐵鹽應急投加口,確保一段鐵鹽+雙氧水工序后的水質到達控制請求。在二級膜過濾器后增加1套膜過濾器(三級膜),并將一、二、三級膜過濾器底流污泥脫出濾液(未達標)回流至該反響槽中),避免底泥脫出液進入均化池,影響均化池水質控制。為增加藥劑反響時間,該反響槽采用下進上出的進液方式。1#反響槽工藝流程表示見圖2。

 

圖片37 

  2)二段鐵鹽+雙氧水改造是將緩沖槽改造為2#反響槽,并增加鐵鹽、雙氧水投加安裝及曝氣管道。改造后酸性廢水處置工藝流程見圖3。

 

圖片38 

  3.4 改造后效果

 

  改造后廢水處置才能到達960m3/d,完整滿足企業的實踐生產需求。酸性廢水處置后到達GB25467—2012《銅、鎳、鈷工業污染物排放規范》,系統出水ρ(As)低于0.5mg/L,全部回用于循環水系統補水、石灰乳制備等生產,完成了廢水排放的目的。廢水處置本錢比原工藝降低20%;相較于原處置工藝,石灰-鐵鹽+雙氧水法具有以下優點:

 

  1)有效提升了鐵鹽應用率,減少了鐵鹽運用量,降低了濾渣產生量,提升了除砷效果。

 

  2)操作便當、易于施行,對環境友好,無二次污染。

 

  3)提升了沉淀效率、除砷穩定性和水質達標率,減輕了企業的環保壓力。

 

  4、結語

 

  石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝有效處理了銅業公司含砷酸性廢水處置存在的問題,提升了硫酸亞鐵的應用率,提升了除砷效果,保證了廢水處置系統長期高效穩定運轉。廢水處置后(ρAs)低于0.5mg/L,全部回用于生產安裝。另外,產生的砷渣中砷元素為毒性較小的五價砷酸鹽,其毒性浸出濃度小于5mg/L,可平安堆存于渣庫內。

 


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