鉛冶煉廠污水處理系統的生產及改造實踐

唐 劍

（湖南水口山有色金屬集團公司，湖南常寧 421513）

鉛冶煉廠污水處理系統的生產及改造實踐

唐 劍

（湖南水口山有色金屬集團公司，湖南常寧 421513）

介紹了某鉛冶煉廠污水處理系統的工藝流程，實際生產過程出現的一些問題及改進措施。改造后污水處理系統運行穩定，生產指標基本達到設計值。

鉛冶煉；污水處理；砷

某鉛冶煉廠100 kt／a粗鉛工程采用氧氣底吹熔煉－鼓風爐還原煉鉛法。其生產過程是將鉛精礦配以適量熔劑，經混合制粒后在底吹爐進行氧化熔煉，產出一次粗鉛、高鉛渣及高濃度二氧化硫煙氣；高鉛渣配以焦炭在鼓風爐內進行還原熔煉，產出二次粗鉛和熔渣；高濃度二氧化硫煙氣采用兩轉兩吸工藝流程生產出98%濃度的成品酸［1］。該工藝還配套了一個處理能力為18 t／h的污水處理系統，主要用來處理制酸凈化工序產生的污酸和全廠其它的酸性廢水。

1 污水處理系統工藝介紹

該廠污水處理系統采用石灰乳多級中和—氧化—鐵鹽—絮凝的工藝流程。其工藝流程如圖1所示。

1.1 主要原理

該廠污水中的污染物主要是鉛、砷、鎘、氟和酸度，其中以砷的危害最大，也最難處理，其它的污染物在除砷的過程中可一并除去。所以，在制定含砷較高的酸性污水處理方案時，當以砷為主要對象。

先用石灰乳進行初步中和，在酸性條件下再用氧化劑（漂白粉）將三價砷氧化成毒性更低、穩定性更高、溶解度更小的五價砷，以提高砷的去除率。三價砷或五價砷與石灰反應生成的難溶鹽類的溶解度仍然很大，反應速度也很慢，因此，單純依靠石灰乳使高砷污水達標排放是較困難的。所以必須外加鐵鹽（三氯化鐵）以增大鐵與砷的比值，與砷絮凝并進一步反應，生成更難溶的焦亞砷酸鐵等鹽類，從而達到從污水中去除砷的目的［2］。最后再添加3＃絮凝劑，利用其較好的吸附、橋聯作用，使鈣鹽和鐵砷鹽這些中和產物在濃縮池中能夠快速沉淀，從而使污水達標排放。其反應機理如下：

圖1 污水處理工藝流程圖

1.2 工藝參數

1.石灰乳溶液濃度為20%，三氯化鐵溶液濃度為5%，3＃絮凝劑（陰離子型PAM2－4）溶液濃度為0.1%。

2.污酸中和槽加石灰乳，pH值為2～3；污水中和槽加石灰乳，pH值為5～6；一段中和槽加石灰乳，pH值為9左右；二段中和槽加石灰乳和三氯化鐵，Fe3＋／As＝2，pH值為9左右；三段中和槽加石灰乳和三氯化鐵，Fe3＋／As＝4，pH值為8左右。

3.污酸渣濃縮池底流經壓濾后產生石膏渣，砷渣濃縮池底流經壓濾后產生有害砷渣。

2 生產中出現的問題及改進措施

該廠污水處理系統投入運行后，生產不太穩定，污水處理后不能達標排放，特別是砷含量一直超標。該系統主要存在以下一些問題。

2.1 部分工藝流程設計不合理問題及改進

酸性水調節池內污水流向原設計為：用泵送至三段中和槽，再自流至三段沉淀池沉淀后，就溢流至回用水池。由于多方面原因，酸性水調節池內積渣較多，再加上只經過三段沉淀池一次沉淀，水中重金屬離子尚未完全沉淀下來就到達回用水池，這也是污水處理不能達標的主要原因之一。后將酸性水調節池內污水流向變更為：先用潛水泵送至砷渣濃密機，加石灰乳中和，其底流用泵送至壓濾機壓濾，濾液依次進入一段沉淀池、二段沉淀池、三段沉淀池，經過三次沉淀后進入回用水池。

2.2 鐵與砷的比值偏小問題及改進

原設計二段中和槽Fe3＋／As＝2，三段中和槽Fe3＋／As＝4。而硫酸污水中鐵與砷的比值是影響脫砷率的重要因素。總結污水處理的實踐經驗發現：只有當Fe3＋／As＞15時，才能保證污水處理后水中的As濃度＜0.3 mg／L。因此鐵與砷的比值的設計值明顯偏小。后改為把二段中和槽與三段中和槽的Fe3＋／As分別控制在3～4與20～30，取得了較好的效果，可使污水處理后水中As濃度＜0.3 mg／L。

2.3 污水處理負荷偏大問題及改進

污水處理負荷偏大，主要是因為源污水中各元素含量的實際值都高于設計值，其中又以砷元素最為嚴重。源污水中各元素含量設計值與實際值對比情況見表1。為從源頭上減少污水處理負荷，后采取以下改進措施：

1.降低污水中重金屬離子濃度：一是對凈化一級動力波本體內淤泥進行定期清理；二是加大凈化斜管斜板沉降槽底流的壓濾力度。

2.減少污染物數量：主要是加強現場管理，及時回收遺落在生產現場的污染物，避免直接用水沖洗生產現場導致污染物進入污水處理系統。

表1 源污水中各元素含量設計值與實際值對比情況表mg／L

2.4 部分設備不適應生產要求問題及改進

該廠污水處理系統設備在生產過程中出現了以下一些問題：藥劑輸送管路偏小，管路易堵塞；藥劑制備攪拌強度差，反應不充分，藥劑利用率低；各中和槽和藥劑制備槽都沒有排污人孔，積渣無法清理；酸性水調節池積渣導致提升水泵進口濾罩經常堵塞；廂式壓濾機屬于老式淘汰設備，容易出現“跑渾”現象；沉淀池集水箱水泵控制沒有自動控制裝置，要靠人工頻繁去開停，勞動強度大；石灰乳的制備需人工用電葫蘆吊至石灰乳制備槽槽面再人工解包倒入槽內制備，揚塵大，操作環境差，勞動強度大。后采取以下改進措施：

1.石灰乳輸送管路管徑由DN40擴大到DN80；漂白粉輸送管路管徑由DN25擴大到DN40；三氯化鐵輸送管路管徑由DN40擴大到DN50；污酸中和槽、一段中和槽、二段中和槽、三段中和槽增加DN80的ABS溢流管到底流管；污水中和槽、氧化反應槽底部管道出口增加DN80的排污口接到污酸渣濃縮池；污水中和槽、三段中和槽進石灰乳管道管徑由DN32擴大到DN50；優化部分工藝管道走向，盡量減少彎頭，適當增加活節。

2.加藥制備槽內葉輪改為雙層葉輪。

3.各中和槽和藥劑制備槽的底部增加DN300的排污人孔。

4.酸性水調節池水泵由普通提升水泵改為排砂泵。

5.淘汰老式的廂式壓濾機，更換先進的隔膜壓濾機。

6.沉淀池集水箱水泵增加自動控制裝置。

7.引進石灰消化機取代傳統的石灰乳制備方式。

3 改造后運行情況

污水經過處理后，水質主要重金屬、懸浮物等達到《鉛鋅工業污染物排放標準》（GB25466－2010）的規定，出水清澈，透明，能循環使用或者達標排放。具體水質檢測結果見表2。

表2 污水處理后水質情況表（平均值）mg／L

4 結 語

該廠污水處理系統經過幾年的生產和改造，已運行正常，但仍存在以下問題有待解決：

1.精石灰和其它藥劑消耗量大，污水處理成本偏高。

2.污水處理后pH值偏高，需調整pH值后才能外排；如循環使用則需加阻垢劑，否則其輸送管路易結垢。

3.砷和部分重金屬未能回收，廢渣量大，長期堆存的二次污染問題沒有徹底解決。

［1］ 陽德炎.SKS法煉鉛及煙氣制酸的生產實踐［A］.賓萬達，黃其興，毛其明，等.中國首屆熔池熔煉技術及裝備專題研討會論文集［C］.北京：中國有色金屬學會，2007.

［2］ 唐劍.30 t／h化學水處理站的運行和改造實踐［J］.硫酸工業，2015，（6）：44－46.

Production and Practice of Lead Smelters Sewage Treatment System

TANG Jian
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd.，Changning 421513，China）

Introduces a lead smelters technological process of sewage treatment system，some problems in the actual production process and improvingmeasures.After transforming sewage treatment system，running is stable and the production index achieves the design value.

lead smelting；sewage treatment；arsenic

X758

A

1003－5540（2017）02－0061－02

2016－11－20

唐劍（1985－），男，工程師，主要從事冶煉煙氣制酸、污水廢水處理和有色冶金分析技術工作。