某冶炼厂污酸废水处理设计

贺迎春（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

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某冶炼厂污酸废水处理设计

贺迎春
（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

冶炼厂的制酸系统所产生的污酸含有多种重金属及砷等毒害物质，通过采用分步沉淀法＋膜分离深度处理法的组合工艺，处理了制酸系统所产生的污酸废水，既成功地解决了含有多种重金属离子的废水处理问题，减少了水体中砷、铜、锌等的排放量，又将处理后的出水回用于生产，提高了水的重复利用率。

污酸废水；重金属；分步沉淀法；膜分离法

某铜镍矿冶炼厂主要生产高冰镍和硫酸，年产高冰镍8 000 t，硫酸25×104t。该冶炼厂采用氧气侧吹熔池熔炼—转炉吹炼工艺，熔炼及吹炼所产生的烟气经余热利用及收尘之后送至制酸系统生产硫酸，余热回收所产生的蒸汽则用于发电。制酸系统所产生的污酸含有重金属物质及砷等毒害物质［1］，为保护环境和节约用水，因此需新建污水处理站一座。考虑为本工程发展留有余地，污水处理设计规模为30 m3／h，工作制度16 h／d。

1 进、出水水质

1.1 进水水质

该工程需处理的污酸废水量为480 m3／d，原水中含污酸浓度：3.49%，SO2含量：104.6 g／d，污酸尘含量：≤960 kg／d。

其它成分见表1。

表1 其它成分含量

1.2 出水水质

本工程要求出水达《工业循环冷却水处理设计规范》中间冷开式系统循环冷却水水质指标，部分指标如下：（1）浊度：≤20 NTU；（2）pH：≤6.8～9.5；（3）钙硬度＋甲基橙碱度（以CaCO3计）：CaCO3稳定指数RSI≥3.3，浓度≤1 100 mg／L，传热面水侧壁温大于70℃，钙硬度小于200 mg／L；（4）总Fe：≤1.0mg／L；（5）Cu2＋：≤0.1mg／L。

2 污酸废水处理方法

针对本工程污酸废水中含铜、镍、铁等金属物质及砷等毒害物质，采用分步沉淀法＋膜分离深度处理法相结合。

3 处理工艺流程

污酸废水的处理工艺流程如图1所示。来自硫酸车间的污酸入污水调节池均化后经提升至一段中和槽，加浓度为15%的石灰乳溶液，调pH至3.0［2］，混合反应后自流至一段竖流沉淀池，底流石膏送至压滤车间压滤，溢流出水则自流至氧化反应槽。

在氧化反应槽中通入空气，将三价砷氧化成五价砷，再加入FeSO4形成FeAsO4沉淀，氧化反应后的浆液自流至二段斜板沉淀池沉淀，底流用泵扬至压滤机脱水，二段斜板沉淀池上清流入二段中和反应槽。

浓度为15%的石灰乳溶液通过计量泵投入到二段中和槽，调pH至9.5，重金属离子与石灰乳反应生成氢氧化物沉淀，为加大矾花，提高沉淀速度，在二段中各槽内加入PAC絮凝剂，混合反应后浆液自流至三段斜板沉淀池，沉淀物经泵提升至金属渣浓缩池浓缩，再泵送至压滤车间脱水，最后由工艺专业回收至冶金炉，上清液则自流至回调中和池。

图1 工艺流程图

在回调中和池中加入浓硫酸将pH值调至7后经泵扬送至CNⅡ过滤器，再自流入CNⅠ过滤器，过滤后的水经泵加压送至保安过滤器去除5μm以上的颗粒，以保护膜系统，保安过滤器出水用高压泵打入膜组件（在保安过滤器进水管中加入阻垢剂），水中的盐分被膜截流，清水则透过膜进入清液池。被截流的含盐高的水则用于冲渣。

污酸废水经上述工艺处理后，其水质满足间冷开式系统循环冷却水水质指标。

4 主要建（构）筑物

4.1 污水调节池

1.设计参数：硫酸车间污酸汇至污水调节池以调节废水水质和水量，设计流量：Q＝30 m3／h，污水停留时间：11.4 h。

2.构（建）筑物：污水调节池一座，外形尺寸：长×宽×高＝9.5 m×6.0 m×6.5 m，有效容积342

m3。

3.配套设备：污酸提升泵，100LB－20.8型立式耐腐长轴泵2台，1用1备，性能：Q＝35.2 m3／h，H＝20.8 m，P＝5.5 kW。

4.2 一段中和槽

污水调节池中污水提升至一段中和槽，向其中投加15%的石灰乳溶液，将pH调至3.0，让其与污水混合反应。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，混合反应时间：10 min。

2.配套设备：一段中和槽：JYB（Ⅰ）－24－1.1型玻璃钢溶药搅拌罐1座，规格：Φ×H＝2.4 m×

2.5 m，P＝1.1 kW。

4.3 一段竖流沉淀池

一段中和槽中污水反应生成石膏，在沉淀池中沉淀，底流送至压滤车间，上清液自流至氧化反应槽。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，表面负荷：1.4 m3／m2·h，沉淀时间：1.5 h。

2.配套设备：一段竖流式沉淀池：2座，并联运行，规格：Φ×H＝5.2 m×5.6 m。

4.4 氧化反应槽

去除石膏后的污水在氧化反应槽中通入空气，将三价砷氧化成五价砷，再加入FeSO4形成FeAsO4沉淀。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，氧化反应时间：10 min。

2.配套设备：氧化反应槽：JYB（Ⅰ）－18－0.75型玻璃钢溶药搅拌罐2座，并联运行，每座反应槽规格：Φ×H＝1.8 m×2.0 m，P＝0.75 kW。

4.5 二段斜板沉淀池

在氧化反应槽中生成的FeAsO4沉淀在二段斜板沉淀池中沉淀，沉淀物压滤后送至危废处理中心，上清液自流至下一工段。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，表面负荷：2.32 m3／m2·h，沉淀时间：1.0 h。

2.构（建）筑物：二段斜板沉淀池：2座，并联运行，每座尺寸：L×B×H＝4.3 m×3.0 m×5.6 m。4.6 二段中和槽

二段斜板沉淀池上清液自流至二段中和槽，向其投加15%的石灰乳溶液，将pH调至9.5，可去除铜、镍、铅、锌等重金属离子。为加大矾花，提高沉淀速度，在槽内加入PAC絮凝剂。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，混合反应时间：各10 min。

2.配套设备：二段中和槽：YB（Ⅰ）－18－0.75型玻璃钢溶药搅拌罐2组，并联运行，每组两台串联，每座反应槽规格：Φ×H＝1.8 m×2.0 m，P＝0.75 kW。

4.7 三段斜板沉淀池

在二段中和槽中生成的金属氢氧化物沉淀在三段斜板沉淀池中沉淀，沉淀物用泵扬升至金属渣浓缩池浓缩后，再泵至压滤车间脱水，最后由工艺专业回收，上清液则自流至回调中和池。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，表面负荷：2.32 m3／m2·h，沉淀时间：1.0 h。

2.构（建）筑物：三段斜板沉淀池：2座，并联运行，每座尺寸：L×B×H＝4.3 m×3.0 m×5.6 m。

4.8 回调中和池

在回调中和池内投加浓硫酸，将pH值回调至7.0。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h，中和时间：20 min。

2.配套设备：回调中和池：JYB（Ⅰ）－24－1.1型玻璃钢溶药搅拌罐1座，规格：Φ×H＝2.4 m× 2.5 m，P＝1.1 kW。

4.9 膜处理系统

污水经过膜处理系统处理后产水可直接回用于工业生产中。

1.设计参数：设计流量：Q＝30 m3／h。

2.配套设备：微滤：CNⅡ过滤器2台，并联运行，规格Φ×H＝3.3 m×6.1 m；超滤：CNⅠ过滤器2台，并联运行，规格Φ×H＝3.3 m×3.1 m；纳滤：保安过滤器1台，规格Φ×H＝0.8 mX1.7 m；反渗透：RO膜组件1套，60支。

4.10 回水池

经RO膜处理后的水自流至回水池供工艺生产使用。

构（建）筑物：钢筋混凝土回水池1座，有效容积90 m3，外形尺寸L×B×H＝6.0 m×6.0 m×3.0 m。

5 废渣处置

污酸废水经本工艺处理后会产生一定的石膏渣、砷渣和金属混合渣，其中石膏渣作为一般固体废弃物处理，砷渣送至危废中心，金属混合渣则送至冶金炉。

6 结 论

1.分步沉淀法成功地解决了含有多种重金属离子的废水处理问题，可使水体每年减少砷排放量4.8 t／a，铜、铅、锌等重金属排放量110 t／a。

2.膜分离法作为一种新型隔膜分离技术在废水深度处理等领域受到重视和研究，并已在工程实践中使用。经过膜分离技术处理的废水，可回用于工艺生产，实现了废水的零排放或微排放，具有良好的环境效益和社会效益。

［1］ 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册（2版，第6册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.406.

［2］ 《环境工程设计手册》修订编写组.环境工程设计手册（修订版）［M］.长沙：湖南科学技术出版社，2002.397.

Acid Sewage W aste W ater Treatment Design for a Smelter

HE Yingchun
（CINF Engineering Co.，Ltd.，Changsha 410011，China）

The sewage acid，produced from the acidmaking system in smelters，contains noxious substances such as various heavy metals and arsenic.The paper has successfully solved the problem on the treatment of sewage acid water with heavymetal ions bymeans of stepbystep precipitation andmembrane separation process.Themethod not only recovers valuablemetals in the sewage，reduces the amount of As，Cu，Zn and so on，butalso recycles the treated water.

sewage acid water；heavymetal；stepbystep precipitation；membrane separation

X758

A

1003－5540（2017）03－0061－03

2017－04－05

贺迎春（1985－），女，工程师，主要从事给排水设计工作。