[发明专利]高砷污酸废水净化及循环利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气洗涤高砷污酸废水净化的方法，属于冶金化工环保领 域。特别是涉及一种有色冶炼制硫酸系统烟气洗涤污酸废水净化及循环利用的方 法。

背景技术

我国是有色金属生产大国，有色金属产量连续11年位居世界第一位。有色 金属的冶炼过程产生大量夹杂铅、砷、汞等重金属烟尘的SO₂烟气，烟气在制硫 酸过程中采用湿法除杂会产生大量的酸性废水，即为有色重金属冶炼烟气洗涤污 酸废水。铜、镍、黄金冶炼产生的污酸废水中，污染物以砷浓度最高、危害最大， 同时还含有铅、镉、锌、铜等重金属离子；铅锌冶炼产生的污酸废水中以汞和砷 为主要污染物，还含有高浓度的锌和铅，阴离子主要为氟、氯离子。污酸废水具 有成分复杂、重金属浓度高、波动大、重金属形态复杂及酸度高等特点，是目前 冶炼厂酸性重金属废水的主要来源，也是有色冶炼企业重金属废水处理的难点。

目前国内处理污酸废水的方法主要有中和法、硫化法—中和法、中和—铁盐 共沉淀、膜技术处理等方法，但都存在各自的缺陷，而且处理效果不理想。其中 中和法处理成本较低，但产生渣量大、废水处理后难以稳定达标；硫化中和法， 相比中和沉淀法虽然减少了渣量，但任然存在大量的中和渣，且处理过程中钙和 钠离子等进入系统造成硬度高、盐分累积，不利于废水回用。中和铁盐沉淀法， 应用较普遍，主要存在问题为产生渣量大、资源没有有效利用，后期渣的处置费 用高，有二次环境污染风险等；膜技术应用于污酸废水处理具有能耗低、占地面 积小、成本相对较低等特点，已成为近几年研究的热点。通过具有选择性的离子 交换膜回收废水中的酸，有利于后续进一步处理废水中的重金属。通过膜技术处 理重金属废水的方法主要有扩散渗析、电渗析、纳滤等方法。专利 (201310501529.7)重金属污酸废水资源化回收方法及装置公开了采用电渗析和 重金属硫化装置回收废酸的方法，主要存在回收酸度低，回收酸中含有氟、氯离 子限制了酸的回用等问题；专利(201410786969.6)一种冶炼污酸净化的方法公 开了采用扩散渗析和离子交换、多效蒸发净化污酸的方法，虽然解决了回收酸度 低的问题，但是扩散渗析过程中需要补充大量新水，增加了污酸的处理量，低酸 含氟氯及重金属的废水仍然需要中和处理，不利于回用。因此，开发一种高效的 冶炼烟气洗涤污酸废水循环利用新工艺是我国有色行业环境治理领域的重要课 题。

本发明采用“膜蒸馏—还原结晶—硫化沉淀—离子交换”技术处理污酸废水， 为解决长期困扰有色冶炼行业污酸废水循环利用的难题提供了新的思路，将膜蒸 馏技术应用于污酸废水的处理，可在较低能耗的条件下实现污酸中氟氯、重金属 和水的有效分离，满足直接回用要求。本发明具有抗冲击负荷强，有价元素与有 害元素分离效果好，有利于净化水和浓缩酸的回用，渣量少，运行成本低等特点。

发明内容

本发明的目的主要是为了解决有色冶炼行业制酸烟气洗涤污酸废水循环利 用的难题，拟采用新方法实现烟气洗涤水的高质循环利用，提高污酸中硫酸的回 用浓度，降低硫酸中氟氯的含量，减少硫化渣产生量，降低运行成本，实现资源 的综合利用，降低二次环境污染风险。

一种高砷污酸废水净化及循环利用的方法，包括以下步骤：

(1)膜蒸馏：将污酸废水经水质均化并过滤颗粒和胶体杂质后进入膜蒸馏 装置，采用疏水性多孔膜材料，在膜两侧蒸汽压差的作用下，净化水以水蒸汽的 形式透过膜进入冷凝侧，包括硫酸、重金属、氟氯在内的物质留在浓缩侧，净化 水回用于烟气洗涤喷淋过程；

(2)还原结晶预除砷：膜蒸馏浓缩液采用还原剂进行还原，将溶液中的五 价砷还原为三价砷，通过冷却结晶析出三氧化二砷；

(3)硫化深度除砷和重金属：预除砷后液采用硫化法深度脱除预除砷浓缩 酸中的砷和重金属，实现酸与砷及重金属的高效分离；

(4)离子交换除氟氯：深度除砷和重金属后液采用离子交换的方法，实现 废酸中硫酸与氟氯的分离，净化后的硫酸回用于电解或烟气制酸过程。

步骤(1)所述的污酸废水是有色金属冶炼产生的烟气在制酸净化工艺过程 中产生的酸性废水，污酸中硫酸质量浓度在2％-8％之间，含有铜、铅、锌、镉、 砷、镍、钴、锰、锡、锑、硒、汞、铟、铼离子中的一种或几种，以及氟、氯、 硫酸根和氢离子。

步骤(1)过滤时过滤材料的孔径为0.5—10μm。