中和循环法治理硫酸生产废水

某磷化公司年产2万余吨硫酸的硫酸车间，系采取投资较少，工艺较简单的沸腾焙烧，文、泡、文水洗净化，一转一吸工艺流程的小型硫酸生产装置，由于该工艺流程中净化工段为水洗流程，故在硫酸生产过程中产生大量带矿尘的含酸废水，排放至河道中，不仅淤塞航道，而且也严重污染了水质。属于淮河流域污染企业，环保部门下达限期治理通知后，该公司经由科研部门论证，经筛选采用中和、循环法治理硫酸生产废水，取得了显著效果。

   1　处理前废水排放量及污染分析

   硫酸车间排放的废水经检测，其废水排放量为35～50m3/h，其中排出矿尘约350～450kg/h，SO2约4～7kg/h，SO3约30～60kg/h，含砷量因矿种而异，检测也严重超标，排放废水的温度在45℃左右，pH值约1.5，总酸度为2.06，悬浮物1538为mg/L。

   2　硫酸车间净化工段工艺操作原理

   来自沸腾焙烧炉约850℃的高温含尘气体经2级除尘及冷却降温后，炉气温度仍高达350℃左右，仍还有少量渣尘，为满足工艺要求，需对此高温含尘气体进行洗涤冷却，净化工段承担洗涤冷却的设备计3台，即第一文丘里洗涤器、泡沫塔、第二文丘里洗涤器。高温含尘气体首先进入第一文丘里洗涤器，经与该设备送入的大量冷却水接触换热后，气体温度降至50～60℃，同时第一文丘里洗涤器也除掉绝大部分气体含尘，由此产生约10～15m3/h的废水，经第一文丘里冷却除尘后的气体再进泡沫塔，泡沫塔的主要作用是进一步降温将原始SO3酸雾的颗粒变大，气体经泡沫塔处理后，温度降至30～40℃，并同时产生约18～25m3/h的废水。经泡沫塔处理后的气体，此时温度及含尘量已大为降低，温度约30～40℃，含尘量仅为原来的3%～5%，但气体所含的SO3量仍较大，故再进入第二文丘里洗涤器进行洗涤，以除净炉气中所含的SO3酸雾，由此产生7～10m3/h废水。

   3　适度中和、循环使用处理废水工艺的原理

   如上所述，净化工段操作的目的，是冷却降温、除尘及除去SO3酸雾，而要达到这一目的必须使用大量的冷却水。该工艺使用的冷却水在水质上却无特殊要求。因此，把净化工段排出的废水经中和沉淀，冷却降温后再返回净化工段循环使用，从理论、工艺要求上讲，应该是可行的。但是，如果完全中和掉水中的酸性，必将生成大量的硫酸钙、亚硫酸钙。而硫酸钙很容易积聚在管道及设备上而引起管道设备堵塞。因此，采取适度中和的方法，使pH控制在3～4，即保持循环水是酸性，减少设备的结垢。
其工艺流程如下：

   4　适度中和循环使用工艺的具体操作
   石灰乳与酸性废水反应生成硫酸钙、亚硫酸钙、砷酸钙、亚砷酸钙，从而达到除硫、除砷的目的。

   来自净化工段的含尘废水的pH值为1.5左右，使其在未沉淀前投加10%浓度的石灰乳，待其pH值升到3～4，再经一级沉淀、二级沉淀，再流入清水池，此时废水中悬浮物除掉90%以上，废水的温度也从高于40℃降到30℃。用1#泵将清水泵至冷却塔冷却降温后，水温降到20℃。因循环水中含有大量被溶解的钙盐，如不经处理，由于净化工段温度较高，因水温升高而使钙盐溶解度降低，会引起设备的结垢而堵塞设备。因此，在2#泵前的调节池内滴加少量阻垢剂(ATMP)，以防设备中钙盐因结垢而引起堵塞。由于水始终处于循环使用状态，在使用过程中钙盐的浓度会不断增加，如果不能采取控制其浓度的办法，最终由于水中的钙盐达到饱和而不能使用，导致循环使用工艺失效。而采取分流部分循环水，补充部分新鲜水的办法，即将部分循环水用于焙烧工段的高温炉渣、灰尘的冷却降温增湿。由于循环水中始终不断地补充部分新鲜水，循环水中钙盐的浓度得到控制，循环水又不断地被加入阻垢剂，设备的结垢堵塞现象就不会出现。

   5　运行结果

   (1)实现废水循环使用，在循环水量上保持了平衡；

   (2)循环水的水质及水温完全满足硫酸生产的工艺要求；

   (3)废水实现了封闭循环，达到零排放，废水的pH值由处理前的1.5升至约5，悬浮物由处理前的1583mg/L降至19mg/L，污水总酸度由处理前的2.06mg/L降至0.8mg/L，废水温度由处理前的40℃～45℃降至约20℃。只要控制好水的温度、pH、水质、水量4个环节，适度中和循环工艺在处理硫酸生产废水方面是一种投资较少，操作简单的处理方案。减少甚至可达到废水污染物“零排放”，具有显著的环境效益和社会效益。

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