硫鐵礦制酸裝置凈化污酸硫化除砷生產(chǎn)實踐

文豐興，趙洪貴

（1.云南威龍化工科技有限公司，云南 楚雄 651201；2.武漢飛博樂環(huán)保工程有限公司，湖北 武漢 430023）

硫鐵礦制酸凈化工序需要用稀硫酸對煙氣進行洗滌，以除去煙氣中的雜質(zhì)，同時對煙氣進行降溫。在煙氣洗滌過程中會產(chǎn)生大量酸性廢水，也稱污酸。經(jīng)傳統(tǒng)的石灰中和沉淀法處理污酸生成的再生水一般僅用于沖洗地面、配料、沖渣等對水質(zhì)要求不高的場合。采用中和沉淀法會產(chǎn)生大量含有多種雜質(zhì)特別是砷的中和石膏渣，難以對其回收利用，只能大量堆存。中和石膏渣屬于危險廢物范疇，如果存放不當還會造成二次污染[1]。

云南威龍化工科技有限公司（以下簡稱云南威龍化工）有2套硫鐵礦制酸裝置，2020年3月引進武漢飛博樂環(huán)保工程有限公司（以下簡稱武漢飛博樂）的污酸深度處理除砷及重金屬技術(shù)。在石灰中和前先采用硫化法將污酸中的砷轉(zhuǎn)化成As2S3，再進行中和處理，此時產(chǎn)生的中和石膏渣砷含量低，定性為一般固體廢物，更容易處理。硫化法除砷產(chǎn)生的硫化砷渣屬于危險廢物，渣量僅為中和石膏渣的5%，堆放和處理難度大幅度降低，處理后的污水可達標回用到硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。

1 污酸廢水來源及成分

云南威龍化工2套硫鐵礦制酸系統(tǒng)設計污酸量為10 m3/h，24 h連續(xù)運行，實際污酸量為200 m3/d。污酸中w(H2SO4)為10%～15%，ρ(As)為3 000～4 000 mg/L，溫度為50 ℃以下。

2 反應原理及工藝流程

硫化除砷的反應原理為：在酸性條件下，向反應槽中加入硫氫化鈉溶液，含砷化合物與硫化物反應生成As2S3沉淀而得以除去[2]，尾氣用堿液吸收，主要反應方程式如下：

污酸除砷工藝流程見圖1。

圖1 污酸除砷工藝流程

凈化工序外排污酸先進入污酸儲槽（前），用泵以10 m3/h的流量輸送至到一級硫化除砷器。污酸硫化法處理系統(tǒng)根據(jù)工藝條件自動控制硫氫化鈉溶液的加入量，在一級硫化除砷器中生成含有硫化砷沉淀的漿液，然后用泵送至一級FBL過濾器進行固液分離。一級FBL過濾器上清液溢流到二級硫化除砷器，生成的含硫化砷沉淀的漿液用泵送至二級FBL過濾器進行固液分離。二級FBL過濾器的上清液溢流到稀酸儲槽（后），然后送至原中和處理工序進行處理。一、二級FBL過濾器的底流間歇排放到泥漿槽，泥漿槽的泥漿通過壓濾泵送到板框壓濾機，硫化砷渣送到有危廢處理資質(zhì)的廠家處理。石灰中和工序產(chǎn)生的中和石膏渣為一般固廢，按相關(guān)要求進行填埋，或交由其他一般固廢廠家處理。

3 工藝特點

該多級硫化處理污酸工藝是武漢飛博樂發(fā)明的專利技術(shù)，技術(shù)成熟，具有以下特點：①采用多級硫化除砷，控制每一級的反應去除率，不加入過量的硫氫化鈉，硫化藥劑利用率高；②裝置為全密封設計，殘余硫化氫采用堿液噴淋洗滌，現(xiàn)場無氣味，安全可靠。

4 主體設備

4.1 硫化除砷器

硫化除砷器主體采用耐酸耐堿玻璃鋼制作，內(nèi)部配套特殊附件，硫氫化鈉利用率高，密封性好，逸出的硫化氫氣體集中收集，無泄漏。

硫化除砷器配備高精度、小口徑的LS-III型內(nèi) 部附 件，將 進 液 污 酸 中ρ(As)由3 000～4 000 mg/L降到7 mg/L以下。內(nèi)部附件帶有加料控制系統(tǒng)，便于及時調(diào)整硫氫化鈉的加入量，減少硫化氫氣體的逸出量，提高硫化鈉的利用率和砷的去除率。

4.2 FBL懸浮填料過濾器

污酸硫化除砷產(chǎn)生的硫化砷漿液具有一定的腐蝕性，固體顆粒細小，沉降較困難，且有硫化氫氣體逸出，故需選擇防腐及密封性好的過濾器設備。過濾器采用耐酸耐氟玻璃鋼材質(zhì)的懸浮填料過濾器。

FBL懸浮填料過濾器利用機械過濾、絮凝沉降、深層靜電吸附、攔截吸附原理[3]。過濾器上部有一層懸浮過濾介質(zhì)，大顆粒的懸浮物被過濾介質(zhì)攔截，細小的顆粒進入濾料內(nèi)層被濾料深層靜電吸附，一段時間后在濾料表面形成一層濾餅，濾餅也起到過濾攔截作用。設備懸浮物去除效率在99%以上，過濾器出水清澈透明。

填料選用聚合改性發(fā)泡材料，為白色小球，無味無毒，粒徑φ1.0～2.0 mm，密度0.05～0.1 g/cm3，耐酸堿性能好，通常使用壽命12年以上。該材料相對于石英砂、煤渣的優(yōu)點在于質(zhì)量輕、水流速度快，是新型的過濾填料。該材料為武漢飛博樂引進的國外先進技術(shù)，通過與科研機構(gòu)共同消化吸收，加入ZHPR-08高分子復合材料，制造而成的一種新型過濾填料。該填料具有一定的硬度和彈性，耐沖洗摩擦，擠壓不易變形，過濾時吸附懸浮顆粒雜質(zhì)，不粘附，過濾器排泥時液體液位波動，自動反洗填料層。

5 注意事項

在采用該多級硫化除砷系統(tǒng)處理污酸的運行過程中，應注意以下問題：

1）根據(jù)污酸砷含量化驗指標，及時準確調(diào)整硫氫化鈉的加藥量，保證運行的穩(wěn)定性，處理后砷含量達到設計指標。

2）開車時，先打開風機和除害塔的堿液循環(huán)泵；停車時，最后關(guān)停風機和除害塔的堿液循環(huán)泵。

3）做好安全防護，定期巡檢設備運行狀況。

4）產(chǎn)生的硫化砷渣，屬于危險廢物，按照相關(guān)規(guī)定進行堆放和處理。

6 運行實踐

該套污酸硫化除砷處理裝置自2020年12月投入運行，整體運行穩(wěn)定，出水砷含量等指標均能達到國家排放標準，其中ρ(As)能穩(wěn)定在0.3 mg/L以下，懸浮物(ρ)平均在30 mg/L以下，處理水再回用至硫酸生產(chǎn)裝置。污酸處理系統(tǒng)進水和出水指標見表1。

表1 污酸處理系統(tǒng)進水和出水指標

該套裝置運行前，產(chǎn)生的中和石膏渣約4.5 kt/a，屬于危險廢物，堆放和處理難度大，交由資質(zhì)廠家處理，處理費用高。該套裝置運行后，產(chǎn)生的硫化渣量約200 t/a，屬于危險廢物，堆放和處理難度大幅度降低；中和石膏渣量約4 kt/a，屬于一般固體廢物，企業(yè)可堆放或外銷，處理較為容易。

7 結(jié)語

云南威龍化工在污酸廢水綜合治理方面投入了大量的財力和物力進行升級改造，在保證指標最優(yōu)的基礎(chǔ)上努力實現(xiàn)了污酸處理成本最低化，經(jīng)過技術(shù)改造后整個處理工藝取得預期效果。采用武漢飛博樂的污酸深度處理除砷及重金屬處理技術(shù)，系統(tǒng)自動化程度高，操作精細易控制，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，污酸處理后出水水質(zhì)達到GB 26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標準》，實現(xiàn)了危險廢物硫化砷渣和一般固體廢物中和渣的分離。