鉛冶煉污酸廢水處理技術改造生產實踐

翟居付，李利麗

(河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000)

鉛冶煉污酸廢水處理技術改造生產實踐

翟居付，李利麗

(河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000)

根據鉛冶煉污酸廢水的來源及成分，通過硫化預處理、污酸分段處理技術改造以及精細化管理操作，控制廢水pH值、反應時間和藥劑投加量，將間歇式工藝調整為連續反應，污酸站處理能力提高50%，污泥減量達1/3，污酸處理成本降低約一半。隨著地方標準排放口水污染物中鉛、砷、鎘要求的提高，在原2級分段的基礎上進行工藝優化，增加1級聚鐵混凝反應，3段處理工藝改造后的污酸處理出水指標為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 生產實踐

河南豫光金鉛股份有限公司(以下簡稱豫光金鉛)鉛系統污酸站廢水處理系統于2002年投運，主要處理鉛冶煉制酸過程中產生的污酸水。采用的工藝為傳統的石灰+鐵鹽絮凝沉淀法化學法處理技術，系統產出的污泥量大，廢水回用少。2010年，豫光金鉛80 kt/a熔池熔煉直接煉鉛環保治理項目配套污酸廢水處理引進生物污泥處理技術，該工藝采用的核心是厭氧和好氧反應，運行中存在參數難控制，消耗大等問題[1]。2012年，豫光金鉛對幾套鉛熔煉系統污酸廢水(污酸站)處理工藝進行整體改造，主體工藝采用2級硫化除砷、除氟氯+石灰、絮凝沉淀重金屬為主，代替以及合并了傳統的石灰+鐵鹽絮凝沉淀法和污酸廢水生物處理工藝。改進后，硫酸系統廢水可實現部分返回循環使用，減少了后期廢水處理量和污泥產出。但隨著公司生產規模的擴大和發展需求，公司再生鉛系統廢污酸水和其他廢水一并排入污酸站，污酸廢水成分復雜波動大，污酸站出水指標不穩定，隨著環保標準不斷提高，河南省地方標準《鉛冶煉工業污染物排放標準》規定了車間或生產設施排放口水污染物排放標準，因此污酸站為使出水指標符合環保要求，對其進行工藝優化和技術改造。

1 污酸廢水來源及成分

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

表1 重金屬酸性廢水主要化學成分

鉛系統酸性廢水主要含砷、鉛和鎘等重金屬離子，進入污酸站進行處理，出水到達相應標準后，排入中水處理系統進一步處理。

2 污酸廢水分段處理技術改造

鉛系統污酸站處理工藝于2012年之后改造為硫化預處理和“電石乳+聚合硫酸鐵”混合處理工藝，熔煉硫酸系統污酸廢水在污酸槽收集，經硫化預處理后進入1#調節池收集。再生鉛、綜合回收廠等酸性廢水在2#調節池收集。調節池中的廢水經“電石乳+聚鐵”混合處理后壓濾，清液排入中水站進一步處理，污泥作為危險固廢處置。為穩定出水指標符合環保要求，降低污泥產出量，2014年豫光金鉛開始對污酸站污酸處理工藝展開試驗研究，通過生產試驗、設備技術改造，確定分段處理工藝。

2.1 分段處理技術方案確定

2.1.1 污酸水預壓濾工藝

2015年1月和9月，豫光金鉛對污酸站1#，2#調節池進行防滲漏檢查維護時，發現池內污泥深1.2～1.5 m，將污泥輸送至壓濾機脫水，共計回收污泥130 t，經污泥取樣化驗分析，發現污泥含鉛、硒、汞等有價金屬，其中w(Pb)達45%～52%，直接返回熔煉系統配料回收其中有價金屬。經分析認為調節池中積泥主要來源于污酸水中的煙塵等懸浮物，受生產物料、制酸生產系統設施等因素影響，污酸水過濾后有價金屬污泥量雖不恒定，但污酸水進入系統反應前增加過濾處理進行預處理，不僅可回收一定量的有價金屬污泥，而且可減少調節池積泥，保證調節池蓄液能力。

2.1.2 污酸水分段處理工藝試驗

降低污泥產出量的另一個方法是降低藥劑使用量、提高藥劑利用率。經分析發現,“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，未經過濾即投加聚鐵會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，并在實驗室進行分段處理試驗，在生產中進行在線生產試驗。污酸站2級混合處理工藝和分段處理工藝出水指標對比見表2。

表2 污酸站2級混合處理和分段處理出水指標對比

從在線試驗結果看：鉛、鎘質量濃度可控制在1 mg/L以下，與試驗結果吻合，但是砷含量相對實驗室數據則高得多。

通過對工藝參數控制、設備設施逐項分析查找原因，發現：①系統設施中反應池內部有8根凸起立柱，池內廢水在連續攪拌過程中與立柱激烈碰撞，從而產生反旋流，而池中投加絮凝劑后產生的礬花在該過程中重新打散造成污染物反溶；②目前廢水處理結束后通過合金泵送入壓濾機內進行脫水，由于合金泵切割力較大，造成礬花分解反溶。因此得出結論：①在池壁平整的反應池內進行聚鐵絮凝沉淀反應；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、反溶現象。

此外，試驗中污酸站2級反應采用2分段處理工藝時，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分段處理生產技術改造

利用現有設施對壓濾機、管道、泵、反應池進行如下改造：

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

2)高位反應池(一級中和反應)內采用盤式微孔曝氣，在池深3.2 m處安裝44個微孔曝氣頭，使充氧能力達到0.112～0.185 kg/(m3·h-1)。過濾和硫化反應后的污酸連續進入高位反應池后，經微孔曝氣，三價砷氧化為五價砷，提高砷的脫除效率，同時，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，從而降低污泥產生量，減少廢水量。

4)污酸經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生中和反應，提高聚合硫酸鐵有效利用率，減少藥劑用量的同時降低出水鉛、砷和鎘指標。

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

2.3分段處理后技術經濟指標

通過硫化預處理、污酸分段處理技術改造以及精細化管理操作，控制廢水pH值、反應時間和藥劑投加量，將間歇式工藝調整為連續反應，污酸站處理能力提高50%，污泥減量達1/3，污酸處理成本降低約一半。具體如下：

1)處理污酸產生的泥量由175 kg/m3降至115 kg/m3。

2)污酸處理出水指標：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，中水運行費用節約3萬元/a。

4)每月可回收w(Pb)57%有價金屬礦粉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，節約聚鐵費用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級反應處理技術改造

通過分段處理工藝改造，系統產生的泥渣量下降，出水穩定，生產成本降低，但隨著河南省地方標準《鉛冶煉工業污染物排放標準》規定車間或生產設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的標準出臺，污酸分段處理的出水指標仍達不到該標準排放口一類污染物排放限值。因此污酸廢酸處理工藝需進行新的工藝優化提升改造。

3.13級反應處理技術方案

受現有設施和場地限制，只能在2級分段的基礎上進行工藝優化，選擇在現有處理工藝基礎上增加1級聚鐵混凝反應，以達到河南省地方標準要求的車間排放水標準，同時對現有設備進行自動化提升改造，實現遠程監控、操作功能。污酸站3段處理工藝出水指標見表3。

表3 污酸站3段處理出水指標

由表3可見：增加1級聚鐵混凝反應的3段處理工藝后，污酸站出水指標可達到河南省地方標準要求的車間排放水標準。污酸廢水3級反應工藝流程見圖1。

圖1 污酸廢水3級反應工藝流程

3.23級反應處理技術經濟指標

通過增加1級聚鐵混凝反應，3段處理工藝改造后的污酸處理出水指標為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測算，藥劑成本每月預計增加6 720～10 080元。

2)3段處理后增加2臺1用1備塑料泵，2臺攪拌機，2臺1用1備合金泵，合計增加總容量123.5 kW，每天增加電度消耗2 211 kWh，每月增加電費40 461.3元。

3)3段處理工藝優化后，同2段處理工藝相比，月增加運行成本4.7～5萬元，增加運行費用約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化和技術改造，共計發生費用200多萬元，節約費用約300萬元/a，如減少的污泥后續處理費用考慮的話，效益將更加明顯。

4 結語

豫光金鉛在污酸廢水綜合治理方面投入了大量財力和物力，不斷尋找最合適的處理工藝，在保證指標最優的基礎上努力實現水處理成本最低化。改造后的污酸處理3級反應工藝具有以下優點：

1)自動化程度高，操作精細易控制，生產運行穩定，出水指標好，不僅達到河南省地方標準《鉛冶煉工業污染物排放標準》規定的車間或生產設施排放口水污染物排放標準，而且運行費用大大降低，實現污泥減量1/3，減少了后續危廢的處理費用以及危廢征收稅，取得了良好的經濟和環保效益。

2)污酸廢水處理技術改造后，系統產生的泥渣量雖然下降，但由于泥渣量主要是酸堿中和產生的中和渣，產出量依然較多。從源頭考慮，降低污泥量應從減少污酸量、污酸產品化利用等方面入手，以實現資源綜合利用和持續發展的冶煉之路。

[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理、冶金高級工程師，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