硫鐵礦制酸裝置凈化污酸硫化除砷生產(chǎn)實(shí)踐

文豐興，趙洪貴

（1.云南威龍化工科技有限公司，云南 楚雄 651201；2.武漢飛博樂環(huán)保工程有限公司，湖北 武漢 430023）

硫鐵礦制酸凈化工序需要用稀硫酸對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，以除去煙氣中的雜質(zhì)，同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫。在煙氣洗滌過程中會(huì)產(chǎn)生大量酸性廢水，也稱污酸。經(jīng)傳統(tǒng)的石灰中和沉淀法處理污酸生成的再生水一般僅用于沖洗地面、配料、沖渣等對(duì)水質(zhì)要求不高的場(chǎng)合。采用中和沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量含有多種雜質(zhì)特別是砷的中和石膏渣，難以對(duì)其回收利用，只能大量堆存。中和石膏渣屬于危險(xiǎn)廢物范疇，如果存放不當(dāng)還會(huì)造成二次污染[1]。

云南威龍化工科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱云南威龍化工）有2套硫鐵礦制酸裝置，2020年3月引進(jìn)武漢飛博樂環(huán)保工程有限公司（以下簡(jiǎn)稱武漢飛博樂）的污酸深度處理除砷及重金屬技術(shù)。在石灰中和前先采用硫化法將污酸中的砷轉(zhuǎn)化成As2S3，再進(jìn)行中和處理，此時(shí)產(chǎn)生的中和石膏渣砷含量低，定性為一般固體廢物，更容易處理。硫化法除砷產(chǎn)生的硫化砷渣屬于危險(xiǎn)廢物，渣量?jī)H為中和石膏渣的5%，堆放和處理難度大幅度降低，處理后的污水可達(dá)標(biāo)回用到硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。

1 污酸廢水來源及成分

云南威龍化工2套硫鐵礦制酸系統(tǒng)設(shè)計(jì)污酸量為10 m3/h，24 h連續(xù)運(yùn)行，實(shí)際污酸量為200 m3/d。污酸中w(H2SO4)為10%～15%，ρ(As)為3 000～4 000 mg/L，溫度為50 ℃以下。

2 反應(yīng)原理及工藝流程

硫化除砷的反應(yīng)原理為：在酸性條件下，向反應(yīng)槽中加入硫氫化鈉溶液，含砷化合物與硫化物反應(yīng)生成As2S3沉淀而得以除去[2]，尾氣用堿液吸收，主要反應(yīng)方程式如下：

污酸除砷工藝流程見圖1。

圖1 污酸除砷工藝流程

凈化工序外排污酸先進(jìn)入污酸儲(chǔ)槽（前），用泵以10 m3/h的流量輸送至到一級(jí)硫化除砷器。污酸硫化法處理系統(tǒng)根據(jù)工藝條件自動(dòng)控制硫氫化鈉溶液的加入量，在一級(jí)硫化除砷器中生成含有硫化砷沉淀的漿液，然后用泵送至一級(jí)FBL過濾器進(jìn)行固液分離。一級(jí)FBL過濾器上清液溢流到二級(jí)硫化除砷器，生成的含硫化砷沉淀的漿液用泵送至二級(jí)FBL過濾器進(jìn)行固液分離。二級(jí)FBL過濾器的上清液溢流到稀酸儲(chǔ)槽（后），然后送至原中和處理工序進(jìn)行處理。一、二級(jí)FBL過濾器的底流間歇排放到泥漿槽，泥漿槽的泥漿通過壓濾泵送到板框壓濾機(jī)，硫化砷渣送到有危廢處理資質(zhì)的廠家處理。石灰中和工序產(chǎn)生的中和石膏渣為一般固廢，按相關(guān)要求進(jìn)行填埋，或交由其他一般固廢廠家處理。

3 工藝特點(diǎn)

該多級(jí)硫化處理污酸工藝是武漢飛博樂發(fā)明的專利技術(shù)，技術(shù)成熟，具有以下特點(diǎn)：①采用多級(jí)硫化除砷，控制每一級(jí)的反應(yīng)去除率，不加入過量的硫氫化鈉，硫化藥劑利用率高；②裝置為全密封設(shè)計(jì)，殘余硫化氫采用堿液噴淋洗滌，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)氣味，安全可靠。

4 主體設(shè)備

4.1 硫化除砷器

硫化除砷器主體采用耐酸耐堿玻璃鋼制作，內(nèi)部配套特殊附件，硫氫化鈉利用率高，密封性好，逸出的硫化氫氣體集中收集，無(wú)泄漏。

硫化除砷器配備高精度、小口徑的LS-III型內(nèi) 部附 件，將 進(jìn) 液 污 酸 中ρ(As)由3 000～4 000 mg/L降到7 mg/L以下。內(nèi)部附件帶有加料控制系統(tǒng)，便于及時(shí)調(diào)整硫氫化鈉的加入量，減少硫化氫氣體的逸出量，提高硫化鈉的利用率和砷的去除率。

4.2 FBL懸浮填料過濾器

污酸硫化除砷產(chǎn)生的硫化砷漿液具有一定的腐蝕性，固體顆粒細(xì)小，沉降較困難，且有硫化氫氣體逸出，故需選擇防腐及密封性好的過濾器設(shè)備。過濾器采用耐酸耐氟玻璃鋼材質(zhì)的懸浮填料過濾器。

FBL懸浮填料過濾器利用機(jī)械過濾、絮凝沉降、深層靜電吸附、攔截吸附原理[3]。過濾器上部有一層懸浮過濾介質(zhì)，大顆粒的懸浮物被過濾介質(zhì)攔截，細(xì)小的顆粒進(jìn)入濾料內(nèi)層被濾料深層靜電吸附，一段時(shí)間后在濾料表面形成一層濾餅，濾餅也起到過濾攔截作用。設(shè)備懸浮物去除效率在99%以上，過濾器出水清澈透明。

填料選用聚合改性發(fā)泡材料，為白色小球，無(wú)味無(wú)毒，粒徑φ1.0～2.0 mm，密度0.05～0.1 g/cm3，耐酸堿性能好，通常使用壽命12年以上。該材料相對(duì)于石英砂、煤渣的優(yōu)點(diǎn)在于質(zhì)量輕、水流速度快，是新型的過濾填料。該材料為武漢飛博樂引進(jìn)的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，通過與科研機(jī)構(gòu)共同消化吸收，加入ZHPR-08高分子復(fù)合材料，制造而成的一種新型過濾填料。該填料具有一定的硬度和彈性，耐沖洗摩擦，擠壓不易變形，過濾時(shí)吸附懸浮顆粒雜質(zhì)，不粘附，過濾器排泥時(shí)液體液位波動(dòng)，自動(dòng)反洗填料層。

5 注意事項(xiàng)

在采用該多級(jí)硫化除砷系統(tǒng)處理污酸的運(yùn)行過程中，應(yīng)注意以下問題：

1）根據(jù)污酸砷含量化驗(yàn)指標(biāo)，及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整硫氫化鈉的加藥量，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，處理后砷含量達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2）開車時(shí)，先打開風(fēng)機(jī)和除害塔的堿液循環(huán)泵；停車時(shí)，最后關(guān)停風(fēng)機(jī)和除害塔的堿液循環(huán)泵。

3）做好安全防護(hù)，定期巡檢設(shè)備運(yùn)行狀況。

4）產(chǎn)生的硫化砷渣，屬于危險(xiǎn)廢物，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行堆放和處理。

6 運(yùn)行實(shí)踐

該套污酸硫化除砷處理裝置自2020年12月投入運(yùn)行，整體運(yùn)行穩(wěn)定，出水砷含量等指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，其中ρ(As)能穩(wěn)定在0.3 mg/L以下，懸浮物(ρ)平均在30 mg/L以下，處理水再回用至硫酸生產(chǎn)裝置。污酸處理系統(tǒng)進(jìn)水和出水指標(biāo)見表1。

表1 污酸處理系統(tǒng)進(jìn)水和出水指標(biāo)

該套裝置運(yùn)行前，產(chǎn)生的中和石膏渣約4.5 kt/a，屬于危險(xiǎn)廢物，堆放和處理難度大，交由資質(zhì)廠家處理，處理費(fèi)用高。該套裝置運(yùn)行后，產(chǎn)生的硫化渣量約200 t/a，屬于危險(xiǎn)廢物，堆放和處理難度大幅度降低；中和石膏渣量約4 kt/a，屬于一般固體廢物，企業(yè)可堆放或外銷，處理較為容易。

7 結(jié)語(yǔ)

云南威龍化工在污酸廢水綜合治理方面投入了大量的財(cái)力和物力進(jìn)行升級(jí)改造，在保證指標(biāo)最優(yōu)的基礎(chǔ)上努力實(shí)現(xiàn)了污酸處理成本最低化，經(jīng)過技術(shù)改造后整個(gè)處理工藝取得預(yù)期效果。采用武漢飛博樂的污酸深度處理除砷及重金屬處理技術(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作精細(xì)易控制，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，污酸處理后出水水質(zhì)達(dá)到GB 26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物硫化砷渣和一般固體廢物中和渣的分離。