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        江苏铭盛环境

        含砷酸性废水处置工艺的应用现状及其优缺点

        文章出处:未知发表时间:2021-11-29 14:55:23


        图片1 

          砷常与金、银、铜、铅、锌、锑等有色金属的硫化矿伴生,并随着硫化矿一同进入各冶炼厂,经冶炼后局部进入酸性废水中。含砷酸性废水主要来自硫铁矿(含砷)制酸、有色金属火法冶炼(包括沸腾炉、循环流化床、熔炼炉、转炉、精炼电炉等)的烟气净化洗濯环节。这些冶炼厂所产生的含砷酸性废水通常pH值为12,其水质成分复杂且变化大,主要含有砷、铜、铅、锌、镉等重金属离子和氟、硫等元素。依据冶炼原料中砷含量的不同,废水中砷含量通常从几十毫克每升到几十克每升不等,其含量均高于0.5mg/L(《污水综合排放规范》(GB8978-1996)),需经过处置后才干达标排放或者回用。针对含砷酸性废水,国内外已研讨出多种处置办法,包括化学沉淀法(硫化法、石灰沉淀法、石灰-铁盐法、铝盐法),物理化学法(萃取法、离子交流法、吸附法、膜过滤、浮选法),生物法(活性污泥法、藻菌共生体法),电化学法等技术。目前,有色冶炼行业含砷酸性废水处置工艺主要采用化学沉淀法与电化学法。本文扼要引见我国含砷酸性废水处置工艺的应用现状及其优缺陷。

         

          1、石灰法处置工艺

         

          石灰法处置工艺是含砷酸性工业废水处最根本的一种办法,也是应用最普遍的一种预处置工艺。向含砷酸性废水中参加石灰乳,生成砷酸钙或亚砷酸钙沉淀,其主要反响如下:

        图片14 

          目前应用的石灰处置工艺通常可分为一段和多段处置工艺,一段石灰法主要处置砷浓度低于40mg/L酸性废水,该法在国内一些小型企业仍在应用,其典型的工艺流程如图1所示。

         

        图片15 

          关于含砷高的酸性废水,通常需求采用多段石灰法处置,典型的一种工艺为三段逆流石灰法[5]。含砷酸性废水依次经过一段、二段、三段中和反响槽,而反响生成尾渣的流向与溶液流向相反,即三段反响槽产生的尾渣返回二段反响槽,二段反响槽产生的尾渣返回一段反响槽,一段反响槽的尾渣经压滤后固化填埋。该法可将含砷为520g/L的废水处置至0.010.03mg/L,远低于国度所规则的排放规范,处置后的溶液pH值到达12,需求用酸中和至pH79再外排或回用,其工艺流程如图2所示。

         

        图片16 

          石灰处置法工艺的优点是所用的药剂少、价钱低廉、工艺简捷,投资省,缺陷是渣量大,有价金属不能得到有效应用,废水成分难稳定达标,同时反响生成的亚砷酸钙不稳定,易返溶,形成二次污染。

         

          2、石灰-铁盐处置工艺

         

          石灰-铁盐法是在石灰法的根底上开展而来,应用外加铁盐与砷絮凝并进一步反响,生成更难溶的亚砷酸铁、砷酸铁等盐类,从而到达除砷的目的。其主要的反响为:

        图片17 

          铁盐在水溶液中构成大量[Fe(H2O)6]3+[Fe2(OH)3]3+[Fe3(OH)2]4+等多核络合物。这些络合物能激烈吸附废水中的胶体微粒,经过吸附、架桥、交联等作用促使胶体微粒互相碰撞构成絮凝沉淀,有利于细小FeAsO4沉淀,从而更有效地去除废水中的砷。

         

          石灰-铁盐法是冶炼烟气制酸含砷酸性废水常用的处置工艺之一,该工艺的操作过程为:先用石灰乳将废水中和至pH67生成石膏渣。滤液再用铁盐实行深度除砷,控制铁砷摩尔比大于71,继续用石灰乳中和至废水pH79,并鼓入空气氧化,反响生成的中和渣可单独压滤,也可返回前段与石膏渣一同压滤。经石灰-铁盐法处置的酸性废水砷含量在0.5mg/L以下,可达标排放,其典型的工艺流程如图3所示。

        图片18 

          石灰-铁盐法处置含砷酸性废水具有沉淀速度快、去除效果好、可同时去除氟镉等有害元素、废水排放稳定达标、运转费用低、投资省、操作管理便当等优点。但该法处置过程中产生的石膏渣或中和渣砷含量为3%5%,远超越《风险废物鉴别规范毒性物质含量鉴别》(GB5085.6-2007)规范规则的0.1%。这些砷主要以砷酸铁、砷酸铜和砷酸钙的形态存在,砷酸铁盐在大多数状况下处于亚稳定状态,在水环境中趋向于发作不分歧性溶解而构成铁的氢氧化物并向水体中释放砷而形成二次污染。

         

          3、硫化法+石灰-铁盐处置工艺

         

          有色冶炼产生的含砷酸性废水通常含有铜、铅、锌等有价金属,为了综合回收有价元素,可先用硫化法处置废水,工业上通常Na2S作为硫的来源,主要存在以下反响:

        图片19 

          铜、砷等有价元素在硫化反响过程中得到高度富集,构成有价尾渣,可外售给相关的冶炼厂进一步提纯应用。硫化沉淀砷、铜需求在酸性的条件下反响,硫化滤液需用石灰-铁盐法进一步深度处置才干达标排放或回用,传统的硫化法+石灰-铁盐法流程如图4所示。

        图片20 

          下面从原理上剖析硫化法+石灰-铁盐处置工艺,先将砷、铜、铅等重金属沉淀,可防止这些重金属进入石膏渣,得到的石膏渣含重金属低,可作水泥添加剂外售。但实践消费过程中,中和得到的石膏渣有害元素常常超标,致使呈现了多种演化的结合处置工艺。例如,金隆铜业有限公司的废水处置就采用先石灰中和制备较纯的石膏,再分步硫化沉淀分别得到铜滤饼与砷滤饼,其中石膏含砷0.08%,铜滤饼含Cu28.61%As2.76%,砷滤饼含As18.5%Cu0.67%,其工艺流程如图5所示。而江西铜业集团公司贵溪冶炼厂则采用硫化石膏石灰铁盐法处置工艺,可得到较纯的石膏外售,减少尾渣外排。福建紫金铜业有限公司依据废酸中含铅高的特性,采用以下含砷酸性废水处置工艺:含砷废酸沉淀别离铅渣硫化别离铜砷石灰石沉淀石膏石灰-铁盐法深度除砷。此工艺产生四种尾渣,分别为铅渣、铜砷渣、石膏渣、中和渣,其中,铅渣主要成分(%)Pb50.34As1.12Cu2.37,铜砷渣主要成分(%)As28.92Cu3.34,石膏渣主要成分(%)Ca24.02As0.092Cu0.092,中和渣主要成分(%)Ca16.94As0.72Cu0.44

        图片21 

          硫化法+石灰-铁盐法处置工艺中硫化沉淀在酸性条件下实行,难免会产生H2S气体。工程设计中需思索含H2S尾气的搜集与吸收,需求配置相应的尾气吸收塔,用氢氧化钠或者硫化钠溶液吸收溢出的H2S气体。该工艺的缺陷为:投资大,所用药剂品种较多,处置本钱较高,指标控制严厉。其优点为:确保处置水质稳定达标,可回收废水中的有价金属,它是目前国内大中型冶炼厂主要采用的结合工艺。

         

          4、石灰-电化学处置工艺

         

          近年来,工业废水处置技术的研讨与应用有了很大的发展,电化学处置工艺逐步进入了消费理论中。废水处置中常用的电化学办法有电解法(氧化或复原)、电絮凝法和电渗析法等。电化学法主要经过电子与废水中的离子发作反响,不会产生二次污染,反响设施简单,被称为环境友好型工艺。电化学法中常用的电极资料为铝或铁,在阳极阴极之间通以直流电,发作的电极反响如下。

         

        图片22 

        图片23 

          通直流电的钢板之间会产生一种电场,在该电场中,通电的钢板会有一局部被耗费进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电,并与电场中电离的产物及耗费进入水中的铁离子发作反响。在此过程中,各种离子互相作用,最终以其最稳定的方式分离成固体颗粒,从水中沉淀出来。

         

          电化学技术在冶炼酸性废水处置中需分离上面提到的预处置工序(硫化法、石灰法等),其主要作用是取代铁盐法作为深化处置,可到达更理想的沉砷效果,典型的工艺流程如图6所示。

         

        图片24 

          电化学法处置工艺具有占空中积小、施工周期短、无需添加其他化学药剂、运转本钱低、处置水质稳定、污染物去除率高、污泥量少以及处置效果好等优点,但化学处置工艺需与其他传统的办法结合应用,不能有效地回收有价元素。

         

          5、含砷酸性废水处置工艺应用瞻望

         

          我国含砷酸性废水处置技术与工艺曾经比拟成熟,其中,硫化法+石灰-铁盐法应用最为普遍。电化学法处置后的废水能抵达《地表水环境质量规范》(GB3838-2002)规则的三级规范,明显优于其他的处置工艺,但此工艺需与其他工艺结合运用。

         

          目前,已有研讨机构与企业开发出一种新的工艺处置含砷废酸,其主要流程为:硫化氢气体除砷除杂-净化的废酸浓缩后返回制酸系统。该工艺主要特性为:一是硫化反响中用硫化氢替代硫化钠,防止钠离子进入系统,二是净化后的废酸回用系统,防止了石膏渣或中和渣的产生。硫化氢除砷在福建紫金铜业有限公司、灵宝金城冶金有限义务公司已有应用,但废酸浓缩返回制酸系统的工业应用暂未见有报道。随着节能减排工作的展开,本着可持续性开展和维护环境的思绪,国度对环境维护管理工作提出了新的请求与规范,将来含砷酸性废水处置工艺应从以下方面研讨开发。

         

          废酸经过处置后,固然重金属可到达回用或外排规范,但水中钙、镁、钠、硫酸根等离子偏高,回用时易结垢和梗塞管道。产生的中水需进一步深度处置,如采用二氧化碳脱钙、生物制剂法、超滤-反浸透膜处置等技术,使水真正到达良性循环应用的目的。开发可经济回收废水中有价元素的工艺,变废为宝,使废水中的砷、铜、铅等成为有价的副产品,减少尾渣排放量;应用膜处置富集技术或者蒸发浓缩技术与工艺,将净化后的稀酸浓缩至可用的浓度,返回系统,防止废酸中和处置过程中产生大量石膏渣;只要将废水中的有价元素资源化,废酸、废渣减量化,才干使冶炼企业产生更好的环境效益、社会效益和经济效益。

         


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