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表面过滤技术在有色冶炼废水处理中的应用孙强（陕西金禹科技发展有限公司，陕西西安710043）【摘要】以有色冶炼行业废水综合治理为研究对象，根据分阶段、分步骤解决问题的思路，采用表面过滤分离技术逐级分离，使处理后水质完全回用。并提出建设花园式废水处理站的方案，美化环境，构建和谐工厂。【关键字】有色冶炼废水表面过滤过滤花园式废水站1.概述有色冶炼企业为了进一步治理烟气和充分利用烟气，在系统中配套烟气制酸系统，在烟气净化工段中产生大量的酸性废水。冶炼烟气制酸废水中含有重金属、砷、氟等离子含量较高。为了保护环境，实现节能减排，需将酸性废水打至废水处理站集中处理，达标排放或回用。表面过滤分离是一种新型的低压液体过滤技术，它将表面过滤技术、工业自动控制技术及新颖的阀门技术结合。过滤范围广、过滤精度高、自动化程度高、运行费用低、占地面积小等特点，应用在废水处理的固液分离具有独到的优势。2.处理方案待处理水质如下，为了完全达到回用要求，实现零排放，本方案采用分阶段处理思路。先用石灰—铁盐法将水中酸度中和，并将有害重金属离子去除；再采用石灰—二氧化碳法降低硬度；最后用表面过滤技术固液分离。.表1.待处理水质序号项目内容1废水来源冶炼烟气制酸净化废水；电雾冲洗水；地面冲洗水；硫酸设备冲洗水；酸场地初期雨水；2废水特征①PH≈1-2；②含有As、F、Pb、Cu、Zn等重金属离子；③含烟尘2.1石灰—铁盐法工艺，其主要化学原理针对废水中主含As5+、SO42-、及其他重金属离子的特点，本工艺的处理重点是去除这部分离子。为了使废水处理后水质达到工艺回用标准或地表三类水标准，实现零排放目标，将制酸净化废水与冲洗水、硫酸车间地面冲洗水、硫酸设备冲洗水、硫酸场地初期雨水汇合至废水调节池，统一处理这部分酸性废水，采用两级石灰-铁盐+硫化钠法处理工艺。酸性废水被中和形成硫酸钙沉淀，F-形成氟化钙沉淀，砷转变成砷酸盐、亚砷酸盐沉淀，其他金属离子则以氢氧化物沉淀析出。2.2石灰—二氧化碳法主要是利用石灰将废水PH调整到碱性条件下，一方面石灰与废水中溶解的碳酸氢钙、碳酸氢镁进行反应，另一方面在碱性条件下，钙镁离子的硫酸盐溶解度降低，部分析出形成沉淀物，再通过二氧化碳与过量的氢氧化钙反应生成沉淀物，通过固液分离，将这些沉淀物从废水中去除，从而达到降低水质硬度的目的。该方法主要以二氧化碳为原料，运行成本低，沉渣量小，且不会引入钠离子造成回用水中盐度富集。在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。Ca2+(aq)--石灰-二氧化碳法--CaCO3(s)Mg2+(aq)--石灰-二氧化碳法--Mg(OH)2(s)CuSO4+Ca(OH)2Cu(OH)2+CaSO4ZnSO4+Ca(OH)2Zn(OH)2+CaSO4CdSO4+Ca(OH)2Cd(OH)2+CaSO42HF+Ca(OH)2CaF2+H2O2H3AsO3+Ca(OH)2Ca3(AsO3)2+4H2O2H3AsO4+3Ca(OH)2Ca3(AsO4)2↓+6H2OFeSO4+Ca(OH)2Fe(OH)2+CaSO44Fe(OH)2+O2+H2O4Fe(OH)33As2O3+2Fe(OH)32Fe(AsO)3+3H2O2.3如上图，工艺流程说明如下①一段石灰-铁盐反应、自然沉降的固液分离首先在将硫酸净化废水进入一段反应池中投加石灰乳控制Ph=6~9之间，使金属盐类可沉降的物质，其它金属离子如：Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ca2+以及一些阴离子如S2-、PO43-等都形成沉淀，在硫化钠加入条件下，砷形成的固体颗粒物质可以到达98％以上。经过浓密机进行固液分离，浓密机清液进入二段反应池，渣经板框压滤外排，压滤机清液返回废水调节池。②二段石灰中和，加入铁盐+硫化钠，表面过滤器固液分离在二段反应池加入石灰和适量的铁盐，调节Ph=10~11，使废水中残余的砷及其它有害重金属离子进一步氧化并与石灰乳反应，由于硫化钠是在碱性环境下加入的，主要是起到除砷、汞的作用。加入的铁盐生成的两性氢氧物为胶状，可以团聚水中颗粒。进一步将残余的砷进行氧化反应，把三价砷氧化为五价砷，进而形成更难溶的砷酸钙。使废水中可能残余的砷及其它有害重金属离子进一步氧化并与石灰乳反应，加入的铁盐可以进一步与残余的砷进行氧化反应，再次加入适量石灰和铁盐，加入少量硫化钠调节继续反应。充分反应后的废水进入缓冲池，进入表面过滤器进行固液分离，过滤器排渣（此时渣的PH较高）打入前一段反应池再次利用，过滤清液进入除硬度反应池。各反应池均加搅拌，使已发生反应的物质颗粒增大，未发生反应的物质充分反应。在缓冲池中加搅拌，保证进入表面过滤器废水均质均量且固体颗粒不沉降；③二氧化碳除硬度经过两段石灰-铁盐+硫化钠法处理工艺处理过后的水，溢流进入CO2溶器反应器，与汽化后的CO2充分混合，自流进入除钙反应池，经充分反应后，废水中残余的Ca（OH）2与CO2反应生成不溶于水的CaCO3沉淀。④表面过滤器实现固液分离工艺用进液泵将二次二段反应后浆液输送至表面过滤器，滤清液由过滤器上桶体清液口自动溢流进入清液池，而固体颗粒和弥散性细小悬浮物被阻隔在滤袋表面，当达到一定厚度时，过滤器自动进入反冲洗状态，反冲后的滤饼迅速脱离滤膜表面并沉降到过滤器锥形底部，当底部的滤渣积累到一定量时，排渣阀门自动打开，将滤渣排入一段一次反应池中充分利用，减少废渣的产生，过滤器处理后确保水质悬浮物SS＜20mg/L。⑤设备进口处增加两级新型阻垢仪器，确保过滤的长周期运行，经过过滤后的水硬度达到回用标准。3.应用实例某黄金冶炼有限公司是一家日处理400t金精矿黄金冶炼企业。生产工艺采用“沸腾焙烧工艺处理金精矿制酸—萃取电积工艺提铜—氰化锌粉置换工艺提金”。主要生产黄金、白银、铜、硫酸等产品，设计年产黄金6t，白银24t，阴极铜5000t，硫酸85000吨。在萃取电极提铜、焙烧氰化提金和烟气制酸等生产工艺中产生了排放量约为150m³/h的酸性废水，废水中含有砷、铜、铅、锌等有害重金属离子。表2.某黄金冶炼企业废水水质序号项目内容1废水来源萃取、氰化、烟气制酸等生产工艺中产生；2水质①酸性废水；②含重金属离子：砷、铜、锌、及其它金属离子；③含氰废水3废水水量150m³/h3.1废水处理工艺简介针对该黄金冶炼有限公司废水中主含砷、铜、锌等离子的特点，处理重点是去除这部分重金属离子。将制酸净化废水和铜萃取后萃余液以及金、银精炼废水合并，统称酸性废水，采用两级石灰、铁盐+硫化钠法处理工艺；通二氧化碳除过量钙镁离子，采用表面过滤器精密过滤后达标回用，完全实现零排放。3.2工艺流程首先在一段一级反应池中投加石灰乳控制Ph=9~11之间，使金属盐类生成难溶于水的物质，其它金属离子如：Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ca2+以及一些阴离子如S2-、PO43-等都形成沉淀。通过浓密机进行固液分离，污泥采用压滤机脱水，浓密机清液进入二段处理工序。加入铁盐+硫化钠，二段采用一至四次石灰中和，膜过滤固液分离由于加入药剂等原因，经以上两段处理后水中钙离子等过量，在水中通CO2气体使之与Ca2+、Mg2+等反应生成沉淀，使水质得到软化处理。3.3表面过滤器实现固液分离工艺用进液泵将充分反应后浆液输送至表面过滤器，滤清液由过滤器上桶体清液口自动溢流进入清液池，将滤渣排入一段一次反应池中再次利用。处理后水质硬度下降至100以下，完全满足回用要求。4.花园式废水处理站展望石灰铁盐+硫化钠法处理酸性废水，是当前废水处理行业中应用最为广泛和较为成熟的工艺，在处理酸性重金属废水工艺中已经得到了广泛的应用。配合二氧化碳降低硬度，使得综合处理后水质可以完全回用。表面过滤器的过滤精度高，过滤后清液中含固量低于20mg/L；效率高，采用表面过滤技术，可以快速去除反应后浆液中的胶体物质和悬浮物，使清液回用时不易结晶和结垢。将其应用于重金属酸性废水处理工艺中，可以保证出水精度，进而满足进入反渗透系统进水要求或达到直接排放的标准。既可间歇处理，也可连续处理。通过具有婉约风格的废水处理站处理，达到一级排放标准，然后将处理后的水循环利用于绿化、灌溉和景观点缀。根据现场情况，在地面挖各个调节池、各级中和反应池，在池上盖以夹板，周边加护栏，种植花草绿化，间隙部分种小树，构建花园式废水处理站。从远处望去，绿树丛中的厂房、各储罐、反应池及假山楼亭突兀而起，有的是球体、圆柱体，有的是伞盖状。走进水处理站，首先映入眼帘一座灰色的三层楼压滤机厂房。迎面是两座环形楼梯，楼梯整洁对称。楼的底层和二层走廊前，上下各做石砌藻饰的三个拱形廊檐。从建造的假山上的排污口以瀑布状排出，落入人工砌造的深潭，丝丝水柱起落交织。假山假石，花坛盆景，藤萝翠竹，点缀其间，鱼儿悠然游于水中；假山下的池塘曲径，小桥流水，亭台楼阁，流水潺潺，映在青松翠柏之间。