CN107673539A - 一种酸性废水处理设备及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水进行处理的设备及处理方法。一种酸性废水处理设备，由脱砷系统、蒸发浓缩系统、吹脱系统和反渗透系统组成。本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高效的对冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水进行处理的设备及处理方法。由于未在处理过程中加入石灰乳，采用本发明的设备和方法处理过后得到的水可以返回冶炼烟气制酸系统中进行回用，节约了水资源。

Description

一种酸性废水处理设备及处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水进行处理的设备及处理方法。
背景技术
含有金属的矿中多有硫伴生，冶炼金属过程中所产生的冶炼烟气多通过转化和吸收后制成硫酸。在冶炼烟气制酸过程中，净化工序是必不可少的。冶炼烟气净化过程中会产生大量的酸性废水，这些废水中多含有金属离子和As、Cl，F等非金属离子。传统工艺中，处理此类废水多采用石灰-铁盐法，此种方法所需要的设备冗长，处理速度慢；采用石灰-铁盐法处理酸性废水，还需要向废水中加入大量的石灰、硫酸亚铁、絮凝剂等药剂，处理成本高且处理效率低下，造成出水水质硬度过高，回用会导致处理设备、管道结垢堵塞，无法满足生产使用。此外，水处理过程中还产生了大量的含砷中和渣，后续治理费用加重，易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高效的对冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水进行处理的设备及处理方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种酸性废水处理设备，由脱砷系统、蒸发浓缩系统、吹脱系统和反渗透系统组成，所述的脱砷系统前端设有第一过滤器，其特征在于，所述的脱砷系统由隔膜电解槽和吸收器组成，隔膜电解槽的排气口连通到吸收器，隔膜电解槽的排液口连通到压滤机；压滤机所产生的滤饼进入污泥池，滤液经过第二过滤器过滤后进入蒸发浓缩系统；所述的蒸发浓缩系统由加热器、冷凝器和蒸发器组成，所述的蒸发器上部开设有水蒸气出口，下部开设有浓缩液出口，蒸发器的进口与第二过滤器的出口相连通，水蒸气出口连通到冷凝器，加热器的进、出口连通到蒸发器的加热夹套中，浓缩液出口连通到吹脱系统，冷凝器出口连通到反渗透系统；所述的吹脱系统由吹脱塔、鼓风机、冷却设备和氯化钙吸收塔组成，所述的吹脱塔的进口连通到浓缩液出口，吹脱塔上部设有吹脱气体出口，底部开设有余液出口，所述的鼓风机设在吹脱塔底部，冷却设备的进口连通到吹脱气体出口，冷却设备的出口连通到氯化钙吸收塔的进口，余液出口排出的余液再次回生产系统使用；所述的反渗透系统由反渗透泵和反渗透设备组成，所述的反渗透设备中设有反渗透膜，经过冷凝器冷却后得到的水进入到反渗透设备，清水通过反渗透膜后储存备用，不能通过反渗透膜的浓水由反渗透泵输送到蒸发器进行循环。
所述的反渗透膜为耐酸膜。
所述的氯化钙吸收塔上还设有氯化氢出口和氟化钙出口。
一种酸性废水的处理方法，包含如下步骤：
（1）预处理：将酸性废水过滤，过滤后得到的液体中SS≤30mg/L；
（2）脱砷：将步骤（1）中所得的液体输送到隔膜电解槽中进行脱砷，隔膜电解槽的电流密度控制在400A/㎡，砷的脱除率≥90%；电解过程中产出的HCl、HF、ASH3气体送入吸收塔采用碱液进行吸收，电解后产生的混合液送入压滤机进行分离；分离后得到的渣收集后集中处理，得到的清液继续进行后续处理；
（3）蒸发浓缩：将步骤（2）中所得的清液送入蒸发器进行蒸发，蒸发器中的蒸发温度控制在98~100℃，得到的蒸馏水：浓缩液≥7：3；蒸发后得到的蒸汽进入冷凝器冷却后送反渗透系统进一步处理，得到的浓缩液送吹脱系统进一步处理；
（4）反渗透：步骤（3）中的蒸汽进入冷凝器冷却后得到含有F-、Cl-的冷凝水，将该冷凝水通过反渗透膜进行选择，通过反渗透膜的水作为生产水供企业使用，不能通过反渗透膜的冷凝水回流到蒸发器中进行蒸发；经过反渗透处理，回流到蒸发器中的冷凝水中的HCl和HF的浓度比冷却器冷凝后得到的冷凝水提升10%以上；
（5）氟、氯吹脱：将步骤（3）中得到的浓缩液送入吹脱塔，通过电加热方式向吹脱塔的中的空气管送入温度为100~120℃的空气，吹脱后得到含SO4 2-和部分有价金属的脱除后液，得到的脱除后液中F-和Cl-的脱除率大于90%；吹脱得到的脱除后液送生产系统循环使用，吹脱出的含F-和Cl-的气体经冷凝器冷凝后，采用氯化钙进行脱氟反应，氟化钙沉淀压滤后，外送处置，产生的盐酸产品收集贮存，可供本厂使用或外售。
与现有技术相比，本发明具有脱砷高效、出水稳定、产物可以再利用的特点。采用本发明的设备和方法对含有As、Cl，F等非金属离子的酸性废水进行处理，As、Cl，F的去除率远远高于传统工艺；采用本发明的设备和方法，产生的废渣量比采用传统工艺较少了90%以上，且产生的盐酸还可以作为产品，极大的降低了处理成本，充分的利用了资源。由于未在处理过程中加入石灰乳，采用本发明的设备和方法处理过后得到的水可以返回冶炼烟气制酸系统中进行回用，节约了水资源。
附图说明
图1为本发明的设备流程图，
图中：1-第一过滤器，2-吸收器，3-隔膜电解槽，31-排气口，32-排液口，4-第二过滤器，41-第二过滤器的出口，5-压滤机，6-污泥池，7-蒸发器，71-水蒸气出口，72-浓缩液出口，73-蒸发器的进口，74-加热夹套，8-加热器，81-加热器的进口，82-加热器的出口，9-冷凝器，10-反渗透设备，101-反渗透膜，11-反渗透泵，12-鼓风机，13-吹脱塔，131-吹脱塔的进口，132-吹脱气体出口，133-余液出口，14-冷却设备，141-冷却设备的进口，142-冷却设备的出口，15-氯化钙吸收塔，151-氯化氢出口，152-氟化钙出口，153-氯化钙吸收塔的进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
一种酸性废水处理设备，由脱砷系统、蒸发浓缩系统、吹脱系统和反渗透系统组成，所述的脱砷系统前端设有第一过滤器，其特征在于，所述的脱砷系统由隔膜电解槽和吸收器组成，隔膜电解槽的排气口连通到吸收器，隔膜电解槽的排液口连通到压滤机；压滤机所产生的滤饼进入污泥池，滤液经过第二过滤器过滤后进入蒸发浓缩系统；所述的蒸发浓缩系统由加热器、冷凝器和蒸发器组成，所述的蒸发器上部开设有水蒸气出口，下部开设有浓缩液出口，蒸发器的进口与第二过滤器的出口相连通，水蒸气出口连通到冷凝器，加热器的进、出口连通到蒸发器的加热夹套中，浓缩液出口连通到吹脱系统，冷凝器出口连通到反渗透系统；所述的吹脱系统由吹脱塔、鼓风机、冷却设备和氯化钙吸收塔组成，所述的吹脱塔的进口连通到浓缩液出口，吹脱塔上部设有吹脱气体出口，底部开设有余液出口，所述的鼓风机设在吹脱塔底部，冷却设备的进口连通到吹脱气体出口，冷却设备的出口连通到氯化钙吸收塔的进口，余液出口排出的余液再次回生产系统使用；所述的反渗透系统由反渗透泵和反渗透设备组成，所述的反渗透设备中设有反渗透膜，经过冷凝器冷却后得到的水进入到反渗透设备，清水通过反渗透膜后储存备用，不能通过反渗透膜的浓水由反渗透泵输送到蒸发器进行循环。
所述的反渗透膜为耐酸膜。
所述的氯化钙吸收塔上还设有氯化氢出口和氟化钙出口。
实施例2
一种采用实施例1的设备对酸性废水进行处理的方法，包含如下步骤：
（1）预处理：将酸性废水过滤，过滤后得到的液体中SS≤30mg/L；
（2）脱砷：将步骤（1）中所得的液体输送到隔膜电解槽中进行脱砷，隔膜电解槽的电流密度控制在400A/㎡，电解过程中产出的微量HCl、HF、ASH3气体送入吸收塔采用碱液进行吸收，电解后产生的混合液送入压滤机进行分离；分离后得到的渣收集后集中处理，得到的清液继续进行后续处理；
（3）蒸发浓缩：将步骤（2）中所得的清液送入蒸发器进行蒸发，蒸发器中的蒸发温度控制在99℃，蒸发后得到的蒸汽进入冷凝器冷却后送反渗透系统进一步处理，得到的浓缩液送吹脱系统进一步处理；
（4）氟、氯吹脱：将步骤（3）中得到的浓缩液送入吹脱塔，通过电加热方式向吹脱塔的中的空气管送入温度为105℃的空气，吹脱后得到含SO4 2-和部分有价金属的脱除后液，吹脱得到的脱除后液送生产系统循环使用，吹脱出的含F-和Cl-的气体经冷凝器冷凝后，采用氯化钙进行脱氟反应，氟化钙沉淀压滤后，外送处置，产生的盐酸产品收集贮存，可供本厂使用或外售；
（5） 反渗透：步骤（3）中的蒸汽进入冷凝器冷却后得到含有F-、Cl-的冷凝水，将该冷凝水通过反渗透膜进行选择，通过反渗透膜的水作为生产水供企业使用，不能通过反渗透膜的冷凝水回流到蒸发器中进行蒸发。
对比例1
将云南省文山周马关县某冶炼厂冶炼烟气制酸过程中所产生的含有砷、氟、氯等元素的酸性废水同时采用传统的石灰铁盐法和实施例2的方法进行处理，处理前后的废水中各元素的含量见表1。
表1、处理前、后废水中各元素含量表
由表1可以看出，采用石灰铁盐法处理酸性废水后得到的处理后液中As和F的含量较高，并且出水不稳定，难以达标排放，而采用实施例2的方法对酸性废水处理过后得到的处理后液中，各元素的含量均能够满足国家标准(GB25466-2020)排放，同时也可以作为生产用水返回冶炼烟气制酸系统循环利用。
采用传统的石灰铁盐法处理冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水，处理成本见表2（以处理1 m3酸性废水计）。
表2、石灰铁盐法处理酸性废水成本表
采用实施例2的方法处理冶炼烟气制酸过程中所产生的酸性废水，处理成本见表3（以处理1 m3酸性废水计）。
表3、实施例2处理酸性废水成本表
由表2可以看出，采用传统的石灰铁盐法处理酸性废水的成本为33.79元/m3,而采用实施例2的方法处理酸性废水的成本为18.31元/m3,再加上采用石灰铁盐法处理酸性废水过程中同样需要使用压滤机进行压滤，其滤布的耗用量与实施例2相同，石灰铁盐法处理酸性废水的的成本远高于采用实施例2的方法。
另外，采用石灰铁盐法对酸性废水进行处理，处理过程中产生的石膏渣量为采用实施例2的处理方法所产生的渣量的10倍，且其处理过后得到的水只能外排，不能循环使用。采用实施例2对酸性废水处理过后所得到的水可以循环使用，减少了整个冶炼烟气制酸过程中的用水量，同时其产生的盐酸可以作为产品进行销售，实现了资源的回收利用，具有良好的经济效益和环境效益。

Claims (3)

1.一种酸性废水处理设备，由脱砷系统、蒸发浓缩系统、吹脱系统和反渗透系统组成，所述的脱砷系统前端设有第一过滤器，其特征在于，所述的脱砷系统由隔膜电解槽和吸收器组成，隔膜电解槽的排气口连通到吸收器，隔膜电解槽的排液口连通到压滤机；压滤机所产生的滤饼进入污泥池，滤液经过第二过滤器过滤后进入蒸发浓缩系统；所述的蒸发浓缩系统由加热器、冷凝器和蒸发器组成，所述的蒸发器上部开设有水蒸气出口，下部开设有浓缩液出口，蒸发器的进口与第二过滤器的出口相连通，水蒸气出口连通到冷凝器，加热器的进、出口连通到蒸发器的加热夹套中，浓缩液出口连通到吹脱系统，冷凝器出口连通到反渗透系统；所述的吹脱系统由吹脱塔、鼓风机、冷却设备和氯化钙吸收塔组成，所述的吹脱塔的进口连通到浓缩液出口，吹脱塔上部设有吹脱气体出口，底部开设有余液出口，所述的鼓风机设在吹脱塔底部，冷却设备的进口连通到吹脱气体出口，冷却设备的出口连通到氯化钙吸收塔的进口，余液出口排出的余液再次回生产系统使用；所述的反渗透系统由反渗透泵和反渗透设备组成，所述的反渗透设备中设有反渗透膜，经过冷凝器冷却后得到的水进入到反渗透设备，清水通过反渗透膜后储存备用，不能通过反渗透膜的浓水由反渗透泵输送到蒸发器进行循环。
2.根据权利要求1所述的一种酸性废水处理设备，其特征在于，所述的反渗透膜为耐酸膜。
3.一种酸性废水的处理方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1） 预处理：将酸性废水过滤，过滤后得到的液体中SS≤30mg/L；
（2） 脱砷：将步骤（1）中所得的液体输送到隔膜电解槽中进行脱砷，隔膜电解槽的电流密度控制在400A/㎡，砷的脱除率≥90%；电解过程中产出的HCl、HF、ASH3气体送入吸收塔采用碱液进行吸收，电解后产生的混合液送入压滤机进行分离；分离后得到的渣收集后集中处理，得到的清液继续进行后续处理；
（3） 蒸发浓缩：将步骤（2）中所得的清液送入蒸发器进行蒸发，蒸发器中的蒸发温度控制在98~100℃，得到的蒸馏水：浓缩液≥7：3；蒸发后得到的蒸汽进入冷凝器冷却后送反渗透系统进一步处理，得到的浓缩液送吹脱系统进一步处理；
（4） 氟、氯吹脱：将步骤（3）中得到的浓缩液送入吹脱塔，通过电加热方式向吹脱塔的中的空气管送入温度为100℃~120℃的空气，吹脱后得到含SO4 2-和部分有价金属的脱除后液，得到的脱除后液中F-和Cl-的脱除率大于90%；吹脱得到的脱除后液送生产系统循环使用，吹脱出的含F-和Cl-的气体经冷凝器冷凝后，采用氯化钙进行脱氟反应，氟化钙沉淀压滤后，外送处置，产生的盐酸产品收集贮存，可供本厂使用或外售；
反渗透：步骤（3）中的蒸汽进入冷凝器冷却后得到含有少量H+、F-、Cl-等离子的冷凝水，将该冷凝水通过反渗透膜进行选择，通过反渗透膜的水可以达到地表水III类，可以作为生产用水供企业使用，不能通过反渗透膜的冷凝水回流到蒸发器中再进行蒸发。
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