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冶金百科 | 有色冶金廢水處理——煙氣洗滌污酸處理技術

2023-07-13 11:44:16 來源:中冶有色技術網
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簡介:目前有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水的凈化處理多采用化學沉淀法,僅僅是基本實現達標排放?;瘜W沉淀法除了產生大量中和渣以外,還存在重金屬排放總量大、出水中鈣及堿度升高、廢水回用困難等問題。亟須研發污酸廢水的資源化處理利用技術。雙極膜電滲析技術作為一種新型的膜分離技術,可以實現資源利用的最大化并消除環境污染,在污酸廢水回收有價金屬領域表現出較大的應用潛力。
煙氣洗滌污酸處理技術

目前有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水的凈化處理多采用化學沉淀法,僅僅是基本實現達標排放?;瘜W沉淀法除了產生大量中和渣以外,還存在重金屬排放總量大、出水中鈣及堿度升高、廢水回用困難等問題。亟須研發污酸廢水的資源化處理利用技術。雙極膜電滲析技術作為一種新型的膜分離技術,可以實現資源利用的最大化并消除環境污染,在污酸廢水回收有價金屬領域表現出較大的應用潛力。

煙氣制酸產生的污酸廢水中砷的濃度高、危害性最大,污酸廢水中的砷以亞砷酸為主,這也最難處理,因此國內污酸廢水的處理工藝主要以除砷為目的。目前國內處理污酸廢水的方法主要有中和法、硫化法-中和法、中和-鐵鹽共沉淀法。對含砷濃度極高的廢水,采用硫化鈉脫砷,再與廠內其他廢水混合后一并中和處理,對含砷濃度較低的廢水一般采用石灰-鐵鹽共沉淀法。


中和沉淀法

在污酸廢水中投加堿中和劑,使污酸廢水中重金屬離子形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而去除,特點是在去除重金屬離子的同時能中和污酸廢水及其混合液。通常采用堿石灰(CaO)、消石灰Ca(OH)、飛灰(石灰粉,CaO)、白云石(CaO·MgO)等石灰類中和劑,價格低廉,可去除汞以外的重金屬離子,工藝簡單,處理成本低。目前污酸廢水中和工藝主要有兩段中和法和三段逆流石灰法,投加石灰乳反應時控制好酸度,可使產生的CaSO&質量達到用戶要求,可以作為石膏出售。污酸廢水中的氟以氫氟酸形態溶于水中,氫氟酸與石灰乳反應后以氟化鈣的形式沉淀下來,從而除去氟。金屬氫氧化物溶度積見表6-24。


金屬氫氧化物溶度積


中和法氫氧化物沉淀法處理含重金屬廢水是調整、控制 pH的方法,由于影響因素較多,理論計算得到的值只能作為參考,處理單一重金屬廢水的pH要求見表6-25。


處理單一重金屬廢水的pH


單一的石灰中和法不能將污酸廢水中砷和汞脫除到國家排放標準,尤其是污酸廢水中存在多種重金屬離子的情況下,中和沉淀法更難以使多種重金屬脫除到穩定達標程度,因此一般采用中和法與硫化法或鐵鹽沉淀法聯用。

硫化—中和法

硫化法是利用可溶性硫化物與重金屬反應,生成難溶硫化物,將其從污酸廢水中除去。硫化渣中砷、鎘等含量大大提高,在去除污酸廢水中有毒重金屬的同時實現了重金屬的資源化。硫化劑包括硫化鈉、硫氫化鈉、硫化亞鐵等,李亞林等【32】研究利用硫化亞鐵在酸性條件下生成硫化氫氣體和二價的鐵離子,硫化氫氣體在酸性條件下與水中的砷及重金屬離子生成硫化物沉淀,Fe2+在調節pH過程中形成氫氧化物絮體進一步吸附和絮凝水中的硫化物沉淀,有利于硫化物的沉降分離。污酸廢水中的砷酸能與石灰乳反應生成砷酸鈣沉淀。金屬硫化物溶度積見表6-26。


金屬硫化物溶度積


硫化——中和法脫除重金屬離子的機理如下所示:

Men++S2- = MeSn/2 (6-9)

3Na2S+As2O3+3H2O=As2S3+6NaOH  (6-10)


2H3AsO3+Ca(OH)2=Ca(AsO2)+4H2O   (6-11)


鐵鹽—中和法

利用石灰中和污酸廢水并調節pH,利用砷與鐵生成較穩定的砷酸鐵化合物,氫氧化鐵與砷酸鐵共同沉淀這一性質將砷除去。鐵的氫氧化物具有強大的吸附和絮凝能力的特性,可達到去除污酸廢水中砷、鎘等有害重金屬的目的。提高pH 將污酸廢水的重金屬離子以氫氧化物的形式脫除。

Fe3++AsO3-3=FeAsO3 ↓      (6-12)

Fe3++AsO3-4=FeAsO4 ↓      (6-13)


鐵離子與砷除生成砷酸鐵外,氫氧化鐵可作為載體與砷酸根離子和砷酸鐵共同沉淀。

m1Fe(OH)3+n1H3AsO4—→[m1Fe(OH)3]. n1AsO3-4 +3n1H+ (6-14)

m2Fe(OH)3+n2FeAsO4—→[m2Fe(OH)3] . n2FeAsO4 (6-15)

FeAsO4較穩定,但當pH>10時會產生返溶反應,所以一般pH控制為6~9 為宜。返溶反應式如下:

FeAsO4+30H-→Fe(OH)3+AsO3-4

鐵鹽—氧化一中和法

利用FeAsO比FeAsO更穩定的性質,當廢水中的砷含量較高,超過200 mg/L,甚至達到1000mg/L以上,且砷在廢水中又以三價為主時,通常采用氧化法將三價砷氧化成五價砷,常用的氧化藥劑有漂白粉、次氯酸鈉,常用的氧化方法有鼓入空氣氧化等方法,再利用鐵鹽生成砷酸鐵共沉淀法除砷。氧化反應分別使Fe2+氧化成Fe3+,As3+氧化成As5+,然后生成鐵鹽共沉淀。

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (6-17)

2AsO3-3+O2=2AsO3-4 (6-18)

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (6-19)

2Fe(OH)3+3As203=2Fe(AsO2)3+3H20 (6-20)

Fe(OH)3+H3AsO4=FeAsO4+3H2O (6-21)

Fe(OH)3+H3AsO3=FeAsO3+3H2O (6-22)
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