煙氣制酸污酸物理法閉路循環處理技術

＊戚永輝

（易門銅業有限公司 云南 651100）

在化工鉛鋅冶煉生產過程中，所產生的大量富含SO2與有害金屬成分的煙氣污染影響較大。如果從綠色環保與綜合利用等多種角度來看，鉛鋅冶煉企業是建設有二轉二吸制酸系統的，其在煙塵回收與SO2制硫酸方面表現突出，不過在實際生產過程中會產生大量重金屬及強酸性廢水，即污酸。污酸中的有害有毒物質種類較多且含量較大，如汞、砷、鎘等，已經達到工業廢水級別，對于自然生態環境的污染危害極大。所以，化工鉛鋅冶煉生產過程中需要有效治理污酸，保證煙氣制酸生產水平提高。

1.鉛鋅冶煉工業中煙氣制酸的基本概述

鉛鋅冶煉工業在生產過程中會產生含有二氧化硫的煙氣，這主要是煙氣制酸所產生的，稱之為“污酸”。這就要深入探究鉛鋅冶煉、煙氣制酸的系統凈化工序，它主要采用半封閉稀酸洗滌技術，其煙氣中會產生大量礦塵、三氧化硫及揮發性物質，煙氣在洗滌過程中直接進入到稀硫酸之中。伴隨洗滌過程的不斷推進，大量雜質就會逐漸富集起來。為確保稀酸洗滌效果理想化，需要排除部分稀酸到污酸處理站中特別處理，最終排出污酸。

污酸中的大量雜質如鉛、鋅、銅等重金屬元素雜質對于人和自然的污染相對較大，且眾所周知重金屬元素在自然界中較難完成生物降解，長久存在就會相互發生化學作用，不斷轉化。目前化工企業是非常重視污酸處理的，比較常用的污酸處理方法就包括了化學沉淀法及物理法[1]。

2.煙氣制酸中污酸處理工藝實施的發展現狀與難點問題

(1)煙氣制酸中污酸處理工藝實施的發展現狀

煙氣制酸中對于污酸處理工藝的實施主要遵從堅持節約資源、保護環境的基本國策，其中主要堅持節約優先、保護優先、自然恢復等主要方針，同時著力推進綠色循環發展、低碳發展等，形成了資源節約與環境保護的空間格局，為產業結構、生產方式、生活方式等諸多層面創造空間條件，真正扭轉生態環境惡化發展現實格局，為全球生態安全做出巨大貢獻。早在2015年，我國的《環境保護法》中新增了“保護環境是國家的基本國策”這一規定，這一規定有效推進了生態文明建設進程，對于促進經濟社會可持續發展非常有利。在新政策實行后，污酸處理工作的全新標準與參考依據也已經全面提出，較好促進了污酸處理工作的順利推進。

(2)煙氣制酸中污酸處理工藝實施的難點問題

煙氣制酸中污酸處理工藝的難點問題較多，其中最大的難點問題就是防止產生二次污染。在污酸主要成分中，重金屬與氟是具有不可降解特性的，所以在處理過程中難度較大，必須加以充分注意。要避免在處理過程中經過化學反應產生大量廢水廢渣，生成另一種污染形式。在重金屬污染的回收方式上，主要結合資源化回收機制來實現變廢為寶，建立閉路循環利用機制。針對污酸的處理要求需要保證無公害，同時考慮到資源化處理方式有效合理實施。

眾所周知，污酸中的有毒有害成分非常多，采用單一藥劑較難徹底去除，特別是針對污酸中的有害重金屬去除工作，需要采用多種藥劑才有可能去除，但也并不保證徹底去除。目前針對煙氣制酸中的污酸處理工藝技術逐漸先進化，可確保污酸在處理后也能循環使用，例如可以采用更為先進的污酸閉路循環處理工藝，最終實現廢水零排放[2]。

3.煙氣制酸中的污酸物理法閉路循環處理工藝概述

煙氣制酸中處理污酸可以采用化學方法，同時也可以采用物理方法，例如污酸物理法閉路循環處理工藝。該工藝專門可以針對SO2尾氣進行處理，同時也能去除SO3煙霧，形成完整的凈化工藝操作流程，進而處理所產生的污酸及污酸雜質。這種物理處理方法能夠造成水硬度的增加，同時積累大量無機鹽，對凈化效果影響較大，不容忽視。在生產過程中，水硬度的增加意味著管理設備容易結垢且最終被堵塞，這就導致全封閉循環面臨現實困境。進一步展開研究會發現結垢成分中的聚丙烯酸、共聚物等都具有吸附作用。

4.煙氣制酸中的污酸物理法閉路循環處理工藝的實踐應用要點

目前針對煙氣制酸中污酸處理的物理方法異常豐富，其中就包括了硫酸亞鐵石灰法、PM-PL膜法、熱風濃縮配合硫化法等。這些物理方法在處理污酸中復雜成分方面表現突出，主要用于篩除和分離硫酸、重金屬離子、非金屬物等，有效克服了傳統污酸中重金屬有機物無法有效降解的現實難題。另一方面，就是有效防止處理過程中產生廢渣廢水等全新污染源，特別是針對重金屬的資源化回收工作開展相對全面到位。對于污酸的無害化工藝處理主要兼顧資源化操作，在該處理原則下大量加入化學藥劑，有可能會導致污酸中含鹽量與電導率快速提高，其中的處理成本較高，處理難度較大，資源回收較為困難，所以還有必要進一步闡述污酸物理法閉路循環處理方法的有效應用，明確其中的實踐應用要點。

(1)污酸物理法閉路循環處理方法的基本概述

采用污酸物理法閉路循環處理方法，其關鍵就是解決傳統化學處理方法中去除污酸所產生的有害金屬與氟，避免污酸中污水硬度增高及無機鹽大量積累，即產生大量“疲勞水”。水溶液硬度的增高就會導致管道及生產設備嚴重結垢，其中的無機鹽積累也會造成處理效果下降，它必然會產生全封閉無限循環難題，且這些問題會集中體現出來，導致污酸物理法閉路循環處理方法實施無法有效到位[3]。

(2)污酸物理法閉路循環處理方法的實踐應用要點

①物理法閉路循環處理方法流程

首先，要在煙氣制酸的酸性環境中對金屬離子進行分析，了解其中的酸式鹽成分。當石灰中和以后，金屬離子多為氫氧化物，氫氧化物在經過酸分離后被回收，而金屬離子也會在近中性條件下再次分離出來，其中的資源化回收采用相對化學法操作流程更為簡單。

其次，在這里應該考慮采用物理方法，保證硫酸鈣配合超聲波水垢處理設施進行在線防垢與除垢。其中針對中性廢水，利用膜法分離非常有效，它能夠對純化水供酸分離，確保廢水進入污水后實現站內金屬有效回收。

②物理法閉路循環處理方法中的酸分離回收技術應用

污酸處理過程中要采用物理法閉路循環處理方法，確保其中的酸分離回收技術實踐應用到位，即將污酸中的酸與金屬離子完全分離出來。在中性條件下，需要了解到重金屬的處理工藝方法還是相對豐富的，且實現難度不高。在酸分離回收機應用過程中，主要利用特種填料對填料中的滯留酸進行清理，保證金屬離子隨溶液溢流出來，最終達到分離目的。采用水反洗填料過程中，要確保填料中的酸伴隨反洗水直接流出，形成再生新酸。要將鋅中的污酸成分檢驗分離出來，形成樣品加以實驗研究。當然，考慮到實驗室中所配置的污酸樣品與所生產污酸成分相差較大，所以需要對分離效果加以細致評估，有效解決分離中所面臨的各種問題。如果配合硫酸亞鐵-石灰法處理污酸，雖然技術扎實，但是也會產生大量廢渣。眾所周知，廢渣中的重金屬分離效果比較分散，可能造成回收工作困難，這其中廢渣的無泄漏永久存放也難以實現技術流程，如此就容易產生二次污染[4]。

當然在污酸物理法閉路循環處理方法應用過程中，要巧用PM-PL膜法處理污酸，保證新工藝處理到位，基于多種過濾技術優點來形成高性能分離過程，采用先進的納濾及超濾膜分離技術來處理陰、陽離子膜，做好技術凈化操作工作，進而實現對污酸的有效精制過程。在該工藝方法中，主要結合污酸處理過程中的優越性機制展開分析。配合熱風濃縮及硫化法來處理污酸，大量回收污酸中的硫成分，有效規避所產生的石膏渣、砷酸鈣渣等多種二次污染物。該方法需要正確投入到污酸處理生產運行過程中，保證煙氣制酸效果始終良好。為此，也要建立物理法閉路循環處理方法體系，采用制酸系統直接轉化余熱，將凈化工序中所排出的廢酸通過濃縮處理篩選出來，并有效計算污酸成分與濃度。與此同時，污酸中的氟、氯等有害物質也會被大量去除，可以考慮采用硫化法去除濃縮液中的重金屬物質，在經過沉淀后再配合普通薄膜過濾器來過濾去除懸浮物，建立干吸系統補水機制。如此一來，才能最大限度降低干吸效率。在這一過程中，需要有效對硫進行一次性回收，避免二次污染產生，該技術非常值得廣泛推廣應用[5]。

5.煙氣制酸中的污酸物理法閉路循環處理工藝的實踐應用注意事項

在煙氣制酸中，針對污酸物理法應用環節應該確保閉路循環處理工藝有效實施，但其中也需要明確某些關鍵注意事項。

(1)做好自動控制工作

污酸物理法閉路循環處理工藝中應該做好自動控制工作方法，例如采用DCS控制系統來建立物理法閉路循環處理工藝，專門由兩路電源輸入，一路為低壓柜動力220V引入，一路為UPS電源，UPS輸入電源與DCS市電電源不應在同一回路下。系統機柜內電流輸入信號均使用安全柵進行隔離保護，開關量輸出皆使用繼電器隔離輸出。I/O點按20%在線備用；同時機柜內還需預留20%的備用安裝空間。所有安全柵、繼電器、接線端子等外配附件按I/O實配點數滿配，形成物理法閉路循環處理工藝環境。在這一環境中，需要針對DCS控制系統配置大量主控卡，設置獨立的物理法閉路循環控制站，主要用于管理煙氣制酸生產過程。而控制系統則能夠實現對現場生產數據的有效監視、控制、組態畫面優化，同時修改邏輯程序，同時編譯、下載功能優化，確保控制系統供電電源選用多路輸入電源形式。

(2)建立煙氣制酸物理法閉路循環控制機制

首先，在冷啟動前，通煙并利用煙氣將催化劑床層的溫度升高到水的露點溫度或露點溫度以上，以清除催化劑表面可能殘存的水分。該項操作對于SOx或HCl含量較高的煙氣來說尤為重要。煙氣升溫速率：在20℃至150℃之間時，升溫速率宜不大于10℃/min；在150℃至400℃之間時，升溫速率宜不大于20℃/min，且最高溫度不能超過420℃[6]。

其次，做好噴污酸物理法閉路循環控制處理，因為煙氣制酸的長期運行的煙溫為150～180℃，初始噴污酸溫度控制最低閾值為120℃，當啟動后煙氣溫度達到120℃以上時允許開始噴污酸。

該技術在國內許多化工企業中多有應用，其污酸廢棄物排放在0～20mg/Nm間，均值在9mg/Nm左右，滿足A級指標排放要求，可享受錯峰豁免（錯峰期間不停車）政策，給企業帶來可觀的經濟效益。另外，經過超低排放改造后，可以完全把生料磨析出污酸作為SCR系統的還原劑加以有效利用，使SNCR噴污酸量大大降低，目前運行部基本不噴污酸，運行成本優勢明顯，非常值得進一步研究和實踐應用[7-8]。

6.總結

就目前來看，國內鉛鋅冶煉化工生產企業在行業污酸處理工藝上基本能夠滿足國家規定排放標準，但其在酸處理、重金屬渣處理過程中易導致二次污染—污酸產生。污酸的大量產生會導致水硬度指標逐漸攀升，同時也導致煙氣制酸生產工藝中生產指標不夠完善，因此深入研究全新新興技術非常有必要，它能夠完善污染處理措施，有效提高廢水排放標準，為行業企業可持續向前發展實現了有效促進。從技術角度來講，污酸處理工藝是能夠實現閉路循環零排放的，它的重點工藝技術就是在不加堿、控制pH值的基礎上去確保金屬離子在中性條件下有效分離。而基于物理法閉路循環處理技術來治理污酸，配合鉛鋅電解廢酸也能滿足酸分離回收，該技術能夠有效配套設備、電控系統等來完成工藝技術流程。而通過大量生產實踐結果也證明，物理法在處理污酸實現閉路系統建設并滿足污酸零排放方面是非常可行的。