鉛冶煉污酸廢水處理技術(shù)改造生產(chǎn)實(shí)踐

翟居付，李利麗

(河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000)

鉛冶煉污酸廢水處理技術(shù)改造生產(chǎn)實(shí)踐

翟居付，李利麗

(河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000)

根據(jù)鉛冶煉污酸廢水的來源及成分，通過硫化預(yù)處理、污酸分段處理技術(shù)改造以及精細(xì)化管理操作，控制廢水pH值、反應(yīng)時(shí)間和藥劑投加量，將間歇式工藝調(diào)整為連續(xù)反應(yīng)，污酸站處理能力提高50%，污泥減量達(dá)1/3，污酸處理成本降低約一半。隨著地方標(biāo)準(zhǔn)排放口水污染物中鉛、砷、鎘要求的提高，在原2級(jí)分段的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝優(yōu)化，增加1級(jí)聚鐵混凝反應(yīng)，3段處理工藝改造后的污酸處理出水指標(biāo)為pH值為6～9，ρ(Pb)≤0.3 mg/L，ρ(As)≤0.2 mg/L，ρ(Cd)≤0.03 mg/L。

鉛冶煉 污酸 廢水 中和 污泥 生產(chǎn)實(shí)踐

河南豫光金鉛股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱豫光金鉛)鉛系統(tǒng)污酸站廢水處理系統(tǒng)于2002年投運(yùn)，主要處理鉛冶煉制酸過程中產(chǎn)生的污酸水。采用的工藝為傳統(tǒng)的石灰+鐵鹽絮凝沉淀法化學(xué)法處理技術(shù)，系統(tǒng)產(chǎn)出的污泥量大，廢水回用少。2010年，豫光金鉛80 kt/a熔池熔煉直接煉鉛環(huán)保治理項(xiàng)目配套污酸廢水處理引進(jìn)生物污泥處理技術(shù)，該工藝采用的核心是厭氧和好氧反應(yīng)，運(yùn)行中存在參數(shù)難控制，消耗大等問題[1]。2012年，豫光金鉛對(duì)幾套鉛熔煉系統(tǒng)污酸廢水(污酸站)處理工藝進(jìn)行整體改造，主體工藝采用2級(jí)硫化除砷、除氟氯+石灰、絮凝沉淀重金屬為主，代替以及合并了傳統(tǒng)的石灰+鐵鹽絮凝沉淀法和污酸廢水生物處理工藝。改進(jìn)后，硫酸系統(tǒng)廢水可實(shí)現(xiàn)部分返回循環(huán)使用，減少了后期廢水處理量和污泥產(chǎn)出。但隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和發(fā)展需求，公司再生鉛系統(tǒng)廢污酸水和其他廢水一并排入污酸站，污酸廢水成分復(fù)雜波動(dòng)大，污酸站出水指標(biāo)不穩(wěn)定，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《鉛冶煉工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了車間或生產(chǎn)設(shè)施排放口水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，因此污酸站為使出水指標(biāo)符合環(huán)保要求，對(duì)其進(jìn)行工藝優(yōu)化和技術(shù)改造。

1 污酸廢水來源及成分

鉛冶煉系統(tǒng)廢水主要是系統(tǒng)的含重金屬酸性廢水，包括鉛熔煉系統(tǒng)的含砷污酸廢水、廢舊鉛酸蓄電池處理系統(tǒng)(再生鉛系統(tǒng))的酸性廢水和綜合回收系統(tǒng)濕法生產(chǎn)的酸性廢水。重金屬酸性廢水主要化學(xué)成分見表1[1]。

表1 重金屬酸性廢水主要化學(xué)成分

鉛系統(tǒng)酸性廢水主要含砷、鉛和鎘等重金屬離子，進(jìn)入污酸站進(jìn)行處理，出水到達(dá)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后，排入中水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理。

2 污酸廢水分段處理技術(shù)改造

鉛系統(tǒng)污酸站處理工藝于2012年之后改造為硫化預(yù)處理和“電石乳+聚合硫酸鐵”混合處理工藝，熔煉硫酸系統(tǒng)污酸廢水在污酸槽收集，經(jīng)硫化預(yù)處理后進(jìn)入1#調(diào)節(jié)池收集。再生鉛、綜合回收廠等酸性廢水在2#調(diào)節(jié)池收集。調(diào)節(jié)池中的廢水經(jīng)“電石乳+聚鐵”混合處理后壓濾，清液排入中水站進(jìn)一步處理，污泥作為危險(xiǎn)固廢處置。為穩(wěn)定出水指標(biāo)符合環(huán)保要求，降低污泥產(chǎn)出量，2014年豫光金鉛開始對(duì)污酸站污酸處理工藝展開試驗(yàn)研究，通過生產(chǎn)試驗(yàn)、設(shè)備技術(shù)改造，確定分段處理工藝。

2.1 分段處理技術(shù)方案確定

2.1.1 污酸水預(yù)壓濾工藝

2015年1月和9月，豫光金鉛對(duì)污酸站1#，2#調(diào)節(jié)池進(jìn)行防滲漏檢查維護(hù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)池內(nèi)污泥深1.2～1.5 m，將污泥輸送至壓濾機(jī)脫水，共計(jì)回收污泥130 t，經(jīng)污泥取樣化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)污泥含鉛、硒、汞等有價(jià)金屬，其中w(Pb)達(dá)45%～52%，直接返回熔煉系統(tǒng)配料回收其中有價(jià)金屬。經(jīng)分析認(rèn)為調(diào)節(jié)池中積泥主要來源于污酸水中的煙塵等懸浮物，受生產(chǎn)物料、制酸生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施等因素影響，污酸水過濾后有價(jià)金屬污泥量雖不恒定，但污酸水進(jìn)入系統(tǒng)反應(yīng)前增加過濾處理進(jìn)行預(yù)處理，不僅可回收一定量的有價(jià)金屬污泥，而且可減少調(diào)節(jié)池積泥，保證調(diào)節(jié)池蓄液能力。

2.1.2 污酸水分段處理工藝試驗(yàn)

降低污泥產(chǎn)出量的另一個(gè)方法是降低藥劑使用量、提高藥劑利用率。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),“電石乳+聚鐵”混合處理工藝存在電石乳投加量過大、水中懸浮物較多等問題，未經(jīng)過濾即投加聚鐵會(huì)造成聚鐵利用率偏低。因此，豫光金鉛提出將污酸站“電石乳+聚鐵”混合處理工藝改為分段處理工藝，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分段處理試驗(yàn)，在生產(chǎn)中進(jìn)行在線生產(chǎn)試驗(yàn)。污酸站2級(jí)混合處理工藝和分段處理工藝出水指標(biāo)對(duì)比見表2。

表2 污酸站2級(jí)混合處理和分段處理出水指標(biāo)對(duì)比

從在線試驗(yàn)結(jié)果看：鉛、鎘質(zhì)量濃度可控制在1 mg/L以下，與試驗(yàn)結(jié)果吻合，但是砷含量相對(duì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)則高得多。

通過對(duì)工藝參數(shù)控制、設(shè)備設(shè)施逐項(xiàng)分析查找原因，發(fā)現(xiàn)：①系統(tǒng)設(shè)施中反應(yīng)池內(nèi)部有8根凸起立柱，池內(nèi)廢水在連續(xù)攪拌過程中與立柱激烈碰撞，從而產(chǎn)生反旋流，而池中投加絮凝劑后產(chǎn)生的礬花在該過程中重新打散造成污染物反溶；②目前廢水處理結(jié)束后通過合金泵送入壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水，由于合金泵切割力較大，造成礬花分解反溶。因此得出結(jié)論：①在池壁平整的反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行聚鐵絮凝沉淀反應(yīng)；②使用螺桿泵輸送絮凝沉淀后的泥水可有效解決絮凝沉淀物分解、反溶現(xiàn)象。

此外，試驗(yàn)中污酸站2級(jí)反應(yīng)采用2分段處理工藝時(shí)，聚鐵藥劑投加量可降為9 mL/L，比原“電石乳+聚鐵”混合處理工藝中聚鐵藥劑投加量12 mL/L明顯降低。

2.2分段處理生產(chǎn)技術(shù)改造

利用現(xiàn)有設(shè)施對(duì)壓濾機(jī)、管道、泵、反應(yīng)池進(jìn)行如下改造：

1)熔煉系統(tǒng)污酸原水增加板框壓濾，定期回收含鉛物料，避免調(diào)節(jié)池積泥，提高蓄水能力。

2)高位反應(yīng)池(一級(jí)中和反應(yīng))內(nèi)采用盤式微孔曝氣，在池深3.2 m處安裝44個(gè)微孔曝氣頭，使充氧能力達(dá)到0.112～0.185 kg/(m3·h-1)。過濾和硫化反應(yīng)后的污酸連續(xù)進(jìn)入高位反應(yīng)池后，經(jīng)微孔曝氣，三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷，提高砷的脫除效率，同時(shí)，在微孔曝氣作用下，電石乳與污酸充分接觸，提高電石乳利用率，減少中和所需電石乳的投加量，降低污泥產(chǎn)生量。

3)將電石乳波美度由18提高到28，減少電石乳用量，從而降低污泥產(chǎn)生量，減少廢水量。

4)污酸經(jīng)電石乳中和后增加板框壓濾，濾液再添加聚合硫酸鐵混凝沉淀，避免聚合硫酸鐵與電石乳直接接觸發(fā)生中和反應(yīng)，提高聚合硫酸鐵有效利用率，減少藥劑用量的同時(shí)降低出水鉛、砷和鎘指標(biāo)。

5)利用閑置反應(yīng)池并進(jìn)行防腐改造，安裝液位計(jì)。一級(jí)中和反應(yīng)壓濾過濾后的清液通過管道自流入中間收集池(原閑置)，然后泵入二級(jí)中和反應(yīng)池，為保證處理工作的連續(xù)性，將二級(jí)反應(yīng)池分隔為2個(gè)反應(yīng)池，防腐并增加攪拌裝置，交替處理中間池內(nèi)收集的廢水，二級(jí)反應(yīng)池內(nèi)按工藝比例投加電石乳、聚鐵和絮凝劑進(jìn)行二級(jí)反應(yīng)。

2.3分段處理后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過硫化預(yù)處理、污酸分段處理技術(shù)改造以及精細(xì)化管理操作，控制廢水pH值、反應(yīng)時(shí)間和藥劑投加量，將間歇式工藝調(diào)整為連續(xù)反應(yīng)，污酸站處理能力提高50%，污泥減量達(dá)1/3，污酸處理成本降低約一半。具體如下：

1)處理污酸產(chǎn)生的泥量由175 kg/m3降至115 kg/m3。

2)污酸處理出水指標(biāo)：pH值為6～9，ρ(Pb)≤1 mg/L，ρ(As)≤1 mg/L，ρ(Cd)≤1 mg/L。

3)在同樣的水量和酸度條件下，每月電石乳用量約減少500 t，減少排入中水站水量300 m3/月，中水運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約3萬元/a。

4)每月可回收w(Pb)57%有價(jià)金屬礦粉3 t，獲得效益16萬元/a。

5)聚合硫酸鐵用量由350 t/月降低至230 t/月，節(jié)約聚鐵費(fèi)用46萬元/a。

6)污酸處理成本由原來的約60元/m3下降至30元/m3。

3 污酸廢水3級(jí)反應(yīng)處理技術(shù)改造

通過分段處理工藝改造，系統(tǒng)產(chǎn)生的泥渣量下降，出水穩(wěn)定，生產(chǎn)成本降低，但隨著河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《鉛冶煉工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定車間或生產(chǎn)設(shè)施排放口水污染物中ρ(Pb)≤0.3 mg/L、ρ(As)≤0.2 mg/L和ρ(Cd)≤0.03 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，污酸分段處理的出水指標(biāo)仍達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)排放口一類污染物排放限值。因此污酸廢酸處理工藝需進(jìn)行新的工藝優(yōu)化提升改造。

3.13級(jí)反應(yīng)處理技術(shù)方案

受現(xiàn)有設(shè)施和場(chǎng)地限制，只能在2級(jí)分段的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝優(yōu)化，選擇在現(xiàn)有處理工藝基礎(chǔ)上增加1級(jí)聚鐵混凝反應(yīng)，以達(dá)到河南省地方標(biāo)準(zhǔn)要求的車間排放水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化提升改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作功能。污酸站3段處理工藝出水指標(biāo)見表3。

表3 污酸站3段處理出水指標(biāo)

由表3可見：增加1級(jí)聚鐵混凝反應(yīng)的3段處理工藝后，污酸站出水指標(biāo)可達(dá)到河南省地方標(biāo)準(zhǔn)要求的車間排放水標(biāo)準(zhǔn)。污酸廢水3級(jí)反應(yīng)工藝流程見圖1。

圖1 污酸廢水3級(jí)反應(yīng)工藝流程

3.23級(jí)反應(yīng)處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過增加1級(jí)聚鐵混凝反應(yīng)，3段處理工藝改造后的污酸處理出水指標(biāo)為pH值為6～9，ρ(Pb)≤0.3 mg/L，ρ(As)≤0.2 mg/L，ρ(Cd)≤0.03 mg/L。

1)聚合硫酸鐵用量每升水增加1～1.5 mL，每月按照14 000 m3處理量，聚合硫酸鐵按320元/t測(cè)算，藥劑成本每月預(yù)計(jì)增加6 720～10 080元。

2)3段處理后增加2臺(tái)1用1備塑料泵，2臺(tái)攪拌機(jī)，2臺(tái)1用1備合金泵，合計(jì)增加總?cè)萘?23.5 kW，每天增加電度消耗2 211 kWh，每月增加電費(fèi)40 461.3元。

3)3段處理工藝優(yōu)化后，同2段處理工藝相比，月增加運(yùn)行成本4.7～5萬元，增加運(yùn)行費(fèi)用約60萬元/a，污酸處理成本增加3.6元/m3。

4)污酸站通過二次工藝優(yōu)化和技術(shù)改造，共計(jì)發(fā)生費(fèi)用200多萬元，節(jié)約費(fèi)用約300萬元/a，如減少的污泥后續(xù)處理費(fèi)用考慮的話，效益將更加明顯。

4 結(jié)語

豫光金鉛在污酸廢水綜合治理方面投入了大量財(cái)力和物力，不斷尋找最合適的處理工藝，在保證指標(biāo)最優(yōu)的基礎(chǔ)上努力實(shí)現(xiàn)水處理成本最低化。改造后的污酸處理3級(jí)反應(yīng)工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)自動(dòng)化程度高，操作精細(xì)易控制，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，出水指標(biāo)好，不僅達(dá)到河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《鉛冶煉工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的車間或生產(chǎn)設(shè)施排放口水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，而且運(yùn)行費(fèi)用大大降低，實(shí)現(xiàn)污泥減量1/3，減少了后續(xù)危廢的處理費(fèi)用以及危廢征收稅，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

2)污酸廢水處理技術(shù)改造后，系統(tǒng)產(chǎn)生的泥渣量雖然下降，但由于泥渣量主要是酸堿中和產(chǎn)生的中和渣，產(chǎn)出量依然較多。從源頭考慮，降低污泥量應(yīng)從減少污酸量、污酸產(chǎn)品化利用等方面入手，以實(shí)現(xiàn)資源綜合利用和持續(xù)發(fā)展的冶煉之路。

[1] 李利麗.鉛冶煉廢水治理綜述[J].世界有色金屬，2013(12)：33-35.

Practiceofwasteacidandwastewatertreatmentinleadsmelting

ZHAIJufu，LILili

(Henan Yuguang Gold & Lead Co., Ltd.，Jiyuan，Henan，459000，China)

According to source and composition of waste acid and waste water in lead smelting, handling ability of acid wastewater was improved by 50%, sludge was decreased by one third, and treatment cost was reduced by about one half by sulfide pretreatment, waste acid periods processing, formula management, controlling pH value in waste water, reaction time and agentia dosage, adjusting batch technique to successive reaction. With local standard requirement for lead, arsenic and cadmium in water pollutant at discharge outlet improved, process optimization on the base of original two grade periods processing was carried out, one grade polyferric sulfate coagu-flocculation reaction was increased, to make pH value 6-9, lead concentration less than 0.3 mg/L, arsenic concentration less than 0.2 mg/L and cadmium concentration less than 0.03 mg/L.

lead smelting； waste acid； wastewater； neutralize ； sludge； practice

2017-06-21。

翟居付，男，河南豫光金鉛股份有限公司副總經(jīng)理、冶金高級(jí)工程師，主要從事有色金屬冶煉工作。電話：13938176180；E-mail：1340937603@qq.com。

TQ111.16;X703

B

1002-1507(2017)10-0034-04