硫酸污水資源化改造方案設計

中圖分類號：X781.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）07-0228-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.066

Design of Sulfuric Acid Wastewater Resource Transformation Plan

CHEN Rifan

（Laibin China Tin Smelting Co.，Ltd.，Laibin 5461OO，China）

Abstract：A certain enterprise produces 100m³ of sulfuric acid wastewater containing acid，zinc，fluorine，chlorine and othersubstanceseveryday，andthesulfuricacid wastewaterresiduegeneratedbytheoriginaltreatmentmethoddoesnot meetthe salesandutilizationconditions，resulting incostburdenandpolutionhazards.Adoptingthetechnologyof“first stageneutralizationof limestone powder to produce gypsumfrom sulfuricacid-second stage neutralizationand precipitation oflime torecover zincmetal\"，thesulfuricacid wastewater treatmentsystemistransformed forresourceutilization.The technicalprinciples，process，ndainrenovationcontentsoftherenvationareelaborated，andthebenefitsaretiated. The results showthattherenovation projecthasaninvestmentof7644OOyuan，anannualincome increaseof1.02millon yuan，aninvestmentrecoverycycleof1year，ndcanreducetheoutputof1Oootofwasteresidueperyear，realizingthe resource utilization of sulfuric acid wastewater，which has significant economicand environmental benefits. Keywords： sulfuric acid wastewater; wastewater treatment; resource transformation; process optimization

某企業鋅系統每天產出硫酸污水約 100m³ ，主要污染物為酸、鋅、氟和氯。目前，采用石灰作為中和劑進行中和處理，石灰能夠將硫酸污水中的殘酸中和，沉淀鋅，并將大部分氟化物沉淀脫除。但是，該技術存在部分缺點。一是中和得到的硫酸污水渣水分含量超過 40% ，不滿足水泥行業標準要求，無法銷售。二是中和得到的硫酸污水渣鋅含量不到 2% ，沒有回收價值。目前，石灰中和產出的硫酸污水渣只能堆放處置，給企業帶來廢渣管理成本和環境污染隱患。小型試驗和初步工業試驗表明，采用“石灰石粉一段中和硫酸產石膏－石灰二段中和沉淀回收鋅金屬”技術，將硫酸污水渣有效分離為工業石膏和鋅原料，可以實現硫酸污水的資源化利用。

1硫酸污水概述

1.1基本特征

硫酸污水主要有4個基本特征。一是高酸性。硫酸污水的 pH 值通常低于2，具有強腐蝕性。二是重金屬污染風險高。硫酸污水可能含有鉛、鎘、銅等重金屬離子，這些重金屬對生態環境和人體健康有害[1-2]。三是含有有機污染物。硫酸污水可能含有難以生物降解的有機物，增加處理的復雜性。四是鹽分高。部分硫酸污水含有較高濃度的鹽類，影響水處理工藝和水質[3。

1.2潛在危害

硫酸污水主要有3個潛在危害。一是水體污染。硫酸污水直接排放會降低水體的pH值，使水體呈酸性，影響水生生物的生長和繁殖，破壞生態平衡。二是土壤污染。硫酸污水滲入土壤會導致土壤酸化，破壞土壤結構，降低土壤肥力，影響農作物生長和產量[4-5]。三是健康風險。硫酸污水中的重金屬和有機污染物可能通過食物鏈進入人體，長期攝入可能導致重金屬中毒、肝病、腎病等疾病[6-7]。

1.3處理方法

硫酸污水成分復雜，危害較大，處理方法主要分為3類。一是物理法。物理法通過沉淀、過濾等方式去除懸浮物和部分污染物，但對酸性和溶解性污染物的去除效果有限。二是化學法。化學法采用中和處理，投加氫氧化鈉或氫氧化鈣等堿性物質中和酸性成分，并通過沉淀反應去除重金屬離子。三是生物法。生物法利用微生物的代謝作用去除有機物和營養鹽，但需要控制反應體系的pH值。

2項目改造的技術原理

改造前為一段石灰沉淀，改造后采用兩段中和技術，即“石灰石粉一段中和硫酸產石膏－石灰二段

中和沉淀回收鋅金屬”分步分質技術。

2.1石灰石粉一段中和硫酸產石膏

石灰石粉中和硫酸污水中的硫酸時，石膏產品的粒度比純度重要，根據反應方程的自由焓變，合理控制石灰石粉加入量，確保石膏產品的純度。為了控制石膏產品粒度，必須控制石膏生成速度。石膏產品水分含量應小于 12% ，必須確保產出的石膏產品有較小的比表面積。小試研究和工業生產試驗表明，在漿液 pH 值為 3.5～5.0 、溫度為 40～60^°C 、物料停留時間約為 24h 的條件下，可產出較大顆粒的石膏產品，水分含量不高于 12% 。

2.2石灰二段中和沉淀回收鋅金屬

石灰二段中和沉淀回收鋅，既能將污水中的鋅離子徹底中和，也能脫除污水中大部分氟化物。根據小型試驗結果，二段渣含鋅量平均值達到 12% ，具有工業應用價值。

3項目改造后的工藝流程

項目進行技術改造后，硫酸污水處理的工藝流程如圖1所示。

3.1石灰石粉一段中和硫酸產石膏

將硫酸污水泵送到中間接收池，調節中間接收池出口閥門，使硫酸污水以較穩定流速進入一段中和池，開動攪拌機和蒸汽閥門；將石灰石粉定期裝人專用料倉，經可調速的螺旋給料機構往一段中和池加入石灰石粉；通過分散控制系統調節硫酸污水流速，調節石灰石粉加入速度，調節蒸汽閥門，確保漿液在 pH 值為 3.0～5.0 、溫度為 40～60^°C 、物料停留時間為24h 的條件下進行連續中和反應，生成石膏；在超聲波液位監測器的控制下，間歇啟動漿液轉移泵，轉移部分漿液。

圖1改造后硫酸污水處理工藝流程

漿液進入水力旋流器，粒度較小、濃度較低的漿液從溢流管流出，經管道流回到一段中和池，粒度較大、濃度較高的漿液從底流管流出，并自流到真空帶式過濾機；真空帶式過濾機產出的過濾液經管道自流到二段中和反應池，以便后續回收鋅金屬；真空帶式過濾機上的過濾渣用二段中和壓濾液洗滌后，洗滌液和過濾液一起自流到二段中和反應池；濾渣自動落入臨時石膏倉下的專用斗內。

3.2石灰二段中和沉淀回收鋅金屬

開動二段中和反應池的攪拌機，用現有石灰處理及輸送設施，將石灰漿液送人二段中和反應池，監測反應池漿液 pH 值， pH 值大于10.5后停止加入石灰漿液；啟動漿液輸送轉移泵，將二段中和漿液送到壓濾機進行壓濾分離；壓濾渣掉落至臨時渣倉，定期返回到回轉窯處理，回收鋅金屬；壓濾液小部分用于真空帶式過濾渣的洗滌，大部分經現有管道進入廢水處理總站。

4主要技術改造內容

將現帶有3臺攪拌機的方形反應池改造為一段中和反應池，將帶有1臺攪拌機的方形反應池改造為二段中和反應池。在一段中和反應池西北角安裝1臺容量 30m³ 的石灰石粉專用料倉及可調速的螺旋給料機構。

安裝蒸汽管道及蒸汽閥門，新增分散控制系統，在硫酸污水壓濾機空位處加裝真空帶式過濾機全套設施及漿液輸送管道，實現改向。新增加的水力旋流器溢流液回流到一段中和池管道，帶式過濾機過濾液自流到二段中和反應池管道。二氧化硫解吸處安裝二段中和反應池所需的攪拌機電機、減速器。二段中和漿液轉移泵管道與現有壓濾機對接。從現有過濾后液儲槽輸送泵接管道至過濾廠房，對帶式過濾渣洗滌。臨時渣倉建隔離墻。

5效益估算

經核算，本項目投資約為76.44萬元。

5.1經濟效益

一是現有工藝生產成本。現有硫酸污水渣年生產成本為210萬元。二是技術改造后的生產成本。改造后，年生產成本為210萬元。三是技術改造后的產品產值。改造后，年回收產品產值為102萬元。四是技術改造帶來的年經濟效益。改造前，每年消耗成本210萬元，沒有產品銷售價值；改造后，每年消耗成本210萬元，回收產品價值93萬元。經計算，改造前后的經濟效益為102萬元。

5.2環境效益

項目實施前，每年產出硫酸污水干渣量為 6000t 折濕渣實物量 10 000t ，無法對外銷售，形成嚴重環境污染隱患。項目實施后，將原硫酸污水渣分離為工業石膏和鋅原料，實現硫酸污水資源化利用，每年減少廢渣產出 10000t ，環境效益顯著。

6結論

該企業每日產出 100m³ 硫酸污水，原處理方式產生的硫酸污水渣不滿足銷售利用條件，帶來成本負擔和污染隱患。采用“石灰石粉一段中和硫酸產石膏－石灰二段中和沉淀回收鋅金屬”技術對硫酸污水處理系統進行資源化改造，闡述改造的技術原理、工藝過程和主要改造內容，并進行效益估算。硫酸污水資源化技術改造項目投入資金76.44萬元。與改造前相比，每年增收102萬元，投資回收期為1年，更重要的是將10000t廢渣分離為石膏產品和鋅原料，環境效益非常顯著。項目風險低、回報高，應及早立項實施。

參考文獻

1 周世強.含硫酸廢水處理固廢循環利用技術研究[D].北京：北京化工大學，2017.

2 劉小凡.不同因素對含硫酸廢水處理固廢熱分解效果的影響[J].黑龍江科學，2023（10）：24-26.

3 徐倪生.硫酸工業酸性污水處理技術介紹[J].云南化工，2019（9）：160-161.

4 吳迪.含硫酸廢水制備石膏及建筑石膏的關鍵技術研究[D].南京：東南大學，2017.

5 孫晉東.我國硫酸工業酸性污水減排技術進展[J].硫酸工業，2013（2）：8-12.

6 馮魏良.樹脂吸附含硫酸廢水中鐵離子的研究[D].武漢：武漢工程大學，2011.

7 郭亞丹，喻文超，陳錦全，等.改性殼聚糖對硫酸廢水中氯離子的吸附性能研究[J].工業水處理，2018（5）：79-83.