我国大型冶炼厂酸性废水处理工程概况
随着有色金属工业化建设发展,加强铜业排放达标,加强建设完善酸性废水处理工程,做到排放达标,取得更好的环境效益和经济效益,加强设施进行技术改造,保护环境可持续发展,详细内容, 请认真阅读!
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随着我国有色金属工业的快速发展,铅、锌及铜冶炼能力不断扩大。其中,个别铅锌冶炼企业的冶炼能力已达35万t/a,铜冶炼能力达15万t/a。因此,冶炼及硫酸生产过程中所排放的酸性废水量越来越大,排放的有毒有害金属离子也越来越多,对水资源环境造成的污染日益严重。国家对酸性废水的排放制定了严格标准,要求排污企业加快治理污染步伐。近20年来,许多大型冶炼厂如株洲冶炼厂、葫芦岛锌厂、贵溪冶炼厂、韶关冶炼厂、铜陵公司10万t/a铜冶炼厂、西北铅锌冶炼厂等都相继建成了较为完善的酸性废水处理工程,大部分做到了达标排放,取得了较好的环境效益和经济效益。现就上述几个酸性废水处理工程情况作简要论述。1株洲冶炼厂重金属酸性废水处理概况1,2株洲冶炼厂是我国目前最大的铅锌冶炼企业之一,主要生产锌、铅、铜、镉及锌合金、硫酸等产品。其锌冶炼系统采用传统的沸腾焙烧-两段浸出-净液-电积工艺,因此生产过程产收稿日期:1999-04-05作者简介:王新文,西北铅锌冶炼厂工程师。第9卷第2期2000年6月矿冶MINING&METALLURGYVol.9,No.2June2000生大量含锌、铅、铜、镉、汞、砷等有毒重金属的酸性废水。随着新建10万t/a电锌系统的投产,排放废水量越来越大,各种酸性废水经明沟混合后一并进入废水处理车间。重金属酸性废水采用消化石灰乳中和(污泥回流)-沉降处理工艺,处理能力为800~1200m3/h。处理后废水基本达标排放。1996年完成锌系统扩建后,同时还上马了年产18万t硫酸的系统,与此相配套,新建了废水综合治理二期工程,包括污酸废水处理系统、废水处理后净化水回用等设施。11株洲冶炼厂一期重金属废水处理生产实践株冶一期重金属酸性废水处理工程设计能力为800m3/h,采用了消石灰乳中和-部分污泥回流沉降工艺流程。(1)废水水质及处理工艺流程。处理前酸性废水水质见表1,工艺流程如图1所示。表1处理前后重金属废水水质Table1Wateranalysisbeforeandaftertreatmentofheavymetalwastewater项目pH废水成分含量/(mg!L-1)ZnPbCuCdAs处理前20~5480~1502~805~301~305~30处理后85~100095~315039~073015~0280003~00650026~015标准6~941050105图1株冶一期废水处理流程Fig.1FlowsheetforfirststagewastewatertreatmentinZhuzhouRefiningPlant(2)工艺参数:?处理废水量800m3/h,后经改造达到1200m3/h;#废水沉砂池停留时间为8min,均化池停留时间6h;混合反应时间为137min;污泥回流量为4~7?1(干渣量);%中和pH值控制在85~10范围内;中和渣含锌25%~30%;&采用消化器制备石灰乳,去除生石灰中的石灰石。(3)处理后废水水质与运行效果。处理后废水水质见表1。该废水处理工程从1985年运行至今,经过几次改造,处理后废水92%达标排放。具有工艺流程简单合理、设备不复杂、运行效果稳定的特点。另外,可回收含锌25%~30%的中和渣,达到了环境效益和经济效益的统一。12株洲冶炼厂二期废水处理工程概况随着冶炼能力的逐步扩大,株冶于1996年建成了二期废水综合治理工程,包括原一期废水处理站扩建、硫酸生产的污酸废水处理、处理后废水回用,以及锌系统扩建场地废水清污分流等,其中主要是新建污酸废水处理系统。(1)污酸废水水质及处理工艺。污酸废水水质如下:成分H2SO4CuPbZnCdHgAsF浓度/(mg!L-1)5%~6%7113377989981111657163199污酸废水处理工艺流程如图2所示。(2)工艺参数:?处理水量为20m3/h。#一段中和采用石灰石浆中和,pH值为2;二段中和用石灰乳中和,pH值为11左右;三段中和加铁盐、铝盐、石灰乳,中和pH值至80~85,目的是较彻底地去除废水中砷和氟。%三段中和后废水送到一期总废水均化池,再由处理站进行最后把关处理。(3)二期工程投产后处理废水效果。株冶二期废水处理工程投产后,将废水处理能力扩大我国大型冶炼厂酸性废水处理工程概况!85!图2污酸废水处理工艺流程Fig2Technologicalflowsheetfortreatmentoffouledacidwastewater到1200m3/h,同时新建了500m3/h回用水设施,将废水处理达标率由95%提高到99%,废水处理率由90%提高到98%,从而有效地改善了湘江霞湾段水质,有利于湘江水资源的开发,保护了水环境。2葫芦岛锌厂处理污酸废水生产实践3葫芦岛锌厂是我国目前最大的火法炼锌企业,全厂生产中排放的主要废水是硫酸污水,每天排放量达600m3,其水质如下:废水成分H2SO4H2SO3ZnPbCdHgAsF浓度/(g!L-1)20~4506~101~3005~0104~10001~00401~00410~25污酸废水酸度大,含重金属离子浓度高,同时含汞、砷、氟及二氧化硫浓度也较高,是比较难处理的重金属冶炼酸性废水。21处理工艺流程与工艺参数采用三段石灰乳中和处理工艺,取得了较好效果,具体工艺流程见图3。图3污酸废水三段中和处理工艺流程Fig.3Technologicalflowsheetforthreestageneutralizationofacidicwastewater工艺参数:?棒磨石灰乳浓度为15%,粒度<0083mm。#一段中和pH值为4~5,反应时间90min;二段中和pH值约110,反应时间60min;三段中和pH值为7~8,反应时间30min;%一段中和为氟石膏渣;二段中和渣富集锌、镉,其中含锌9%~15%、镉254%~894%;三段中和渣量极少,可与二段渣合并综合利用。22处理效果污酸废水经三段中和处理后,基本达到?污水综合排放标准((GB8978-96)二级标准,具体水质监测结果见表2。表2处理后废水水质Table2Qualityoftreatedwastewater项目pH成分含量/(mg!L-1)ZnPbCdHgAsFCa浓度7~817~24014~028<01004601~01877~361190标准6~941010050510-该工艺流程较长,设备要求防腐,操作条件较易控制,工艺对污酸废水水质变化适应性较强。该工程自1991年投产以来,大大减轻了排放污染物负荷,改善了锦州湾海水环境。!86!矿冶3贵溪冶炼厂污酸废水和重金属酸性废水处理4贵溪冶炼厂是我国最大的铜冶炼基地,采用先进的富氧闪速熔炼技术。硫酸生产采用两转两吸、半封闭稀酸洗涤流程。全厂整个生产过程产生污酸废水和重金属酸性废水,废水水质见表3。表3酸性废水水质Table3Acidicwastewateranalysis项目废水成分含量/(g!L-1)H2SO4SSZnCuCdAsFSO2污酸废水650707186013144909108重金属废水392-06062-044--31工艺流程与工艺参数贵冶废水处理工程是80年代初全套引进日本的技术及设备,工艺流程见图4。图4污酸废水和重金属酸性废水处理工艺流程Fig.4Technologicalflowsheetfortreatmentoffouledacidwastewaterandacidicheavymetalwastewater工艺参数:?废水处理量:污酸废水290m3/d,重金属酸性废水250m3/d;#石灰石中和酸,中和后控制pH值在35左右;石灰乳一段中和pH值约70;%氧化槽中空气氧化As3+为As5+,形成沉淀除去;&石灰乳二段中和后控制pH值为9~10,除去其中的锌、镉等金属离子。32运行效果贵冶污酸废水和重金属酸性废水处理工程自投产以来,设备运行稳定,处理后废水达标排放。该工程具有设备工艺先进,自动化程度高,设备防腐性能好等优点。随着企业生产规模的扩大,废水处理站也进行了多项改造,即将原来的先硫化后中和改为先中和后硫化,同时提高二段中和pH值有效除镉,提高了处理废水的达标率。4韶关冶炼厂酸性废水处理概况5韶关冶炼厂随着铅、锌冶炼能力的大幅度提高,生产过程所排放的重金属酸性废水水量增加。原一期废水处理工程于1982年投产,1986年进行了改造完善,至1995年,新建了二期废水处理工程。全厂全部酸性废水进入废水处理车间,处理后废水基本达标排放,部分回用。41韶冶一期废水处理概况(1)酸性废水水质及处理工艺。酸性废水水质如下:成分ZnPbCdHgAs浓度/(mg!L-1)133~23855~19537~1500004~01350265~2601采用两段中和-絮凝沉降工艺流程处理废水,设计处理能力为310m3/d。废水处理工艺我国大型冶炼厂酸性废水处理工程概况!87!见图5。图5一期废水处理工艺流程Fig5Technologicalflowsheetforwastewatertreatmentatfirststage(2)工艺参数:?废水处理量为310m3/d;#一段中和pH值为110左右,沉淀锌、铜、镉、汞等;二段中和pH值约105,沉淀铅、砷;%污泥经浓密机浓缩,采用圆筒真空过滤。一期废水处理设施经过几次改造完善,处理后废水达标率达85%以上。42韶冶二期总废水处理工程韶冶二期废水处理工程包括湿法冶炼所排放的重金属废水处理系统和污酸废水处理系统。两个处理系统工艺流程基本相同,只是操作条件有所差异。韶冶二期重金属酸性废水处理工艺见图6。图6二期酸性废水处理工艺流程Fig6Technologicalflowsheetforwastewatertreatmentatsecondstage工艺参数:?重金属酸性废水处理量为450m3/h,污酸废水量85m3/h;#重金属酸性废水调节池停留时间22h;%酸性废水中和pH值控制在100~110;污酸废水为115~120;&澄清池前加入硫酸亚铁、S-3#剂和硫酸,控制pH值在90~100,有效地除去废水中铅离子。通过两个系统对冶炼酸性废水和污酸废水处理后,废水达标排放。该工艺流程简单易操作,运转稳定。5金隆铜业有限公司酸性废水处理概况6近年新建的金隆铜业有限公司年产10万t铜,所排放的废水实行了清污分流,未受重金属离子污染的洁净水直接排放;受污染的酸性废水来自硫酸车间,以及各冶炼车间地面冲洗水、工艺外排水,水量达400m3/h。废水成分如下:成分pHZnPbCuCdFFe浓度/(mg!L-1)1932731009153200037644857该废水处理工艺采用了两级中和-絮凝沉降工艺流程,见图7。一级中和pH值控制在65;二级中和pH值95;氧化槽吹空气氧化,将As3+氧化为As5+沉淀除去;絮凝槽加S-3#絮凝剂,提高污泥沉降速度;污泥采用圆筒真空过滤机过滤。该项工程于1998年底投产后,运行稳定、操作简便、对废水适应性强,处理后废水达到综!88!矿冶图7两级中和处理废水工艺流程Fig7Technologicalflowsheetfortwostageneutralizationoftreatmentwastewater合废水排放二级标准。6西北铅锌冶炼厂废水处理概况西北铅锌冶炼厂主要生产锌、铅、硫酸等产品,其锌冶炼能力为10万t/a,采用先进的沸腾图8二段中和处理混合酸性废水工艺流程Fig.8Technologicalflowsheetfortwostageneutralizationofacidicmixedwastewater焙烧-三段浸出-黄钾铁矾法除铁-三段逆锑净液-电解湿法流程。铅冶炼能力为5万t/a,采用先进的QSL炼铅法。全厂排水实行了清污分流,未受重金属离子污染的废水直接外排;受污染的酸性废水进入废水处理车间,经三个处理系统进行处理。该设施自1992年投产以来,由于来水水质与原设计差别较大,再加上生石灰质量差等原因,一直未能进入正常运转,处理后废水未能达标排放。1997年初,再次委托设计单位对此重新设计,设计中采用了将原三种废水在同一调节池混合、两段球磨石灰乳中和-絮凝沉降处理工艺流程。撰写此文时,正在对原有设施进行技术改造。61废水水质及处理工艺流程处理前酸性废水水质见表4,工艺流程见图8。表4混合酸性废水水质Table4Analysisofacidicmixedwastewater项目pH废水成分含量/(mg!L-1)ZnPbCuCdHgAsF变化范围06~23857~19444041~449046~215062~159241~433160~486593~1775平均值108315235751033422541213设计值17100013251510030700监测时间为1998年2月16~23日。62工艺参数处理水量为5000m3/d;一段中和和二段中和的pH值分别控制在8和105左右;污泥采用带式过滤机过滤,滤渣由皮带输送至渣场;中和渣含锌202%~858%。从前期验证试验研究结果看,处理后废水可以达到综合污水排放二级标准。(下转第26页)我国大型冶炼厂酸性废水处理工程概况!89!图3用捕收剂KH反浮选磷灰石试验室闭路试验结果铁精矿的化学分析结果为烧失量853%、碱比056,表明铁精矿是半自熔性的。与目前工业生产采用的)弱磁-强磁?脱磷工艺相比,铁精矿产率增加10%、铁品位降低约4%、磷含量降低007%,由自熔性变为半自熔性。磷灰石的脱除率达到682%,远大于磷灰石的单体解离度40%。泡沫产品的化学分析和物相分析显示,磷灰石主要以单体和含磷灰石-钙基矿物的连生体富集于泡沫中。4结论梅山铁矿铁矿石反浮选磷灰石的矿浆最佳pH值为8~9,水玻璃用量20kg/t,给矿细度越细越有益于磷灰石的脱除,捕收剂用量100~150g/t。浮选车间生产矿样的实验室选矿降磷试验结果表明,采用反浮选磷灰石的工艺流程,在浮磷给矿细度为-74m70%,含铁5195%、磷0478%,浮选温度16~24+时,获得铁精矿铁品位5486%、磷0165%,铁回收率9736%的选别指标。
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