[发明专利]一种钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其是对于钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊的废水处理。

背景技术

在钢铁冶金铁矿石的烧结过程中，由于铁矿石中往往会伴随多种有毒有害的微量或痕量重金属化合物（如痕量铊，微量锌、铅、铜等），因此在其高温烧结时，这些有毒有害重金属化合物会因气化或升华现象而随同高温烟气一起进入烧结烟气脱硫系统。烧结烟气脱硫系统中的碱性吸收液对这些微量或痕量重金属离子虽然有一定的沉淀去除作用，但由于沉淀反应的离子平衡限制（即化学沉淀的溶度积限制），使得这些重金属离子无法较为完全的脱除而仍存在于吸收液中。对于闭路或半闭路循环式的烧结烟气脱硫系统，部分微量或痕量重金属离子会随着碱性吸收液的多次循环利用而逐步富集，形成具有较高浓度的有毒甚至剧毒重金属脱硫废液。同时，在烧结烟气脱硫的实际运行中，为维持系统的离子平衡关系，常需要将少部分的这种脱硫废液外排，由此引起了含微量铊剧毒重金属和含微量锌、铅、铜等有毒有害重金属废水外排带来的高安全危害和高环境风险问题。根据生产数据分析，外排的脱硫废液中Tl⁺浓度约为1.0 -10.0 mg/L，同时，废液中还含有总质量浓度约为0.5%-1.0%的Ca²⁺、Mg²⁺等其他金属离子的硫酸或亚硫酸盐。

铊是美国环保署列入十三种优先监控的重金属污染物之一，也是我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》兼顾防治的重金属污染物之一。有关研究表明，铊在水中的致毒浓度为0.5μg/L。我国目前规定，空气中可溶性铊化合物的允许浓度为0.1mg/m³, 地表水中铊的含量标准为0.1μg/L以下。目前我国虽未对一般工业废水作出铊排放浓度的国家标准规定，但其却属于严格控制排放的污染物和危险物。湖南省2014年已制定了工业废水铊污染物排放的地方标准（DB43/ 968—2014）并从2015年1月1日起正式实施。该标准规定：涉铊工业废水中，铊污染物排放的限值为5μg/L以内，所有涉铊工业企业直接和间接排放的废水一律按照此规定执行。

目前对于含铊废水处理方法的研究报道较多，主要包括：①强氧化混凝沉淀法；②离子交换法；③吸附法；④盐析法等。

强氧化混凝沉淀法是将废水中稳定存在的一价铊氧化成不稳定的三价铊，再使其在碱性条件下生成Tl(OH)₃和Tl₂O₃沉淀，其工艺主要包括pH调节，强氧化，混凝/絮凝等步骤，处理过程较为繁琐、耗时、药品消耗量大，同时由于氧化后形成的三价铊毒性更大，稳定性差，使得该技术在工业上难以得到广泛应用；离子交换法则由于烧结烟气脱硫废水中含有较高浓度的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等阳离子，使得树脂对痕量Tl离子选择性竞争交换能力变差，同时由于树脂的吸附交换平衡/饱和容量较小，因而其脱除效率低、处理后的废水中Tl离子难以达标，废水处理成本较高；吸附法虽然具有工艺简单，操作方便等优点，但吸附剂用量较大、再生较麻烦，处理效果不理想且成本较高。盐析法是采用向废水中添加大量NaCl的方法使其中Tl⁺以TlCl的形式沉淀而得以去除的。但是NaCl的大量使用，会增加废水的盐度和腐蚀性，同时，高盐度废水也难以得到循环或再利用。因此，研发一种脱除效率高、处理成本低、工艺流程简单的钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊废水处理方法具有重要的现实意义和工业应用价值。

根据共沉淀原理可知：当两种或两种以上的物质同时沉淀时，沉淀物之间会发生表面吸附、相互包藏和混晶等作用，这些作用有利于促进沉淀体系中小颗粒物质与具有疏松、多孔结构的絮状悬浮物的聚集；同时，根据干扰沉降原理可知：在沉淀体系中加入适当的絮凝剂，会增强沉降颗粒物之间的干扰作用，从而促进颗粒粒度的增长，加大颗粒的沉降速度，达到固-液的快速、高效分离的目的。