一种冶炼污酸深度处理方法及冶炼污酸深度处理系统与流程

本发明涉及工业污水处理技术及设备领域，尤其涉及一种冶炼污酸深度处理方法以及应用该冶炼污酸深度处理方法的冶炼污酸深度处理系统。

背景技术

有色金属冶炼过程中产生的高浓度二氧化硫烟气需要先经过除尘后再送至制酸系统，将二氧化硫烟气转化为硫酸或者亚硫酸，以达到彻底清除有色金属冶炼废气中的二氧化硫烟气组分。制酸前需对烟气进行洗涤、净化，在洗涤的过程中烟气和烟尘中的砷、镉、铜、氟等污染物进入稀酸，为防止砷、镉、铜、氟等污染物在稀酸中累积、生产过程中需定期的排出一定量的稀酸以达到清除砷、镉、铜、氟等污染物的目的，这部分稀酸被称为污酸。

目前大部分冶炼企业采用硫化-石灰铁盐法、石灰-铁盐法来处理污酸。由于污酸的酸度高、重金属浓度较高，污酸处理过程中会产生大量危险废物，易造成严重的二次污染。另外，由于加入大量的石灰乳，使得出水的硬度过高，严重的影响废水的回用，造成企业水资源的大量浪费，不利于企业的可持续发展。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冶炼污酸深度处理方法，以克服现有的污酸处理过程中因酸度高、重金属浓度较高，在处理过程中产生大量有毒、危险废物，易造成严重的二次污染等问题，加入大量的石灰乳又使得出水的硬度过高，严重的影响废水的回用，造成企业水资源的大量浪费，不利于企业的可持续发展等问题

本发明的目的之二在于提供一种冶炼污酸深度处理系统，该系统通过对污酸进行处理，既能保证污酸中的有毒、危险废物被分离出来，方便单独进行处理，还能保证处理之后的清水达到工业回用水的级别，避免企业水资源的大量浪费，有利于企业的可持续发展。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种冶炼污酸深度处理方法，包括以下步骤：

硫化：硫化剂与污酸按照质量百分比为1～50:1000混合并反应5～40min，反应温度不超过30℃，反应结束后，反应液进行固液分离，得到清液和固渣；

电絮凝：将清液输送至电絮凝系统，调节电絮凝系统的电流密度至150～250a/m²，曝气强度至10～30m³/m².h，设置电絮凝出水的ph范围为8～9，出液经过滤得滤液和固渣；

膜过滤：滤液输送至膜过滤系统，设置膜过滤系统渗透压为20～100bar制得净水和浓水，其中，浓水返回硫化步骤继续处理；

尾气吸收：硫化步骤中逸出的气体被引入碱液中进行吸收，吸收后的碱液回用作硫化剂；

所述硫化剂为硫化钠溶液、硫氢化钠溶液或者两者的混合溶液，硫化剂的质量百分含量为5～40％，所述碱液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氨水或者四者的任意混合溶液。

进一步地，在硫化步骤中，所述硫化剂的质量百分含量为10～20％，所述硫化剂与污酸按照质量百分比为2～5:1000混合。

进一步地，在硫化步骤中，所述反应时间为10～20min，所述反应温度为25～28℃。

进一步地，在电絮凝步骤中，首先将清液输送至第一电絮凝系统，调节电流密度至180～280a/m²，控制出液的ph值为2～3，制得酸性出液；再将酸性出液输送至第二电絮凝系统，调节电流密度至150～220a/m²，控制出液的ph值为8～9.2，制得碱性出液。

进一步地，在电絮凝步骤中，首先将清液输送至第一电絮凝系统，调节其电流密度至200～250a/m²，控制出液的ph值为2.5；再将酸性出液输送至第二电絮凝系统，调节电流密度至180～200a/m²，控制出液的ph值为8.4～8.9。

进一步地，所述第一电絮凝系统使用石墨极板，所述第二电絮凝系统使用铁极板。

进一步地，在硫化步骤中，所述反应液输送至压滤机进行压滤，制得的清液进入电絮凝步骤；在电絮凝步骤中，碱性出液输送至压滤机进行压滤，制得滤液。

进一步地，在膜过滤步骤中，所述膜过滤系统为反渗透膜系统，设置反渗透膜系统的渗透压为75～90bar。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种应用上述任一项所述的冶炼污酸深度处理方法的冶炼污酸深度处理系统，包括硫化装置、电絮凝装置、膜过滤装置以及尾气吸收装置；

所述硫化装置包括硫化反应釜和第一压滤机，所述硫化反应釜用于接收污酸，所述硫化反应釜的底部出口与第一压滤机的入口连通；

所述电絮凝装置包括第一电絮凝设备、第二电絮凝设备及第二压滤机，所述第一电絮凝设备的入口与第一压滤机的出口连通，所述第一电絮凝设备的出口与第二电絮凝设备的入口连通，所述第二电絮凝设备的出口与第二压滤机的入口连通；

所述膜过滤装置的入口与第二压滤机的出口连通，所述膜过滤装置的出口与硫化装置的入口连通；

所述尾气吸收装置的入口与硫化反应釜的顶部出口连通，尾气吸收装置的出口连通大气。

进一步地，所述电絮凝装置包括第一提升泵及第二提升泵，所述第一提升泵分别与第一压滤机的出口及第一电絮凝设备的入口连通，所述第二提升泵分别与第二压滤机的出口及膜过滤装置的入口连通；

所述尾气吸收装置还包括引风机，所述引风机的进风口与尾气吸收装置的出口连通。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明一种冶炼污酸深度处理方法通过将污酸中的重金属等聚沉、过滤，通过固渣与清液分离，实现在污酸处理过程中较大程度的减少废渣量的产生，同时保证处理后的清水达到工业回用水的标准，实现废水全部回用生产系统，达到废水“零排放”的目的。同时，污酸聚沉过程中产生的废气通过尾气吸收装置进行尾气吸收，保证污酸处理过程中产生的尾气能够达到直接排放到大气中的级别。

(2)本发明冶炼污酸深度处理系统包括硫化装置、电絮凝装置、膜过滤装置以及尾气吸收装置，通过硫化装置中和污酸并促进砷、镉、铜等发生聚沉，再通过电絮凝装置进一步促进污酸中的杂质污染物发生络合、聚沉，最后通过膜过滤系统实现固液分离，分离后的清液能够全部回用生产系统，达到废水“零排放”的目的。

附图说明

图1为本发明一种实施方式冶炼污酸深度处理系统。

图中：1、硫化反应釜；2、第一压滤机；3、第一提升泵；4、第一电絮凝设备；5、第二电絮凝设备；6、第二压滤机7、第二提升泵；8、膜过滤系统；9、尾气吸收塔；10、引风机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，为本发明一种实施方式冶炼污酸深度处理系统，该冶炼污酸深度处理系统包括硫化装置、电絮凝装置、膜过滤装置以及尾气吸收装置。硫化装置包括硫化反应釜1和第一压滤机2，硫化反应釜1的左侧设置有污酸进入口和净水回收口，污酸通过污酸进入口源源不断地进入硫化反应釜1接受处理。硫化反应釜1的底部设置有底部出口，底部出口用于污酸从底部出口流向第一压滤机2；硫化反应釜1的顶部设置有顶部出口，顶部出口用于污酸硫化过程中产生的硫化氢气体或者二氧化硫气体从顶部出口流向尾气吸收装置。第一压滤机2能够初步将中和或者硫化后的污酸中的固渣与清液进行分离，固渣可用于销售或者回收品味较高的有价金属。电絮凝装置包括第一电絮凝设备4、第二电絮凝设备5及第二压滤机6。第一电絮凝设备4优选为石墨极板，第一压滤机2压滤后制得的初级滤液输送至第一电絮凝设备4，在第一电絮凝设备4的电解作用下，部分离子酸化或者被氧化。经由第一电絮凝设备4的电解作用，排出的电解液进一步输送至第二电絮凝设备5，第二电絮凝设备5优选为铁极板，经由铁极板的还原作用、铁离子析出作用、金属盐沉淀作用或者羟基络合作用，金属离子或者胶态杂质或者悬浮杂质凝聚沉淀而实现固液分离。进一步将第二电絮凝设备5排出的电解液输送至第二压滤机6，经由第二压滤机6的压滤过程实现固液彻底的分离。同上述，第二压滤机6能够进一步将电絮凝后的清液中的固渣与清液进行分离，固渣可用于销售或者回收品味较高的有价金属。从第二压滤机6中流出的清液进一步输送至膜过滤系统8，通过膜过滤系统的膜过滤作用，实现彻底清除清液中的其它杂质，使得从膜过滤系统中流出的净水能够达到回用于生产系统的级别。该冶炼污酸深度处理系统还包括尾气吸收装置，尾气吸收装置与硫化反应釜1的顶部出口连通，硫化反应釜1硫化过程中产生的硫化氢、二氧化硫等气体能够通过尾气吸收装置的吸收净化作用，实现直接排放于空气而不污染大气的目的。

本发明冶炼污酸深度处理系统通过将污酸依次经过硫化、过滤、电絮凝、过滤、膜过滤之后，通过逐级聚沉、过滤去除污酸中的砷、镉、铜、氟等污染物，固渣与清液实现彻底的分离，固渣可用于回收并纯化部分品味较高的金属，清液也能达到回用于生产系统的级别，实现废水全部回用生产系统，达到废水“零排放”的目的。同时，污酸硫化聚沉过程中产生的废气通过尾气吸收装置进行尾气吸收，保证污酸处理过程中产生的尾气能够达到直接排放到大气中的级别。

作为优选的实施方式，电絮凝装置还包括第一提升泵3及第二提升泵7，第一提升泵3设置于第一压滤机2与第一电絮凝设备4之间，用以将第一压滤机2的出口处的清液泵入第一电絮凝设备4；第二提升泵7设置于第二压滤机6与膜过滤系统8之间，用以将第二压滤机6虑出的清液泵入膜过滤系统8中。通过设置的第一提升泵3及第二提升泵7，能够有效促使第一压滤机2排出的清液顺利输送到第一电絮凝设备4，以及第二压滤机6虑出的清液顺利输送到膜过滤系统8，通过第一提升泵3及第二提升泵7为整个污酸处理的循环系统提供水压，保证整个冶炼污酸深度处理系统中的液体能够持续进行循环流动。

作为优选的实施方式，尾气吸收装置包括尾气吸收塔9，尾气吸收塔9的中部设有碱液喷淋系统，尾气吸收塔9的底部设有废气入口，尾气吸收塔9的顶部设有气体出口，污酸硫化过程中产生的硫化氢、二氧化硫等气体从硫化反应釜1的顶部出口排出进入尾气吸收塔9，借助于尾气吸收塔9中的碱液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

作为优选的实施方式，尾气吸收装置还包括引风机10，引风机10与尾气吸收塔9相连通，通过引风机10使得尾气吸收塔9中以及硫化反应釜1中保持负压状态，方便尾气吸收塔9中以及硫化反应釜1中的废气或者洁净空气顺利排出。

作为优选的实施方式，上述硫化装置、电絮凝装置、膜过滤装置以及尾气吸收装置之间的连通管道均采用pvc管连接。

以下通过实施例2-6详细介绍本发明一种冶炼污酸深度处理方法。本发明冶炼污酸深度处理方法均包括：硫化步骤、电絮凝步骤、膜过滤步骤及尾气吸收步骤。

实施例2

硫化步骤：预先将质量百分数为10％的硫化钠溶液容置于储存罐中，处理污酸时，将硫化钠溶液与污酸按照流量比为5:100的比例泵入硫化反应釜中，650r/min匀速搅拌反应10min，反应温度为28℃。反应过程中，硫化反应釜中生成的硫化氢、二氧化硫等酸性气体通过硫化反应釜顶部的出口输送至尾气吸收装置进行尾气处理。反应结束后，将反应液输送至第一压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第一压滤机排出的清液输送至电絮凝装置进行电絮凝步骤。

电絮凝步骤：将第一压滤机排出的清液输送至第一电絮凝装置，第一电絮凝装置的极板为石墨极板，调节第一电絮凝装置的电流密度为200a/m²，控制出口溶液的ph值为2.5，制得酸性出液。将酸性出液输送至第二电絮凝装置，第二电絮凝装置的极板为铁极板，调节第二电絮凝装置的电流密度为180a/m²、曝气强度为20m³/m².h，控制出口溶液的ph值为8.6，制得碱性出液。反应结束后，将碱性出液输送至第二压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤步骤。

膜过滤步骤：将第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤处理，此处的膜过滤装置为反渗透膜，控制膜过滤装置的渗透压为80bar，过滤后的清水可回用于生产系统，浓水回输至硫化反应釜中进行硫化处理，继续循环进行硫化步骤、电絮凝步骤和膜过滤步骤，直到彻底清除污酸中的杂质污染物。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的氢氧化钠溶液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

实施例3

硫化步骤：预先将质量百分数为10％的硫化钠溶液容置于储存罐中，处理污酸时，将硫化钠溶液与污酸按照流量比为6:100的比例泵入硫化反应釜中，650r/min匀速搅拌反应10min，反应温度为25℃。反应过程中，硫化反应釜中生成的硫化氢、二氧化硫等酸性气体通过硫化反应釜顶部的出口输送至尾气吸收装置进行尾气处理。反应结束后，将反应液输送至第一压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第一压滤机排出的清液输送至电絮凝装置进行电絮凝步骤。

电絮凝步骤：将第一压滤机排出的清液输送至第一电絮凝装置，第一电絮凝装置的极板为石墨极板，调节第一电絮凝装置的电流密度为250a/m²，控制出口溶液的ph值为3.0，制得酸性出液。将酸性出液输送至第二电絮凝装置，第二电絮凝装置的极板为铁极板，调节第二电絮凝装置的电流密度为200a/m²、曝气强度为20m³/m².h，控制出口溶液的ph值为8.9，制得碱性出液。反应结束后，将碱性出液输送至第二压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤步骤。

膜过滤步骤：将第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤处理，此处的膜过滤装置为反渗透膜，控制膜过滤装置的渗透压为75bar，过滤后的清水可回用于生产系统，浓水回输至硫化反应釜中进行硫化处理，继续循环进行硫化步骤、电絮凝步骤和膜过滤步骤，直到彻底清除污酸中的杂质污染物。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的氢氧化钾溶液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

实施例4

硫化步骤：预先将质量百分数为10％的硫化钠溶液容置于储存罐中，处理污酸时，将硫化钠溶液与污酸按照流量比为5.5:100的比例泵入硫化反应釜中，650r/min匀速搅拌反应20min，反应温度为27℃。反应过程中，硫化反应釜中生成的硫化氢、二氧化硫等酸性气体通过硫化反应釜顶部的出口输送至尾气吸收装置进行尾气处理。反应结束后，将反应液输送至第一压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第一压滤机排出的清液输送至电絮凝装置进行电絮凝步骤。

电絮凝步骤：将第一压滤机排出的清液输送至第一电絮凝装置，第一电絮凝装置的极板为石墨极板，调节第一电絮凝装置的电流密度为200a/m²，控制出口溶液的ph值为2.0，制得酸性出液。将酸性出液输送至第二电絮凝装置，第二电絮凝装置的极板为铁极板，调节第二电絮凝装置的电流密度为200a/m²、曝气强度为20m³/m².h，控制出口溶液的ph值为8.4，制得碱性出液。反应结束后，将碱性出液输送至第二压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤步骤。

膜过滤步骤：将第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤处理，此处的膜过滤装置为反渗透膜，控制膜过滤装置的渗透压为90bar，过滤后的清水可回用于生产系统，浓水回输至硫化反应釜中进行硫化处理，继续循环进行硫化步骤、电絮凝步骤和膜过滤步骤，直到彻底清除污酸中的杂质污染物。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的氢氧化钾溶液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的碱液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。其中，碱液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液及氨水的混合溶液，氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液及氨水的摩尔比为3:1:3:1。

实施例5

硫化步骤：预先将质量百分数为20％的硫化钠溶液容置于储存罐中，处理污酸时，将硫化钠溶液与污酸按照流量比为1:100的比例泵入硫化反应釜中，550r/min匀速搅拌反应40min，反应温度为24℃。反应过程中，硫化反应釜中生成的硫化氢、二氧化硫等酸性气体通过硫化反应釜顶部的出口输送至尾气吸收装置进行尾气处理。反应结束后，将反应液输送至第一压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第一压滤机排出的清液输送至电絮凝装置进行电絮凝步骤。

电絮凝步骤：将第一压滤机排出的清液输送至第一电絮凝装置，第一电絮凝装置的极板为石墨极板，调节第一电絮凝装置的电流密度为150a/m²，控制出口溶液的ph值为2.5，制得酸性出液。将酸性出液输送至第二电絮凝装置，第二电絮凝装置的极板为铁极板，调节第二电絮凝装置的电流密度为280a/m²、曝气强度为30m³/m².h，控制出口溶液的ph值为9.2，制得碱性出液。反应结束后，将碱性出液输送至第二压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤步骤。

膜过滤步骤：将第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤处理，此处的膜过滤装置为反渗透膜，控制膜过滤装置的渗透压为50bar，过滤后的清水可回用于生产系统，浓水回输至硫化反应釜中进行硫化处理，继续循环进行硫化步骤、电絮凝步骤和膜过滤步骤，直到彻底清除污酸中的杂质污染物。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的氨水溶液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

实施例6

硫化步骤：预先将质量百分数为1.5％的硫化钠溶液容置于储存罐中，处理污酸时，将硫化钠溶液与污酸按照流量比为30:100的比例泵入硫化反应釜中，600r/min匀速搅拌反应50min，反应温度为29℃。反应过程中，硫化反应釜中生成的硫化氢、二氧化硫等酸性气体通过硫化反应釜顶部的出口输送至尾气吸收装置进行尾气处理。反应结束后，将反应液输送至第一压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第一压滤机排出的清液输送至电絮凝装置进行电絮凝步骤。

电絮凝步骤：将第一压滤机排出的清液输送至第一电絮凝装置，第一电絮凝装置的极板为石墨极板，调节第一电絮凝装置的电流密度为250a/m²，控制出口溶液的ph值为2.2，制得酸性出液。将酸性出液输送至第二电絮凝装置，第二电絮凝装置的极板为铁极板，调节第二电絮凝装置的电流密度为180a/m²、曝气强度为10m³/m².h，控制出口溶液的ph值为8.0，制得碱性出液。反应结束后，将碱性出液输送至第二压滤机进行压滤处理，收集压滤生成的固渣用于回收或者纯化固渣中品味较高的金属，第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤步骤。

膜过滤步骤：将第二压滤机排出的清液输送至膜过滤装置进行膜过滤处理，此处的膜过滤装置为反渗透膜，控制膜过滤装置的渗透压为100bar，过滤后的清水可回用于生产系统，浓水回输至硫化反应釜中进行硫化处理，继续循环进行硫化步骤、电絮凝步骤和膜过滤步骤，直到彻底清除污酸中的杂质污染物。

尾气吸收步骤：硫化步骤中，硫化反应釜中逸出的硫化氢、二氧化硫等酸性气体被引入尾气吸收塔，借助于尾气吸收塔中的氢氧化钙溶液喷淋系统吸收掉废气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，洁净的空气可以直接排入大气中。

从甘肃省各地冶炼企业中取五份污酸通过实施例2-6中的冶炼污酸深度处理方法进行处理，参照gb/t17593.2-2007有关电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp)测定实施例2-6中的冶炼污酸深度处理方法处理前、后污酸以及废液中重金属的含量。测定结果见表1。

表1

由表1结果显示，实施例2-6中的冶炼污酸深度处理方法能够有效去除污酸中的重金属污染物，保证处理后的清水达到工业回用水的标准，实现废水全部回用生产系统，达到废水“零排放”的目的。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。