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        江苏铭盛环境

        江苏铭盛环境与某铜业公司合作的铜冶炼酸性废水处理案例解析

        文章出处:未知发表时间:2022-01-22 13:31:14

        图片3

         

          铜冶炼属高污染行业,主要表现在废水、废气、废渣等污染,其中重金属酸性废水对环境的污染、危害最为严重。其通常含有铜、铅、镉、汞、铬、锌、镍、钙等重金属离子,以及硫酸、砷、氟、氯等非金属物质。这些物质混杂在一同使酸性废水的毒性更强。重金属酸性废水对环境的污染具有传播范围广、持续时间长、形成的危害大且不可逆、管理本钱较高等特性。

         

          甘肃某有色集团股份有限公司铜业公司(以下简称甘肃某铜业)作为一家大型铜冶炼老企业,目前已构成阴极铜18Mt/a、硫酸55Mt/a[w(H2SO4)100%硫酸,下同]生产范围,在生产过程中产生大量酸性废水。随着环保形势的日益严峻,甘肃某铜业为完成综合管理及排放目的,与江苏铭盛环境设有限公司合作,结合生产实践、在石灰-铁盐法的根底上实施理论研讨,经过改造制定完成了一套实在可行的酸性废水处置系统,完成了酸性废水处置后水质完整达标回用。

         

          1、酸性工业废水处办法引见

         

          目前铜冶炼行业含砷酸性废水的处置技术主要分为化学法、物化法和生化法3大类。化学法包括化学沉淀法、絮凝沉淀法等。其中化学沉淀法是目前效果最好、应用最广的办法[5]甘肃某铜业采用化学沉淀法处置含砷酸性废水。其主要原理是往废水中添加碱(通常是氢氧化钙)提升pH值,应用钙离子与水中砷反响生成亚砷酸钙、砷酸钙盐沉淀物,再经沉淀、过滤等工艺别离,可除去大局部砷。

         

          化学反响方程式如下:

         

        图片32 

          该办法可除去大局部砷、氟和重金属离子,但泥渣沉淀迟缓,难以将废水直接净化至排放规范(通常砷含量超标)。所以还需在中和沉淀后参加含Fe3+Fe2+Al3+Mg2+等离子盐类,并用碱(通常是氢氧化钙)调至恰当pH值,使其构成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反响,生成难溶盐沉淀而被除去(以铁盐为例)。其详细办法有,石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-铁盐法等。化学反响方程式如下:

         

        图片33 

        图片34 

          2、酸性废水处置状况

         

          2.1 酸性废水组成

         

          由于铜原料来源复杂,原料矿中砷及其他杂质含量高,造成废水中砷、铜、铅等杂质含量较高。甘肃某铜业酸性废水主要来源于:

         

          1)A类:制酸系统废酸、电除雾器冲洗液、电解废液等各类酸性冷凝液、吸收液。该类废水重金属污染物含量较高,且酸性很强。

         

          2)B类:硫酸系统生产过程中对冶炼烟气实施洗濯净化产生的废水。该类废水含有较多重金属污染物及悬浮物、固态渣,且酸性较强。

         

          3)C类:硫酸系统初期雨水、空中及设备冲洗水等。该类废水重金属污染物较低,酸性较弱。

         

          甘肃某铜业酸性废水水质状况见表1

         

        图片35 

          2.2 酸性废水处置工艺

         

          甘肃某铜业现有生产废水主要包括中性废水及酸性废水。其中,酸性废水主要来自于硫酸车间、综合车间、电解车间外排酸性废液。酸性废水处置系统原采用石灰-铁盐法工艺流程,完成了酸性废水的达标排放。其工艺流程表示见图1

         

        图片36 

          一段中和沉淀压滤流程:各工序酸性废水搜集至调理池中混合平均,经酸性废水提升泵送至中和槽,投加石灰乳搅拌充沛反响,调理废水pH值为10.5;中和槽出水自流至氧化槽,经充沛曝气氧化后进入中间池。中间池配置搅拌、曝气安装,避免污泥沉降梗塞中间池,并实施补充氧化。用压滤机对中间池污水实施压滤脱渣,滤后液自流至1均化池(二段工序),滤渣即中和渣(砷、铜等重金属渣和石膏混合渣)送至固体危废中心堆存。

         

          二段铁盐沉淀压滤流程:一段中和沉淀可将大局部重金属脱除(砷脱除率大于90%,铜脱除率大于95%)。一段压滤机滤后液(清液)自流至1#均化池,同时投加铁盐(七水硫酸亚铁)并曝气反响,反响后进入2#均化池,调理废水pH值为9.02#均化池出水经一级膜过滤器实施固液别离,底流污泥经压滤机压滤脱水。污泥脱出滤液(未达标)回流至1#均化池继续处置,滤渣主要为砷渣,送至固体危废中心堆存。滤后液(上清液)经缓冲槽进入曝气池,经充沛曝气反响后,进入二级膜过滤器实施固液别离。底流污泥经压滤机压滤脱水,脱出液回流至1#均化池继续处置、滤渣送至固体危废中心堆存。二级膜滤后液(上清液)经在线监测后自流至上清液池,达标后进入回用水池回用。

         

          当在线监测系统发现数据异常时,启动系统应急处置流程。暂停一段流程,并将2#均化池出液、二级膜滤后液、上清液池污染液回流至1#均化池重新实施二段流程直至达标。

         

          2.3 酸性废水处置存在的问题

         

          甘肃某铜业原酸性废水处置系统于20116月改造完成并投入运用,采用石灰-铁盐法处置酸性废水,设计处置才能为960m3/d,可以满足当时企业的实践生产需求。随着近几年火法冶炼系统、制酸系统产能增加,酸性废水产量明显增加,原酸性废水处置系统呈现了一系列问题。近年来环保形势愈发严峻,如何确保酸性废水处置后连续稳定达标成为急需处理的难题。原酸性废水处置系统主要存在的问题有:

         

          1)设备老化,毛病频繁,运转效率低。近几年因由于设备老化,设备毛病率增高,污水处置系统作业率明显缺乏,处置才能远达不到设计的960m3/d。一段石灰中和工序机械驱动立式压滤机(型号为BAZG-25)毛病率高、过滤量严重缺乏,限制废水处置才能。二段膜过滤器膜袋发作走漏时,生产人员未及时发现处置,形成上清液池及回用水池污染,进而污染整个回用水系统,严重影响废水指标的稳定控制。

         

          2)均化池药剂混合不平均,反响时间缺乏。原有均化池分为1#2#两个均化池,压滤机滤后液进入1#均化池,铁盐由1#均化池投加。正常生产中,先处置2#均化池废水,再将1#均化池废水送入2#均化池继续处置。现有形式存在药剂投加混合不平均、反响时间缺乏等问题,影响药剂的运用效率。为保证废水处置效率与指标合格,只能过量添加铁盐。药剂运用量增大、废渣量增加,形成废水处置本钱升高、指标动摇的恶性循环。

         

          3)工艺流程难以顺应新的生产形式。随着甘肃某铜业产能的提升,外排废酸杂质离子富集,调理池废酸中ρ(As)最高可达8g/L,严重影响了酸性废水处置系统运转指标。原有工艺流程难以顺应重生产形式带来的变化,酸性废水处置系统水质指标动摇较大。

         

          3、酸性废水处置技术改良

         

          针对原废水处置系统存在的问题,甘肃某铜业主要从设备设备、工艺技术2个方面实施改造,制定相应的完善措施,保证处置后废水可回用。

         

          3.1 设备设备改造

         

          对一段中和工序压滤机实施改换,将原有机械驱动立式压滤机改换为全自动立式压滤机(型号为HVPF-40)。理论证明,该设备应用于废酸中和液脱水操作有较大优势。其对粒径小、黏度大的物料过滤效果好,且有高效洗濯功用。立式压滤机压差较大,可完成快速成饼、强力吹干,可疾速得到水分很低的滤饼。该压滤机彻底处理了一段中和工序处置量缺乏、处置效果差的问题。在二级膜过滤器后增加一道膜过滤器,从而有效处理了因膜袋走漏而形成的一系列问题。

         

          3.2 工艺技术改良

         

          分离甘肃某铜业石灰-铁盐法处置含砷酸性废水工艺运转状况,并剖析其脱砷机理,对二段铁盐过滤工序实施改良。经过参加氧化剂,促进药剂中Fe2+转化为Fe3+,酸性废水中As3+转化为As5+,生成具有较小溶解度的砷酸铁、砷酸亚铁渣沉淀,以提升除砷效果。

         

          经过对现有生产工艺和废水处置工艺的研讨和剖析,甘肃某铜业设计了1套石灰-铁盐+双氧水的废水处置工艺。该工艺经过小试和中试扩展实验研讨。研讨结果标明:石灰-铁盐+双氧水处置工艺能确保废水连续稳定达标排放。该技术和原废水处置工艺有一定的重合度,无需对设备实施大面积改造,操作条件温和,操作工序简单。

         

          3.3 施行状况

         

          经讨论研讨,石灰-铁盐+双氧水处置工艺技术改造如下:

         

          1)一段铁盐+双氧水改造是在压滤机滤后液管道上加装1个容积为8m31#反响槽。在该反响槽内投加铁盐及双氧水,并装置了曝气管道,使药剂充沛混合后进入1#均化池。同时在1#均化池入口增加铁盐应急投加口,确保一段铁盐+双氧水工序后的水质到达控制请求。在二级膜过滤器后增加1套膜过滤器(三级膜),并将一、二、三级膜过滤器底流污泥脱出滤液(未达标)回流至该反响槽中),避免底泥脱出液进入均化池,影响均化池水质控制。为增加药剂反响时间,该反响槽采用下进上出的进液方式。1#反响槽工艺流程表示见图2

         

        图片37 

          2)二段铁盐+双氧水改造是将缓冲槽改造为2#反响槽,并增加铁盐、双氧水投加安装及曝气管道。改造后酸性废水处置工艺流程见图3

         

        图片38 

          3.4 改造后效果

         

          改造后废水处置才能到达960m3/d,完整满足企业的实践生产需求。酸性废水处置后到达GB25467—2012《铜、镍、钴工业污染物排放规范》,系统出水ρ(As)低于0.5mg/L,全部回用于循环水系统补水、石灰乳制备等生产,完成了废水排放的目的。废水处置本钱比原工艺降低20%;相较于原处置工艺,石灰-铁盐+双氧水法具有以下优点:

         

          1)有效提升了铁盐应用率,减少了铁盐运用量,降低了滤渣产生量,提升了除砷效果。

         

          2)操作便当、易于施行,对环境友好,无二次污染。

         

          3)提升了沉淀效率、除砷稳定性和水质达标率,减轻了企业的环保压力。

         

          4、结语

         

          石灰-铁盐+双氧水处置工艺有效处理了铜业公司含砷酸性废水处置存在的问题,提升了硫酸亚铁的应用率,提升了除砷效果,保证了废水处置系统长期高效稳定运转。废水处置后(ρAs)低于0.5mg/L,全部回用于生产安装。另外,产生的砷渣中砷元素为毒性较小的五价砷酸盐,其毒性浸出浓度小于5mg/L,可平安堆存于渣库内。

         


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