CN113233646A - 一种高浓度含砷污酸的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：将高浓度污酸经过滤器过滤后引入污酸储槽；将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为稀硫酸溶液，得到硫化氢气体；经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。本发明从药剂添加方式、硫化剂选择方面综合对比分析，通过升级改造硫化剂溶解，通过完成工艺系统优化，大幅降低高浓度污酸处理系统运行成本，同时提高铜砷脱除效率达到铜冶炼废酸处理工艺最高水平。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高浓度含砷污酸的处理工艺。
背景技术
冶炼烟气中的各种杂质(SO3、As、F等)在净化工序被洗涤除去，汇集到DWI塔循环液中，为了防止DWI塔循环液中的H2AsO2结晶析出，操作时应维持硫酸浓度和砷的浓度在溶解度表规定值以下，否则容易使得循环酸中产生结晶，导致设备和管道堵塞，尤其是稀酸板式换热器，从而被迫停车，因此需要加水调节其浓度，从而使得DWI塔液位升高，升高部分作为废酸抽出。洗涤冶炼烟气产生的酸性废水中含有大量的砷、氟并含有其他金属离子如铜、铅、锌、镉等。污酸的危害；一般当水的pH<5时鱼类或植物就会死亡、污酸中含的砷多为3价危害性最大。如直接排放将会造成严重的环境污染，因此这些酸性废水必须经过处理并达标后才能排放。
铜冶炼烟气净化过程会产生高浓度含铜砷的废酸，由于重金属浓度较高，目前国内较成熟的工艺即采用“硫化法”工艺脱除重金属铜、砷等离子，该工艺简单，且效果相对比较稳定。但目前硫化法除重金属工艺处理成本逐年攀升，初步分析主要有如下原因：一是铜冶炼处理的铜精矿含砷指标逐年升高，从而不可避免的导致制酸厂中含砷指标同样逐年攀升；二是危化品产能缩紧，呈现供不应求的态势；三是污酸中重金属浓度升高，硫化法工艺控制方式不能完全满足工况变化，同时必须保证处理达标，因此药剂耗量处于较高水准。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种高浓度含砷污酸的处理工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置2～4小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
废酸工序有两个任务，即脱铜(污酸中Cu2+与S2-结合形成CuS沉淀)、脱砷(污酸中As3+与S2-结合形成As2S3沉淀)。由净化工序产出的废酸储存于原液储槽中，由原液泵打入硫化氢反应槽，并从硫化氢反应槽的底部加入Na2S溶液，在搅拌的情况下进行充分的反应，通过控制反应槽溢流口溶液的ORP计控制Na2S溶液的添加量，低的话就多加，使大部分Cu、As等和Na2S反应生成CuS、As2S3等金属沉淀物再溢流到硫化浓密机进行自然沉降分离，浓密机下部沉降下来的料浆通过浓密机底流泵送到硫化压滤机进行过滤分离，浓密机上清液溢流到硫化滤液槽后再用泵送至石膏工序处理。硫化压滤机产出的以CuS、As2S3为主要成分的铜、砷滤饼委托有资质的企业进行无害化处理。
为较完全地使污酸中砷转变成三硫化二砷，硫化剂添加都是过量的，通常是化学计算值的1.2～2.0倍。所以在硫化氢反应槽以及脱铜浓密机等处会释放出微量的H2S气体，以及硫化滤后液槽、硫化浓密机和压滤机风干时等处也会释放出少量H2S气体，为了避免H2S气体逸散污染环境我们在废酸设置两级除害塔吸收系统，通过风机保证上述有H2S气体释放出来的设备保持微负压，同时将H2S气体集中抽入除害塔中，气体从塔下部进入与自上而下喷淋的溶液反应。一级除害塔采用Na2S溶液循环吸收H2S气体生成NaHS，二级除害塔采碱液循环吸收H2S气体生成Na2S经过净化的气体排入大气。
反应机理对比：
硫化钠、硫氢化钠脱除废酸中的重金属离子的反应过程均是利用原料中提供的硫离子与酸的氢离子结合，生产硫化氢气体，然后硫化氢气体再与重金属离子反应形成沉淀物。因此两者的反应过程都一致。在原理上，两者无差别。反应方程式如下：
Na2S+H2SO4＝Na2SO4+H2S
2NaHS+H2SO4＝Na2SO4+2H2S
CuS04+H2S＝＝CuS↓+H2S04
2H3As03+3H2S＝＝As2S3↓+6H20
理论计算得知在相同工况下，处理1吨废酸硫氢化钠的单耗相对硫化钠的单耗要节约3成，按全年消耗硫化钠按3200t计，则每年可节约300万元左右的处理费用。而且硫氢化钠与硫化钠均属于第8类危险化学品，且与重金属反应的原理相同，意味着处理废酸的原料由硫化钠变为硫氢化钠在工艺运行上不增加安全风险。现使用的硫化钠和准备使用的硫氢化钠均为片状固体，包装均采用25kg编织袋包装，为保证工艺连续运行，原料稳定定量添加，均需要将固体配制成液体后使用。
进一步地，步骤S10中，上述搅拌混合时加入聚合硫酸铁处理剂。
进一步地，步骤S10中，上述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂。
更进一步地，上述淀粉为羧甲基马铃薯淀粉。
进一步地，步骤S20中，上述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分。
进一步地，步骤S40中，上述浓密池中添加有改性吸附剂。
更进一步地，上述改性吸附剂的制备包括：将活性炭和活性白土以重量比10:3～6混合，得到混合粉末；将壳聚糖加入到浓度为0.5％～2.5％的醋酸溶液中，得到壳聚糖胶体液；将混合粉末加入壳聚糖胶体液中，室温下处理2小时，搅拌至糊状，真空干燥后放到烘箱中，280℃～320℃活化2小时，研磨、过筛，得到改性吸附剂。
其中，气体发生器产生的硫酸钠溶液排至薄膜蒸发干燥机，得到硫酸钠晶体，实现资源回收，从浓密机、压滤机排出的滤渣，经妥善处理，滤液根据实际需求安排是否后续处理，直至实现污水排放标准；如果浓密机或滤液中的砷含量仍存在不达标的问题，则在浓密池内添加有机改性吸附剂，对溶液中的重金属砷进行进一步去除；另外，对于污酸储槽内含砷浓度过高的情况，可变更步骤S01中的处理剂，改用淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂，提高絮凝效果，以及对砷离子的吸附效果，提高处理效率。
本发明的优点是：
(1)本发明从药剂添加方式、硫化剂选择方面综合对比分析，通过升级改造硫化剂溶解，通过完成工艺系统优化，大幅降低高浓度污酸处理系统运行成本，可节约硫化剂费用，同时提高铜砷脱除效率，出口含砷由100mg/L降至20mg/L以内，达到铜冶炼废酸处理工艺最高水平；
(2)处理效果，气液强化硫化装置投加硫氢化钠处理含砷污酸，铜砷脱除率均在98.5％以上，处理效果与硫化钠处理效果相当；
(3)安全性，通过试验验证硫氢化钠固体与稀硫酸反应时产生硫化氢气体，过程平稳可控；硫氢化钠配制过程与硫化钠配制过程相比不增加安全风险；硫氢化钠存储过程除略微结块外无其他明显异常；
(4)技术性分析，硫氢化钠、硫化钠脱除污酸中的铜砷反应机理相同，而且硫氢化钠含硫率高，且溶解度要比硫化钠高很多，故与硫化钠同等质量下可减少投料次数，从而节约人力成本；
(5)另外如在气液强化硫化装置使用硫氢化钠制硫化氢气体，还可减少约计34％的浓硫酸用量；相同摩尔质量的NaHS与Na2S相比少1个钠离子，同理推出硫化处理后液中钠盐相应减少一半，能有效减轻回用水深度脱盐系统的运行负荷；
(6)拓宽工艺系统处理能力，可有效应对高浓度含砷废酸工况(原设计重金属浓度8000mg/l，现阶段可处理25000mg/l以上浓度的污酸)；工艺控制方面大幅降低员工的劳动强度，实现自动化控制，有效控制系统硫化氢有害气体的发生，作业环境明显改善。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明污酸气液强化硫化工艺流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置3小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
实施例2
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，加入聚合硫酸铁后，搅拌混合，静置4小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；上述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
实施例3
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置2小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；上述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
其中，步骤S10中，上述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂。
实施例4
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置2小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
其中，步骤S10中，上述搅拌混合时加入为淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g羧甲基马铃薯淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂。
实施例5
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置3小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；上述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
其中，步骤S10中，上述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g羧甲基马铃薯淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；
步骤S40中，上述浓密池中添加有改性吸附剂；改性吸附剂的制备包括：将活性炭和活性白土以重量比10:3混合，得到混合粉末；将壳聚糖加入到浓度为0.5％的醋酸溶液中，得到壳聚糖胶体液；将混合粉末加入壳聚糖胶体液中，室温下处理2小时，搅拌至糊状，真空干燥后放到烘箱中，280℃活化2小时，研磨、过筛，得到改性吸附剂。
实施例6
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置3小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
其中，步骤S10中，上述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g羧甲基马铃薯淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；
步骤S40中，上述浓密池中添加有改性吸附剂；改性吸附剂的制备包括：将活性炭和活性白土以重量比10:6混合，得到混合粉末；将壳聚糖加入到浓度为2.5％的醋酸溶液中，得到壳聚糖胶体液；将混合粉末加入壳聚糖胶体液中，室温下处理2小时，搅拌至糊状，真空干燥后放到烘箱中，320℃活化2小时，研磨、过筛，得到改性吸附剂。
实施例7
一种高浓度含砷污酸的处理工艺，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置3小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；上述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
其中，步骤S10中，上述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；上述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g羧甲基马铃薯淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；
步骤S40中，上述浓密池中添加有改性吸附剂；改性吸附剂的制备包括：将活性炭和活性白土以重量比10:4.5混合，得到混合粉末；将壳聚糖加入到浓度为1.5％的醋酸溶液中，得到壳聚糖胶体液；将混合粉末加入壳聚糖胶体液中，室温下处理2小时，搅拌至糊状，真空干燥后放到烘箱中，300℃活化2小时，研磨、过筛，得到改性吸附剂。
实验例
为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用实验进一步说明。
1、实验结果
2018年5月22日至2018年5月29日，硫氢化钠工业化应用试验数据详见表1，硫氢化钠试验数据统计表。
表1硫氢化钠试验数据统计表
根据2017年气液强化硫化装置的运行数据计算，硫化钠单耗约计2.3kg，为确保试验对比数据的准确性，在污酸浓度相差不大的工况下安排5月29日至6月2日进行添加硫化钠处理污酸试验。具体数据见表2硫化钠试验数据统计表：
表2硫化钠试验数据统计表
由表1可以看出，污酸废水中砷离子浓度较高，波动较大，计算均值为19329.65mg/L；处理后液中砷离子浓度较低，均值为28.65mg/L，砷脱除率高达99.85％。另外，污酸废水中铜含量波动也较大，其波动范围为15.85～416.2mg/L，均值为140.6mg/L，处理后铜浓度均值为1.79mg/L，铜脱除率为98.7％。从表1可以计算出处理1kg铜砷平均硫氢化钠平均单耗为1.88Kg。
由表2可以看出，污酸中砷离子浓度较高，计算均值为19996.78mg/L；处理后液中砷离子浓度均值为18.08mg/L，砷脱除率达99.9％；污酸中铜含量均值为39.3mg/L，处理后铜浓度均值为4.99mg/L，铜脱除率为87％。从表2可以计算出处理1kg铜砷平均硫化钠单耗为2.58kg。
需要说明的是，表1和表2中硫化后液中砷的含量仅为经硫化反应器处理后的含量，液体还会根据情况安排是否需要后续处理，达到排放，这里仅对比使用硫氢化钠代替硫化钠带来的技术效果。
2、成本对比分析
根据分别进行了投加硫氢化钠和硫化钠处理含砷污酸的试验。并根据试验结果分别计算得出了两种原料的单耗量，详见表3。
表3成本分析表
污酸量按360m3/d计，污酸中铜砷含量按17年平均浓度10.16g/L计，计算采用硫氢化钠与硫化钠比较年可节约成本为：
年节约成本＝污酸处理量×铜砷含量×(硫化钠单耗成本-硫氢化钠单耗成本)×年运行天数(330天)÷10000
则：年节约成本＝360×10.16×(9.03-6.55)×330÷10000＝249.8万元
从上述结果可以算出用硫氢化钠相对于用硫化钠可以节省27.5％以上的成本。
注：降本增效措施中分析年可节约成本约计400万元，与试验结果249.8万元存有差异，主要是由于降本增效该项措施分析时，取硫化钠单价为3900元，现行的硫化钠单价为3500元所致。
经过此次硫氢化钠试生产试验得到如下重要结论：
1)处理效果，气液强化硫化装置投加硫氢化钠处理含砷污酸，铜砷脱除率均在98.5％以上，处理效果与硫化钠处理效果相当；
2)安全性，通过试验验证硫氢化钠固体与稀硫酸反应时产生硫化氢气体，过程平稳可控；硫氢化钠配制过程与硫化钠配制过程相比不增加安全风险；硫氢化钠存储过程除略微结块外无其他明显异常；
3)技术性分析，硫氢化钠、硫化钠脱除污酸中的铜砷反应机理相同，而且硫氢化钠含硫率高，且溶解度要比硫化钠高很多，故与硫化钠同等质量下可减少投料次数，从而节约人力成本；
4)成本分析，处理含砷污酸用硫氢化钠相对于用硫化钠可以节省27.5％以上的成本，经计算可得年约计节约249.8万以上；
5)另外如在气液强化硫化装置使用硫氢化钠制硫化氢气体，还可减少约计34％的浓硫酸用量；相同摩尔质量的NaHS与Na2S相比少1个钠离子，同理推出硫化处理后液中钠盐相应减少近班，能有效减轻回用水深度脱盐系统的运行负荷。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高浓度含砷污酸的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，将高浓度污酸原液经过滤器过滤后引入污酸储槽，搅拌混合，静置2～4小时；
步骤S20，将硫氢化钠加入到硫化氢气体发生器，加入浓度为50％的稀硫酸溶液，硫酸与硫氢化钠进行气体发生反应，生产硫化氢气体和硫酸钠；
步骤S30，经沉降固液分离后将污酸储槽的液体通过离心泵引入到硫化反应器，再加入步骤S20得到的硫化氢气体，通过反应器的内循环泵对高浓度含砷污酸进行内循环，使硫化氢气体与液体中的重金属进行反应，生产沉淀；
步骤S40，当反应达到终点时，通过排液泵打入浓密池，再经压滤机处理，实现固液分离，实现污酸的达标排放。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述搅拌混合时加入聚合硫酸铁处理剂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述搅拌混合时加入淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂；所述淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂的制备包括：将0.1mol的六水氯化铁溶于水中，得到六水氯化铁的水溶液，添加浓度为98％的浓硫酸，升温至48℃，边搅拌边滴加5ml浓度为35％的双氧水，聚合反应4小时，得到聚合硫酸铁；将1.5g淀粉加入到水中，升温至40℃，搅拌混合，加入聚合硫酸铁，搅拌混合1.5小时，得到淀粉/聚合硫酸铁絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为羧甲基马铃薯淀粉。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述稀硫酸的配制包括：利用流量计与添加阀连锁的控制方式，将98％浓硫酸与新鲜水加入硫酸稀释罐中，配成50％的稀硫酸溶液，硫酸稀释产生的热量通过稀释罐的夹套由循环水带走，反应终点通过体系中的pH值和硫酸与硫氢化钠的比例加量来判断，随着稀硫酸的加入，发生器的液位慢慢上升，当达到设定值时，启动发生器搅拌，以使其中的硫氢化钠反应充分。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S40中，所述浓密池中添加有改性吸附剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述改性吸附剂的制备包括：将活性炭和活性白土以重量比10:3～6混合，得到混合粉末；将壳聚糖加入到浓度为0.5％～2.5％的醋酸溶液中，得到壳聚糖胶体液；将混合粉末加入壳聚糖胶体液中，室温下处理2小时，搅拌至糊状，真空干燥后放到烘箱中，280℃～320℃活化2小时，研磨、过筛，得到改性吸附剂。
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| CN202110533331.1A Pending CN113233646A (zh) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | 一种高浓度含砷污酸的处理工艺 |
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|---|---|
| CN (1) | CN113233646A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114671556A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-06-28 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种铜冶炼工程中的废酸污水高效处理系统及工艺 |
| CN116062951A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-05-05 | 天津高能时代水处理科技有限公司 | 一种污酸废水的零排放工艺系统及污酸废水处理方法 |
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-
2021
- 2021-05-17 CN CN202110533331.1A patent/CN113233646A/zh active Pending
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| CN114671556B (zh) * | 2022-03-23 | 2022-12-09 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种铜冶炼工程中的废酸污水高效处理系统及工艺 |
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