某硫酸污酸废水处理站的工程设计

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摘 要：采用石灰预中和+硫化钠预脱铊+生物制剂深度处理工艺处理某硫酸污酸废水，重点介绍了该工程的设计特点、调试和运行。

关键词：硫酸 污酸 处理

中图分类号：X703 文献标识码：A

硫酸生产过程中常常会产生大量的污酸废水，特别是有色冶炼烟气制酸，净化工序外排污酸废水中通常含有较高浓度的铅、锌、镉等重金属离子和砷、氟、汞等有害成分，必须进行环保处理[1]。中南大学柴立元教授等人研发的生物制剂新技术，对含有铅、锌、砷、镉、铜、汞、铍等复杂重金属废水的处理有明显的效果。生物制剂运用于锌冶炼含汞污酸[2]和含锰废水[3]均取得较好效果，目前该技术已成功应用于株洲冶炼集团股份有限公司、河南豫光金铅股份有限公司等多家大型冶炼企业。

一、污酸废水水质水量

设计总水量为1200m3/d，污酸废水除Pb、Cd、Zn、As、Hg、F超标外，还有高达75.4mg/L的铊。铊的毒性大于Hg、Cd、Pb、Zn和Cu，仅次于甲基汞[4]，进入水体的铊不断增加，对水生生态环境带来潜在的影响，并通过食物链而影响人体健康。因此，铊的监测和治理对于保障饮用水安全、水生生物安全和人体健康具有重要意义。

在优化工艺条件下，处理后废水中Pb、Cd、Zn、As、Hg等金属离子应达到国家《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)中新建企业水污染物排放浓度限值的要求，当地环保部门还要求处理后废水中铊离子应小于0.05mg/L。

(一)污酸废水生物制剂处理工艺流程

通过对污酸废水中各种污染物处理方法的论证分析，首先要对硫酸污水进行中和降酸处理，再在碱性条件下对废水进行处理，因此污酸处理工艺采用“石灰预中和+硫化钠预脱铊+生物制剂深度处理”的物化法，流程上分三级进行，具体过程为：污酸废水首先进入地坑槽均化，然后进入石灰中和反应池，在反应池内通过投加石灰乳进行一段中和，调节pH值为8~10，一段中和液溢流至一段石灰中和浓密机沉降分离，底流进入污泥浓缩池重力浓缩后经压滤机压滤后可返回挥发窑回收锌等其他重金属；上清液溢流至预脱铊反应池，加入硫化钠预脱铊处理，处理液进入沉淀池分离沉降收集含铊渣；上清液进入生物制剂深度处理三级反应池，依次投加生物制剂、氢氧化钠、碳酸钠深度处理，控制水解反应值为10~11.5，出水投加PAM絮凝后进入斜板沉淀池，经沉淀后的净化水回用于车间，底泥进入污泥浓缩池重力浓缩后经压滤机压滤可返回挥发窑回收锌等及其他重金属。

主要构筑物和设计参数

1污酸废水调节池：利用原地坑改造，提升泵采用已安装的液下泵。

2污酸预沉池：采用一座XZCN-6型悬挂式中心传动沉淀池，直径6m，有效深度3.5m。

3石灰中和反应池：采用一座Φ3m×3m的玻璃钢搅拌桶，配ZJ-700搅拌机，反应时间22min。

4石灰中和沉淀池：采用一座XZCN-6型悬挂式中心传动浓缩机，直径6m，有效深度3.5m。

5硫化钠预脱铊反应池（硫化槽）：采用一座Φ3m×3m的玻璃钢搅拌桶，配ZJ-700搅拌机，N=3kW，反应时间22min。

6硫化钠预脱铊沉淀池（沉降池）：采用一座处理规模为50m3/h的斜板沉淀池，表面负荷为2.0m3/(m2·h)。

7生物制剂深度处理三级反应池：三池合建，数量1座，碳钢制。单池长×宽×高为2.2m×2.2m×3.4m，单池反应时间为20min。

8生物制剂深度处理沉淀池：采用一座处理规模为50m3/h的斜板沉淀池，表面负荷为2.0m3/(m2·h)。

9污泥浓缩池：采用一座XZCN-6型悬挂式中心传动沉淀池，直径6m，有效深度3.5m。配两台100FDU-50型工程塑料低转速料浆泵，一用一备，用于输送污泥浓缩池泥渣至压滤车间。

10清水池：将已有的1个Φ6m×2.7m玻璃钢水池利旧。配两台65FZU-50工程塑料立式自吸泵，一用一备，用于将处理后水输送至烧结工段使用。配一台80FZU-32工程塑料立式自吸泵，用于将处理后水输送至储水地坑和原石灰乳制备车间。

11污泥压滤车间：安装4台XYM100/1000-60U型液压厢式压滤机，两用两备，用于压滤经污泥浓缩池重力浓缩后的泥渣。单台过滤面积100m2。

12加药车间：安装4台JYB-1型加药装置，用于硫化钠、PAM、氢氧化钠的溶解和投加。安装1台SJ-24-1.1(I)玻璃钢搅拌槽，配2台J-Z100/4.0型柱塞计量泵，用于生物制剂的储存和投加。安装1台MY-20-0.75(I)玻璃钢搅拌槽，配2台J-Z8/50.0型柱塞计量泵型柱塞计量泵，用于硫酸的储存和投加。安装2台MY-20-0.75(I)玻璃钢搅拌槽，用于碳酸钠的溶解，1座4m×3m×2m的玻璃钢储槽，用于碳酸钠溶液储槽，配2台J-Z1600/0.6型柱塞计量泵，用于碳酸钠溶液的投加。

13滤液收集池：采用1个Φ6m×2.7m玻璃钢水池作为污泥压滤后回水的收集池，配两台80FUH-35工程塑料卧式泵，用于将滤液输送至石灰中和反应池。

工程运行效果

该项目现处于试运行阶段，出水水质见表1。

表1 试运行阶段出水水质表（单位：mg/L，pH除外）

结语

对重金属成分复杂的硫酸污酸废水采用石灰预中和+硫化钠预脱铊+生物制剂深度处理工艺，可以有效脱除重金属废水中的铊离子。在优化工艺条件下，处理后水中Pb、Cd、Zn、As、Hg等重金属离子均达到国家《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)；且处理后水中铊离子可脱除至小于0.05mg/L，满足当地环保部门要求；钙离子浓度可控，可实现直接回用或经膜处理后深度回用，从而实现冶炼厂污酸废水的资源化与“零排放”，具有较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

林德生．污酸处理工艺及配套设备的开发与应用[J]．硫酸工业，2012，(3)：49~50

王庆伟，柴立元，王云燕等．锌冶炼含汞污酸生物制剂处理新技术[J]．中国有色金属学报，2008，18(6)：416~421

裴斐，王云燕，柴立元等．生物制剂配合-水解法直接深度处理含锰废水[J]．中南大学学报(自然科学版)，2010，41(6)：2072~2078

Zitko V，Toxicity and Pollution Potential of Thallium[J]．The Science of the Total Environment．1975，4：185~192