浙江海元环境科技有限公司 浙江杭州 311225
摘要：冶炼厂的制酸系统所产生的污酸含有多类型有毒害性物质，采取分步有机沉淀法与半透膜过滤分离除杂法的协调配合，既可以高效分离废水中的重金属离子，抑制环境污染恶化，又可以净化水源，提高综合利用率，节约资源成本。
关键词：冶炼厂；制酸系统；有机沉淀法；
以某铜镍矿冶炼厂为例，其主要生产高冰镍及工业用硫酸。该冶炼厂在生产加工过程中主要采用氧气侧吹熔池熔炼—转炉吹炼工艺,熔炼工序所产生的烟气在余热催化作用及收尘处理后，被推送至制酸系统生产硫酸。制酸系统所产生的污酸含有高浓度有机毒害物质及重金属离子，为保护自然水资源，该冶炼厂决定建造一座污水中转处理站。
1污水处理站进出水水质监测
1.1进水水质组成成分调查
结合冶炼厂生产作业强度可知，该工程所需承担的污酸废水日处理量为480m3。经检测可知，原水中的污酸浓度为3.49%，SO2含量为104.6g/d,污酸杂尘溶解量为≤960kg/d。
1.2出水水质组成成分调查
本工程的出水水质要达到工业循环冷却水处理规范条例中，对冷却水水质的标准要求，其部分组成成分参数指标为：①浊度:≤20NTU；②pH:≤6.8-9.5；③钙硬度+甲基橙碱度(以CaCO3计):CaCO3稳定指数RSI≥3.3,浓度≤1100mg/L,传热面水侧壁温大于70℃,钙硬度小于200mg/L；④总Fe:≤1.0mg/L；⑤Cu2+:≤0.1mg/L。
2污酸废水处理方法
针对本工程污酸废水中含铜、镍、铁等金属物质及砷等毒害物质,采用分步沉淀法+膜分离深度处理法。
3污酸废水处理工艺流程
针对本工程来说，硫酸车间的污酸入污水调节池经初步处理进入一段中和槽,然后添加浓度为15%的Ca(OH)2溶液，将混合溶液的酸碱值调整到3.0，而后进入一段竖流沉淀池,祛除反应沉淀物—石膏，而将溢流出水引入氧化反应槽。在氧化反应槽中加入适量FeSO4，并通入空气,在氧化还原反应作用下，制备FeAsO4沉淀,将反应原液注入至二段斜板沉淀池沉淀,底流用泵扬至压滤机脱水,二段斜板沉淀池上清流入二段中和反应槽。
浓度为15%的石灰乳溶液通过计量泵投入到二段中和槽,调pH至9.5,重金属离子与石灰乳反应生成氢氧化物沉淀,为加大矾花,在二段中各槽内加入PAC絮凝剂,混合反应后浆液自流至三段斜板沉淀池,沉淀物经泵提升至金属渣浓缩池浓缩,再泵送至压缩过滤处理车间脱水，最后采取恰当的工业手段回收至冶金炉,上清液则自流至回调中和池。具体流程如下图。
在回调中和池中加入浓硫酸进行酸碱中和，将混合液调整到中性水平，借助工业泵逐级扬送至CNⅡ过滤器和CNⅠ过滤器,之后针对经过滤处理的混合液进行加压，送至保安过滤器去除5μm以上的颗粒,保安过滤器出水用高压泵打入膜组件(在保安过滤器进水管中加入阻垢剂),水中盐分被膜截流,清水则透过膜进入清液池。
4污酸废水处理中转站的基础结构
4.1污水调节池
1）设计参数
污酸废水调节池主要用于改变废水水质，控制水量，其流量强度标准参数为30m3/h,污水在调节池的平均中转时长约为11.4h。
2）中转站基础构筑物
污水调节池长度为9.5米，宽度为6.0米，高度为6.5米，容量为342m3。
3）配套设备
污酸提升泵,100LB-20.8型立式耐腐长轴泵2台,1用1备,性能:Q=35.2m3/h,H=20.8m,P=5.5kW。
4.2一段中和槽
污水调节池中污水提升至一段中和槽,向其中投加15%的石灰乳溶液,将pH调至3.0,让其与污水混合反应。①设计参数：设计流量:Q=30m3/h,混合反应时间：10min；②配套设备：一段中和槽：JYB(Ⅰ)-24-1.1型玻璃钢溶药搅拌罐1座,规格：Φ×H=2.4m×2.5m,P=1.1kW。
4.3一段竖流沉淀池
一段中和槽反应生成的石膏沉淀会随混合液底流携带进入压缩过滤车间，而上层清流会被引入氧化反应槽。①设计参数：竖流沉淀池流量为30m3/h，溶液表层负荷力参数为1.4m3/m2?h，沉淀物完全沉淀时间约1.5h。②基础硬件配套设备：两座一段竖流式沉淀池协同运行,规格：Φ×H=5.2m×5.6m。
4.4氧化反应槽
经一段竖流沉淀池将石膏沉淀祛除后，将剩余污水引入氧化反应槽，添加适量FeSO4，再通入空气，经氧化还原反应，生成含有As5+的沉淀物。①设计参数：设计流量：Q=30m3/h,氧化反应时间：10min。②配套设备：氧化反应槽:JYB(Ⅰ)-18-0.75型玻璃钢溶药搅拌罐2座,并联运行,每座反应槽规格：Φ×H=1.8m×2.0m,P=0.75kW。
4.5二段斜板沉淀池
在氧化反应槽中生成的FeAsO4沉淀在二段斜板沉淀池中沉淀,沉淀物压滤后送至危废处理中心,上清液自流至下一工段。①设计参数：设计流量：Q=30m3/h,表面负荷：2.32m3/m2·h,沉淀时间：1.0h。②构(建)筑物：二段斜板沉淀池：2座,并联运行,每座尺寸：L×B×H=4.3m×3.0m×5.6m。
4.6二段中和槽
二段斜板沉淀池的上清液会进入二段中和槽，向其中加入浓度为15%的Ca(OH)2溶液，将混合液酸碱度调整至9.5。为提高沉淀速率，可在槽内加入适量PAC絮凝剂作为反应催化剂。①设计参数：设计流量：Q=30m3/h,混合反应时间：各10min。②配套设备：二段中和槽:YB(Ⅰ)-18-0.75型玻璃钢溶药搅拌罐2组,并联运行,每组两台串联,每座反应槽规格：Φ×H=1.8m×2.0m，P=0.75kW。
4.7三段斜板沉淀池
二段中和槽中生成的含有重金属离子的混合沉淀溶液进入三段斜板沉淀池，可借助工业泵将沉淀物推送至金属渣浓缩池进行浓缩处理，再泵送至压缩过滤车间，经脱水处理后，采取恰当的工业手段进行回收，而上清液则自流至回调中和池。①设计参数：三段斜板沉淀池的流量参数为30m3/h，表面负荷：2.32m3/m2·h,沉淀时间：1.0h。②构(建)筑物：三段斜板沉淀池2座,并联运行，每座尺寸：L×B×H=4.3m×3.0m×5.6m。
4.8回调中和池
在回调中和池内投加浓硫酸,将pH值回调至7.0。①设计参数：设计流量：Q=30m3/h,中和时间：20min。②配套设备：回调中和池：JYB(Ⅰ)-24-1.1型玻璃钢溶药搅拌罐1座,规格：Φ×H=2.4m×2.5m,P=1.1kW。
4.9膜处理系统
污水经过膜处理系统处理后产水可直接回用于工业生产中。①设计参数：半透膜流量参数为；②基础硬件配套设备：两台规格参数为Φ×H=3.3m×6.1m的CNⅡ微滤器协同运作；两台规格为Φ×H=3.3m×6.1m的超滤器协同运作；一台规格为Φ×H=0.8mX1.7m的保安过滤器；反渗透：RO膜组件1套，60支。
4.10回水池
经RO膜集中处理后的溶液会自流至回水池为加工生产作业提供能源供应。主体构筑物：一座有钢筋混凝土建造而成的回水池，其长度及宽度均为6米，深度为3米，容积为90m3。
5废渣处置
污酸废水经废渣处理工序会产生一定量的石膏沉淀残渣、砷化物残渣及金属混合沉淀残渣，其中，应当按照一般固体废弃物处理方式集中处理石膏沉淀残渣，将砷化物残渣输送至废弃危处理中心，而金属混合沉淀残渣则回收值冶金炉进行二次冶炼利用。
6结语
综上，采用分布沉淀法可分离废水中的重金属离子，降低排放量。采取膜分离技术集中处理的废水，可用于工业再生产水源，既可增大水资源利用率，又有助于冶炼企业实现经济效益的最大化。
参考文献：
[1]贺迎春.某冶炼厂污酸废水处理设计[J].湖南有色金属,2017,33(3)
论文作者:高丹丹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
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