CN104528993A - 一种利用烟气中so2处理含砷废水的方法 - Google Patents

一种利用烟气中so2处理含砷废水的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，具体采用以下方法：污酸进入一次铁碳床，污酸中的亚硫酸被还原成硫化氢，同时铁被氧化生成亚铁离子，砷化物与S2-离子结合生成As2S3沉淀物，或难溶的铁砷化合物，再将沉淀的砷化物与处理后的废液分离，废液继续在吸收塔中与排放的烟气中SO2气体接触，进入二次铁碳床反应，生成As2S3等沉淀物，再将沉淀的砷化物与水分离。本发明方法以废气净化废水，实现以废治废，降低处理成本，减少二次污染。

Description

一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护重金属酸性废水处理领域，具体涉及一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法。
背景技术
在铜冶炼工艺流程中，会排放高含量二氧化硫及As2O3等的烟气，一般采用两转两吸工艺利用烟气中的SO2制硫酸，而烟气中的As2O3及其它杂质经水洗进入水中，通常称这种酸性含砷废水为污酸。污酸这种高浓度含砷废水的处理难度大、处理成本高，迄今仍是废水治理中的一大难题。
目前处理污酸的技术主要是用硫化钠或石灰、铁盐等去除砷。硫化钠除砷方法的主要缺点是处理成本高，钠离子的进入后难以分离，影响水质回用；石灰、铁盐除砷法，不仅成本高，且处理后产生的含砷固体废弃物量大，这种含砷等重金属固体被视为危险废弃物，不易处置，需占用大量专用填埋场，而扩建填埋场多有困难，若填埋场管理不善还有潜在的二次污染。本申请以废气净化废水、以废治废，符合国家对冶炼企业清洁生产的要求，实现了废物再利用。
发明内容
本发明针对铜冶炼的工艺特点，提出了一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，通过改进现有污酸的净化工艺，利用废气净化废水，实现以废治废，降低处理成本，减少二次污染。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，具体采用以下步骤：
1)洗涤烟气而产生的污酸进入一次铁碳床，污酸中的亚硫酸被还原成S2-(硫化氢)，同时铁被氧化生成亚铁离子，污酸中的砷化物与S2-离子结合生成As2S3沉淀物，再将沉淀的砷化物与缺少亚硫酸的污酸分离，完成第一次除砷；
2)将第一次除砷后的污酸引入吸收塔中，与烟气中SO2气体接触，补充亚硫酸根的量，然后进入二次铁碳床，完成第二次除砷。
所述的步骤(1)和(2)在铁碳床中的反应时间为2～5h，反应温度为0～60℃。
本发明利用烟气中SO2处理含砷废水的主要反应为：
3H2SO4+SO2+3Fe＝3FeSO4+H2S+2H2O
H2SO4+Fe＝FeSO4+H2↑
3S2-+2As3+＝As2S3↓
3S2-+2AsO3 3-+12H+＝As2S3↓+6H2O
Fe3++AsO4 3-＝FeAsO4↓
本发明所述的铁碳床包括进水管、池壁、铁床、支撑板、磁性栅、集水管、出水管、污泥斗和放空阀，其中的进水管靠近池壁的顶部，进水管下部设置有铁床，铁床用支撑板支撑，污泥斗上部设置有磁性格栅，出水管进口设在污泥斗上部，磁性格栅之下，即出水管的出口在进水管之下0.3～0.6米处，污泥斗底部设置有放空阀。
本发明以废气净化废水、以废治废，用铁碳还原床将污酸中的SO3 2-(洗涤烟气时SO2会溶于水中转化为SO3 2-)还原为H2S，S2-与污酸中的砷及其它重金属离子反应生成不溶于酸的硫化物沉淀而去除，还原剂自身与污酸反应后的产物，也与砷化物结合成沉淀物。过量还原剂被控制在特制的反应床里，不混入硫化物沉淀之中。本法与现有的硫化钠、石灰等除砷方法相比较，具有产生固体废弃物总量少、硫、砷化物含量高的特点，可作为化工原料直接利用或外卖，即便不利用，需专用的填埋场地也要小很多。另外，污酸废水的后续处理通常还要加石灰和硫酸亚铁，但使用本技术，后续处理时，使用石灰和硫酸亚铁的量会减少，硫酸亚铁甚至不用，降低了处理成本。
附图说明
图1是本发明实施例的除砷工艺流程图；
图2是本发明铁碳床的结构示意图；
附图中标示说明：1进水管，2池壁，3铁床，4支撑板，5磁性栅，6集水管，7出水管，8污泥斗，9放空阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
在湖北的一座铜冶炼厂，刚排出的污酸废水，放入以实际铁炭床参数为依据制作的铁炭床模型，经2小时，污酸中的砷浓度从3.087g/L降至1.389g/L。再将经过铁床的污水分离出来与SO2烟气接触1小时，再放入铁炭床模型，2小时后取样测量砷浓度从1.389g/L降至0.42g/L。吸收SO2时间越长，污酸中转入SO2量越多，直至饱和。
该方法中铁炭床包括进水管1、池壁2、铁床3、支撑板4、磁性栅5、集水管6、出水管7、污泥斗8和放空阀9，所述的进水管1位于池壁2顶部，进水管1下部设置有铁床3，铁床3用支撑板4支撑，污泥斗8顶部设置有磁性栅5，出水管7位于进水管1之下0.3-0.6米处，并向下延伸与集水管6连接，污泥斗8底部设置有放空阀9。
铁炭床的具体过程为：污酸从进水管1流入铁碳床上部，之后经铁床流入铁床下部，在流经铁床3时，主反应是：亚硫酸被还原为硫离子，硫离子再与砷化物会生成沉淀物硫化砷，铁被氧化后变成二价铁离子，铁屑逐步被消耗成细粒。为防止铁损失，在支撑铁床的骨架4之下，增加带有防护套的磁铁栅5，部分沉淀物沉淀于泥斗8中，污酸经收集管6及出水管7流出铁床反应器2。泥斗中的硫化砷等定时从泥出口9排出。
该过程的主要反应为：
3H2SO4+SO2+3Fe＝3FeSO4+H2S+2H2O
H2SO4+Fe＝FeSO4+H2↑
3S2-+2As3+＝As2S3↓
3S2-+2AsO3 3-+12H+＝As2S3↓+6H2O
Fe3++AsO4 3-＝FeAsO4↓
实施例2
取山东省一铜业公司刚排出的污酸废水，放入以实际铁炭床参数为依据制作的铁炭床模型，经2小时，污酸中的砷浓度从1.2g/L降至0.6g/L，再经过24小时，污酸中的砷浓度降至0.016g/L。
铁炭床的具体过程同实施例1。

Claims (4)

1.一种利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，其特征在于具体采用以下步骤：
1)污酸进入一次铁碳床，污酸中的亚硫酸被还原成硫化氢，同时铁被氧化生成亚铁离子，砷化物与S2-离子结合生成As2S3沉淀物，或难溶的铁砷化合物，再将沉淀的砷化物与处理后的废液分离；
2)将处理后的废液在吸收塔中与排放的烟气中SO2气体接触，补充亚硫酸根含量，进入二次铁碳床，污酸中的亚硫酸被还原成硫化氢，同时铁被氧化生成亚铁离子，砷化物与S2-离子结合生成As2S3沉淀物，或难溶的铁砷化合物，再将沉淀的砷化物与水分离。
2.根据权利要求1所述的利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，其特征在于：步骤(1)和(2)在铁碳床中的反应时间为2～5h，反应温度为0～60℃。
3.根据权利要求1所述的利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，其特征在于：步骤(1)和(2)的主要反应为：
3H2SO4+SO2+3Fe＝3FeSO4+H2S+2H2O
H2SO4+Fe＝FeSO4+H2↑
3S2-+2As3+＝As2S3↓
3S2-+2AsO3 3-+12H+＝As2S3↓+6H2O
Fe3++AsO4 3-＝FeAsO4↓
。
4.根据权利要求1所述的利用烟气中SO2处理含砷废水的方法，其特征在于：发明所述的铁碳床包括进水管(1)、池壁(2)、铁床(3)、支撑板(4)、磁性栅(5)、集水管(6)、出水管(7)、污泥斗(8)和放空阀(9)，所述的进水管(1)位于池壁(2)顶部，进水管(1)下部设置有铁床(3)，铁床(3)用支撑板(4)支撑，污泥斗(8)顶部设置有磁性栅(5)，出水管(7)出口位于进水管(1)之下，并向下延伸与集水管(6)连接，污泥斗(8)底部设置有放空阀(9)。
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