CN108467133A - 一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法，包含以下步骤：向废水中加入活化剂进行活化，再向活化后的废水中加入硫化剂除砷并过滤，最后向过滤后的废水中再次加入硫化剂除镉，其中，活化剂为硫酸、二氧化硫和亚硫酸中的一种或多种，活化剂还可以为亚硫酸盐，硫化剂为硫化氢或硫化钠。本发明解决了传统工艺处理方法中，危废渣的处理成本高和废水中的有价资源难以回收利用的问题，使废水中的有价金属资源得以有效富集回用，本发明所提供的方法工艺简单，各步骤易于控制，实现了渣量减量化和对高砷高镉废水的有效处理。

Description

一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法。
背景技术
如何治理有色冶炼产生的污酸污水，一直困扰着许多企业，目前很多企业净化工序污酸采用石灰－铁盐法处理工艺，该种工艺的缺点是废水外排量大，含有价金属的酸性污泥难以被回收利用。由于废酸中其它重金属种类也较多，各种污染因子形态复杂，处理后的废水各项污染因子指标不稳定，难以保证水质稳定达标。此外，由于废水硬度高，输水管道和生产系统容易结垢堵塞，无法直接回用于生产。中和处理过程每年都会产生大量含砷及重金属的危废渣，必须交由有资质的机构处理，需要专门地方堆存，占用大量土地，同时渗透的水对周边环境也会造成一定污染。常规稀贵冶炼厂有火法湿法十几道工艺回收多重稀贵金属，水样成分也比较复杂。本发明涉及的水样具有较强酸度、弱氧化性和离子多样性等特点。主要成分为硫酸、砷酸根、亚砷酸根和镉离子等，同时溶液中还含有如铜、锌和铅等多种重金属离子。
CN101234826公开了一种高酸度高砷高镉废水的硫化回收处理方法及装置，该方法先脱除废水中的SO2，将确定量的石灰加入脱硫废水中，然后过滤，分离滤液进入处理装置，即浸没式多头均布反应装置，硫化剂从进料管进入药剂分布室均布分散加入到分离滤液中，As3+反应生成As2S3，Cd2+反应生成CdS，过滤，回收砷、镉及其他金属硫化物，去渣滤液引入石灰中和暴气槽中中和暴气，调整pH，处理过的水达标后排放，该发明使废水硫化反应按照化学计量进行，硫化剂消耗量少，以最低的药剂消耗获得最高硫化效果，砷回收率近100％，镉回收率在99.7％以上，硫化渣中砷含量高，有利于砷的深加工利用，变害为利，实现砷的资源化和商品化，水能达标排放。该方法需要在去渣滤液中引入石灰，难免产生废渣。CN104973710A公开了一种利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，利用石灰乳和工业级NaOH将废水的pH调至7，然后使其连续通过填装有颗粒TiO2的三个串联滤柱，经过连续三次吸附，最后排出水中的砷和镉浓度均达到国家污水排放标准，本发明方法可有效去除废水中的高浓度三价砷和重金属离子镉，吸附剂可重复利用，同时可以回收砷，整个工艺流程几乎不产生废渣，对环境友好的同时可产生经济效益，然而，该发明利用石灰乳调节pH时难免产生少量废渣，同时串联滤柱效率较低。目前针对高砷高镉废酸水的处理方法主要有两种，一是直接向高砷高镉废酸水中加入石灰进行中和，再对废水进行深度处理后外排或回用，但是该方法会产生大量危废渣，处理成本高，浪费资源；二是对此类高砷高镉废酸水先用石灰进行预处理，中和掉废水中的大部分酸，产生部分较为干净的一般固废硫酸钙，然后通过石灰中和除去有毒有害物质，最后进行深度处理，出水外排或回用。随着环保要求愈加严格，中和过程产生的此类硫酸钙渣也将被分类为危废渣，最终也面临着高成本的危废渣处理成本。
综上所述，现有的方法均难以对贵金属冶炼废水中的砷镉资源进行低成本、有效的回收和利用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法，包含以下步骤：
(1)向废水中加入活化剂进行活化；
(2)向步骤(1)活化后的废水中加入硫化剂除砷并过滤；
(3)向步骤(2)处理后的废水中再次加入硫化剂除镉。
优选地，步骤(1)所述废水中包含硫酸、砷酸根、亚砷酸根和镉离子。
优选地，步骤(1)所述废水中砷的含量为1～10g/L，镉的含量为1～10g/L。
优选地，步骤(1)中所述活化剂为硫酸、二氧化硫和亚硫酸中的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述活化剂为亚硫酸盐。
优选地，步骤(1)中所述活化剂的添加量按硫砷摩尔比为(1～1.5):1进行添加。
优选地，步骤(1)活化后废水的酸度范围为10～30％。
优选地，步骤(2)和(3)中的硫化剂独立为硫化氢或硫化钠。
优选地，步骤(2)中硫化剂按硫砷摩尔比为(1.5～2):1进行添加。
优选地，步骤(2)的反应温度为50～80℃，反应时间为1～3h。
优选地，步骤(2)反应后砷的去除率大于95％。
优选地，步骤(3)中硫化剂的添加量按硫镉摩尔比为(1～1.1):1进行添加。
优选地，步骤(3)中的反应温度为15～40℃，反应时间为0.5～1h。
优选地，反应后镉渣中的含镉量大于70％。
本发明的有益效果
1、本发明解决了传统工艺处理方法中，对高砷高镉废酸直接使用石灰中和产生大量危废渣、危废渣的处理成本高的问题，以及废酸废水中的有价资源难以回收利用的问题，使废水中的有价金属资源得以有效富集回用；
2、本发明通过引入活化剂，先将高砷高镉废水活化，降低了溶液的氧化性，增加了废水中砷的活性和后续硫化除砷的效率，降低了后续使用硫化剂的成本；
3、本发明通过加入硫化剂进行分段硫化，实现了废水中砷镉的分离及富集，一段硫化可除去95～99％的砷，镉损失率为5～10％，二段硫化后镉渣含镉率>70％，有利于资源利用，具有较好的应用价值；
4、本发明所提供的方法工艺简单，各步骤易于控制，实现了渣量减量化和对高砷高镉废水的有效处理。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
取某稀贵厂中高砷高镉废水进行试验，原水水质主要污染物如表1所示。工艺流程如图1所示，具体试验步骤为：
(1)取1L原水，按硫砷摩尔比为1.0:1加入亚硫酸和亚硫酸钠进行活化，控制活化后废水酸度在15％左右；
(2)按硫砷摩尔比为1.8:1的比例向步骤(1)活化后的废水中缓慢加入硫化钠，控制反应温度为60℃，反应时间为2.5h，反应后溶液过滤，得到富砷渣和一段硫化后液，富砷渣干重3.49g，其中砷的品位为34.84％，含镉8.61％；
(3)按硫镉摩尔比为1.1:1的比例，缓慢向步骤(2)处理后的废水中加入硫化剂，反应温度为25℃，反应时间0.5h，反应后液体过滤得到富镉渣，富镉渣干重3.96g，其中镉的品位为75.73％，含砷1.12％。
砷镉实现了分离，镉渣满足资源回用要求。出水As<0.0005g/L，Cd<0.001g/L，易于回用和后续处理。按日产废水80t计算，每年可以回收镉86.724t。
表1污酸水质污染物(mg/L，酸度％)
元素 H2SO4 As Cd Pb Cu Fe Zn Bi
浓度 9.5 1262.3 3067.2 7.26 376 670 52.34 3.5
实施例2
取与实施例1相同的废水进行试验，具体试验步骤和工艺参数为：
(1)取1L原水，按硫砷摩尔比为1.8:1加入亚硫酸和亚硫酸钠进行活化，控制活化后废水酸度在15％左右；
(2)按硫砷摩尔比2.8:1的比例向步骤(1)活化后的废水中缓慢加入硫化钠，控制反应温度为60℃，反应时间为2.5h，反应后溶液过滤，得到富砷渣和一段硫化后液，富砷渣干重4.16g，其中砷的品位为29.23％，含镉7.21％；
(3)按硫镉摩尔比为1.3:1的比例，缓慢向步骤(2)处理后的废水中加入硫化剂，反应温度为25℃，反应时间0.5h，反应后液体过滤得到富镉渣，水洗后富镉渣干重4.16g，其中镉的品位为72.11％，含砷1.06％。
满足出水As<0.0005g/L，Cd<0.001g/L，在加入的活化剂按硫砷摩尔比为1.8:1加入亚硫酸和亚硫酸钠要满足相同处理效果，会导致后续硫化所需的硫化剂增加，渣量增加。这是因为过量的活化剂会消耗硫化剂，并且导致渣量增加，活化剂的添加量按硫砷摩尔比为(1～1.5):1进行添加为最优。
实施例3
取与实施例1相同的废水进行试验，具体试验步骤和工艺参数为：
(1)取1L原水，按硫砷摩尔比为1.0:1加入亚硫酸和亚硫酸钠进行活化，控制活化后废水酸度在35％左右；
(2)按硫砷摩尔比为1.8:1的比例向步骤(1)活化后的废水中缓慢加入硫化钠，控制反应温度为60℃，反应时间为2.5h，反应后溶液过滤，得到富砷渣和一段硫化后液，干重4.45g，其中砷的品位为27.32％，含镉6.29％；
(3)按硫镉摩尔比为1.1:1的比例，缓慢向步骤(2)处理后的废水中加入硫化剂，反应温度为25℃，反应时间0.5h，反应后液体过滤得到富镉渣，水洗后富镉渣干重4.01g，其中镉的品位为75.28％，含砷1.11％。
满足出水As<0.0005g/L，Cd<0.001g/L，活化后水的酸度过高，会使出水酸度太高，增加后续处理和回用的难度，还会增加成本，造成富砷渣中含酸太多砷含量降低和渣量增多等多种不利因素，因此应该尽量控制降低原水酸的引入量。
实施例4
取某稀贵厂含高砷高镉废水的萃余液进行试验，原水中的主要污染物如表2所示。具体试验步骤为：
(1)取1L原水，按硫砷摩尔比为1.2:1加入硫酸与亚硫酸钠，控制活化后废水酸度在15％左右；
(2)按硫砷摩尔比为1.7:1的比例向步骤(1)活化后的废水中缓慢加入硫化剂，控制反应温度为80℃，控制反应时间为1.5h，反应后溶液过滤，得到富砷渣和一段硫化后液，富砷渣干重14.71g，其中砷的品位为54.38％，含镉4.24％；
(3)按硫镉摩尔比为1.1:1的比例缓慢加入硫化剂，反应温度为25℃，控制反应时间0.5h，反应后过滤得到富镉渣，富镉渣干重10.05g，其中镉的品位为71.41％，含砷1.46％。
砷镉实现分离，镉渣满足资源回用要求。出水As<0.0005g/L，Cd<0.001g/L，易于回用和后续处理。按日产废水100t，可每年回收镉261.95t。
表2污酸水质污染物(mg/L，酸度％)
元素 H2SO4 As Cd Pb Cu Fe Zn
浓度 10.25 8143.3 7889.4 2.14 134 128 1.34
实施例5
本实施例比较了不同方法处理后各渣量的对比，具体如表3所示。
表3不同方法处理后各渣量对比
检测项目 石灰-铁盐法 本发明方法 常规硫化法
需处理危废渣总干重 >16.64kg/t 3.49kg/t 7.99kg/t
处理后废水指标是否稳定 不稳定 稳定 稳定
可处理回收渣重 约134kg/t硫酸钙 3.96kg/t富镉渣 无
砷镉分离效果 无 分离率>90％ 无
从表3可以看出，采用本发明方法处理后，废渣总干重最小，处理后废水指标稳定，可以回收3.96kg/t富镉渣，砷镉分离率>90％，实现了废水中砷镉的分离及富集，有利于资源利用，具有较好的应用价值。
对比例1
取与实施例1相同的废水，未经活化直接进行试验，具体试验步骤为：
(1)取1L原水，按硫砷摩尔比为1.8:1的比例向步骤(1)未活化的废水中缓慢加入硫化钠，控制反应温度为60℃，反应时间为4.5h，反应后溶液过滤，得到富砷渣和一段硫化后液，类富砷渣干重2.38g，其中砷的品位为18.91％，含镉18.07％；
(2)按硫镉摩尔比为1.1:1的比例，缓慢向步骤(1)处理后的废水中加入硫化剂，反应温度为25℃，反应时间0.5h，反应后液体过滤得到富镉渣，类富镉渣干重3.41g，其中镉的品位为46.92％，含砷20.97％。
出水As0.095g/L，Cd1.035g/L。在未经活化的废酸水中直接加入硫化剂进行处理，难以将溶液中的砷镉实现有效分离，实现资源回用。同时，处理未经活化的水与处理经过活化的水相比，要达到相同的处理效果，前者消耗的硫化剂要多，硫化处理反应过程所需时间需求更长，时间太短的话大部分硫化剂起不到反应效果。因此活化剂的引入是非常必要的，同时也是实现砷镉分离，资源回用的必要前提。

Claims (10)

1.一种贵金属冶炼废水中砷镉分离资源回用的处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)向废水中加入活化剂进行活化；
(2)向步骤(1)活化后的废水中加入硫化剂除砷并过滤；
(3)向步骤(2)处理后的废水中再次加入硫化剂除镉。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述活化剂为硫酸、二氧化硫和亚硫酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述活化剂为亚硫酸盐。
4.根据权利要求1～3任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述活化剂按硫砷摩尔比为(1～1.5):1进行添加。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)活化后废水的酸度范围为10～30％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中的硫化剂独立为硫化氢或硫化钠。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中硫化剂按硫砷摩尔比为(1.5～2):1进行添加。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)的反应温度为50～80℃，反应后砷的去除率大于95％。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中硫化剂的添加量按硫镉摩尔比为(1～1.1):1进行添加。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中的反应温度为15～40℃，反应后镉渣中的含镉量大于70％。
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