硫酸廠生產污水處理站“零”排放工藝設計及應用

徐元博，劉平安

(金堆城鉬業股份有限公司硫酸廠，陜西華縣 714101)

硫酸廠生產污水處理站“零”排放工藝設計及應用

徐元博，劉平安

(金堆城鉬業股份有限公司硫酸廠，陜西華縣 714101)

隨著環保要求的日益嚴格，硫酸裝置原污水處理工藝不能有效降低排放污水COD，且排放污水不能二次回收利用。金鉬股份硫酸廠根據實際情況對污水處理工藝進行優化，廢酸中和化灰過程無一次水添加，并首次采用大孔徑樹脂降低污水COD。處理后污水COD 優于外排標準，可并入硫酸廠消防管網回收再用，實現了硫酸系統污水“零”排放。

煙氣制酸 硫酸生產 污水 板框壓濾 化學需氧量 大孔徑樹脂

金堆城鉬業股份有限公司(以下簡稱金鉬股份)硫酸廠采用鉬冶煉煙氣配硫鐵礦制酸工藝，每年產生w(H2SO4)5%～15%廢硫酸約3 500 m3。該廢硫酸雜質含量大，需進行中和處理方可排放，加上制備石灰漿液添加的一次水，每年外排污水約5 000 m3。

隨著環保部門對生產污水排放要求的日益嚴格，除在pH值及濁度方面的要求外，還引入了工業生產外排污水化學需氧量(COD)的標準。而冶煉煙氣配硫鐵礦制酸系統所產生的污水由于選礦藥劑在多膛爐不完全燃燒，導致有機物在硫酸系統富集，外排污水COD指標接近甚至超過環保要求。

金鉬股份硫酸廠污水處理站采用大孔徑樹脂對原有系統處理后的污水進行深度處理，降低了COD，使該部分污水可回收利用。

1 應用背景

硫酸廠污水處理系統原采用的傳統工藝中和操作復雜，降低COD效果不顯著，且浪費水資源。技術人員提出采用壓濾—透濾—吸附3層過濾工藝，每年可回收利用水資源5 000 m3，且可對廢水中COD進行有效的降解。

2 優化步驟

2.1 中和板框壓濾

硫酸廠污水處理系統設置中和池，首次操作采用耐酸泵及鋼骨架管道將稀酸收集池的稀酸打入中和池，與堿性石灰漿液進行中和，保持中和池堿性環境循環；由此添加廢酸進行中和，單次可節約一次水約50～60 m3。現場提高了中和后漿液濃度，該步操作可縮短原有工作時間。中和后污水pH值控制為6～9，呈弱堿性。

中和后漿液采用隔膜壓濾機進行壓濾。板框正反吹漿液返回至中和池，降低了濾餅的含水量。過濾濾布精度要求120～200目，對后續精密過濾起到良好的保障作用。

2.2 戈爾膜過濾

經過板框過濾的濾液在二級沉淀池靜置沉淀后，采用戈爾膜過濾器進行二次過濾，再次降低污水濁度。戈爾膜過濾精度為400目，可保證處理后污水濁度小于50 mg/m3，符合環保要求[1]。戈爾膜過濾期間排渣水及反沖洗水由管道排至中和池，進入一級中和壓濾。

2.3 COD降解

經以上步驟處理后污水的pH值、濁度均符合排放要求，但經檢測COD一般均值在50～100 mg/m3，接近排放標準的限值，不可直接二次回用。經研究，降低污水COD一般可采用藥劑法和樹脂法。

2.3.1 藥劑法

藥劑法處理COD為目前常規處理方案，具有操作方便、見效快等特點。在生產過程中COD降解藥劑的反應速度非常快，可在2～3 min內完成反應，可直接對污水進行處理。結合現場環境決定在二級沉淀池富集污水中內使用，原污水COD為714.1 mg/m3，對該污水加入不同量的COD降解藥劑，處理后污水COD值見表1。

表1 藥劑法處理污水COD情況

經測試，污水COD高時藥劑法平均投入1 g/L，COD可降低約100 mg/m3；隨著污水中COD的下降，降解效果逐步衰弱。結合目前硫酸廠污水實際情況，理論計算1 m3污水中需添加9 kg COD降解劑方能達到污水排放要求，每天處理污水120 m3需添加藥劑980 kg。其方法藥劑消耗量大、成本高，且添加藥劑后處理污水不利用回用，所以藥劑法不適合低濃度污水COD處理。

2.3.2 樹脂法

自20世紀70年代以來，各種污水處理吸附樹脂不斷出現。采用樹脂吸附處理各種有機廢水首先在歐美國家得到應用。近年來開發的大孔徑樹脂與一般用于工業給水處理的離子交換樹脂不同，是不帶離子交換基團(酸堿功能基)的。但具有優良的孔結構和較大的比表面積，可通過范德華力從溶液中吸附有機物，降低溶液COD，且該類型樹脂一旦改變體系的親水疏水平衡，就可以引起解吸。大孔吸附樹脂在應用上的特點介于活性炭、硅膠、硅藻土等天然吸附劑與離子交換劑之間而兼具它們的優點，既有類似活性炭的吸附能力，又比離子交換劑更容易再生，可以概括為吸附選擇性特殊、再生簡便、穩定性高[2]。

結合金鉬股份硫酸廠污水處理實際情況，選用大孔徑樹脂降低污水COD較為合適。具體操作可選用交換柱裝填3 m3樹脂，在戈爾膜終端增加流量6～10 m3/h泵1臺，吸附流速控制在2～3 BV/h。經現場測定，進液COD在40～60 mg/m3，出液COD在5～15 mg/m3，約處理7 d后樹脂需再生處理一次。大孔徑樹脂具體吸附數據見表2。

表2 大孔徑樹脂具體吸附數據

根據試驗數據，過流體積約在150 BV，樹脂吸附效果衰減較為明顯。經3 BV質量分數5%稀硫酸(硫酸廠自產)再生浸泡，可恢復原有吸附效果，浸泡液排至污水中和池后續處理。

采用大孔徑樹脂吸附離子法降低污水COD，常用稀酸、稀堿、有機溶劑作為洗脫劑，理論脫附率95%以上，不產生二次污染[3]。

2.4 二次水利用

經大孔徑樹脂處理后的污水符合排放標準，可通過增壓泵自清水池送至硫酸廠消防管網，平均節約水量50～60 m3/h，可實現污水處理“零”排放。

3 工藝流程

根據以上優化步驟，硫酸廠確定了污水處理具體工藝流程，見圖1。

圖1 硫酸廠污水處理具體工藝流程

對硫酸廠污水處理具體工藝流程，有以下幾點說明：

1)化灰槽采用泵送漿液至稀酸收集池，稀酸收集池排酸期間保持堿性，循環無水中和。

2)板框反吹回流液和戈爾膜排渣液經架設管線回收進稀酸收集池。

3)樹脂預處理。經2 BV質量分數10%氯化鈉溶液浸泡18～20 h，用清水漂洗凈，使排出的水不顯黃色；再用質量分數2%～4%氫氧化鈉或質量分數5 %鹽酸溶液(其量與上同) 浸泡2～4 h(或小流量清洗) ，放盡堿或酸液后沖洗樹脂至水接近中性待用。

4)大孔徑樹脂使用大于或等于3周期以后，如

吸附效果不佳可采用甲醇進行洗脫。

4 優點分析

采用以上優化工藝處理硫酸廠污水，具有以下優勢：

1)稀酸中和化灰過程不添加一次水，氫氧化鈣處理可使污水中部分陽離子得到沉淀。

2)板框及戈爾膜的二級過濾保證了污水pH值及懸浮物符合環保要求。

3)通過比較選用大孔徑樹脂降低污水COD，其效果好，無二次污染，且利用硫酸廠自產稀硫酸對樹脂進行洗脫，降低了系統運行成本；可使得污水中部分有機物富集，具備回收條件。

4)處理后污水達到甚至優于環保標準，可二次回收利用，節約一次水量約66 000～95 000 m3/a。

5 結語

隨著環保標準的逐步提高，傳統的污水處理工藝已逐漸不能滿足要求，生產污水“零”排放被提上日程。各硫酸裝置應根據現場實際，優化工藝，引進新方法解決污水問題，保證環保生產，提高企業的水資源利用率。

[1] 羅兆龍.膜技術在水處理中的應用[J].中國市政工程，2007(1)：11-46.

[2] 姚日鵬，陳鳳慧，高超.大孔吸附樹脂在廢水處理中的應用[J].中國環境管理干部學院學報，2009，19(1)：63-65.

[3] 張云祥.大孔離子交換樹脂在廢水處理終端中應用探討[J].凈水技術，2001，20(2):34-36.

Designandapplicationofzerodischargeprocessinwastewatertreatmentstationofsulphuricacidplant

XUYuanbo，LIUPingan

(Sulphuric Acid Plant, Jinduicheng Molybdenum Industry Co., Ltd., Huaxian, Shanxi, 714101, China)

With more stringent environmental requirements, sulphuric acid plant sewage treatment process can not reduce the discharge of sewage COD effectively, and discharged sewage can not be secondary recycled. According to the actual situation, sewage treatment process was optimized. Waste acid neutralized ash without adding water, and large pore size resin was used to reduce sewage COD for the first time. COD in polluted water after treatment was superior to discharge standards. realizing "zero" emissions of sulphuric acid system.

sulpliaric acid plant based on off-gas; sulphuric acid production; westewater; plate and frame filter press; chemical oxygen demand; large hole diameter resin

2017-09-11。

徐元博，男，金堆城鉬業股份有限公司硫酸廠機械工程師，主要從事硫酸系統綜合回收管理工作。電話：13772740205；E-mail：37342405@qq.com。

TQ111.16；X781

B

1002-1507(2017)11-0039-03