针对含重金属离子废水处理过程中ph值的设定 3页

维普资讯http://www.cqvip.com设计技术硫酸工业，2005(4)：27～30SulphuricAcidlndustr3含重金属离子废水处理过程中pH值的设定张同胜(金隆铜业有限公司，安徽铜陵244021)摘要：针对金隆公司两段石灰乳中和法处理含重金属离子酸性废水工艺，分析pH值对污染物_；)c淀效果的影响。提出一次中和pH控制值设定在6．5，二次中和pH控制值设定在9。生产实践证明，除砷、氟和重金属离子效果很好，废水处理后可达到国家排放标准，并且生产成本较低，中和渣生成量较少。关键词：铜；冶炼厂；硫酸装置；废水处理；石灰乳中和：pH值；设定中图分类号：X781文献标识码：B文章编号：1002—1507(2005)04—0027—041概述左右，采用两段石灰乳中和处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978--1996)中的一级排放标准。铜冶炼厂是废水排放量大、废水中重金属污受重金属污染的酸性废水来源于铜冶炼烟气染物种类繁多的工厂之一。因此，含重金属离子净化废酸处理后的排出液，熔炼、硫酸、电解区域废水的处理是铜冶炼厂的一项重要任务。7个场地被粉尘和酸泥污染的冲洗水以及下雨初金隆铜业有限公司年排放废水2．5×10。ITI期地面上的雨水。这些废水分别收集到各自的集左右，工艺设计实行清污分流：未受重金属污染的洁净废水年排放量2．2×10。ITI左右，直接排放；水坑，再用泵送至废水处理集合水槽等待处理。受重金属污染的酸性废水年排放量3．0×10ITI混合废水的杂质含量和pH值见表1。表1混合废水的杂质含量和pH值从表1可知，混合废水的主要有害成分是铜、见图1。锌、铅、镉中国城镇水网等重金属和砷、氟，因此采用二次石灰乳混合废水由泵送入一次中和槽，投加中和法处理工艺。在中和过程中，根据设定的pH[Ca(OH)]为20％～30％的石灰乳和一定量的值来控制石灰乳投www.chinacitywater.org加量，产生金属氢氧化物沉淀硫酸亚铁溶液(后者作为砷的共沉剂)，充分搅并吸附砷、氟共沉，从而去除有害物质，达到排放拌，在一次中和槽出液口设置pH计，检测信号经标准。PID调节器运算(与pH设定值比较)后送到石灰由于酸性废水中杂质种类和含量不同，石灰乳管路上的电磁阀，通过控制阀门的开启度来控乳中和过程选择的pH值也不同，本文就金隆公制石灰乳的投加量。为使二价铁氧化成三价铁而司两段中和法处理过程pH值的设定进行分析。收稿日期：2005—06—062工艺过程作者简介：张同胜，金隆铜业有限公司工程师，从事环境管理工作。电话：0562—3868657，13956248861金隆公司两段中和处理酸性废水的工艺流程E—mail：zts@jinlongcopper．comn维普资讯http://www.cqvip.com·28·硫酸工业2005年第4期石灰乳硫酸亚铁空气石灰乳即：pH=14—1／n{log[Me]一logK}(1)式中：n——某金属离子价数；[Me]——某金属离子浓度；K——某金属氢氧化物溶度积。由式(1)可知，当金属离子浓度[Me]相同时，溶度积K愈小，则开始析出氢氧化物沉淀时的pH值就愈低；同一金属离子，浓度愈高，则开始析出氢氧化物沉淀时的pH值就愈低。有关金属氢氧化物的溶度积如表2所示。图1两段中和处理酸性废水工艺流程表2有关金属氢氧化物的溶度积产生絮凝作用，在一次中和槽后设置氧化槽。在化学式K化学式氧化槽内，依靠中心旋转叶轮吸入空气进行曝气Cu(OH)，2．2×】0。。Fe(OH)28．0×10氧化。氧化后的废水自流至二次中和槽，再次投Zn(OH)21．2×10Fe(OH)4、0X10加石灰乳来沉淀重金属氢氧化物等杂质同样，Pb(OH)，1．2×10Cr(OH)22．0×l0由二次中和槽出液口处设置的pH计来控制石灰Cd(OH)22．2×10Cr(OH)13．2X1031乳的投加量。为提高沉降速度，在二次中和槽出口处投加3高分子聚丙烯酰胺凝聚剂。废水经根据公式(1)、表1和2数据计算出各金属凝聚槽混合、凝聚后，引至浓密机。浓密机的上清氢氧化物及氟化物沉淀所需的pH值，列于表3。液流入澄清槽再次澄清，取样分析达到国家排放表3金属氢氧化物和氟化物沉淀析出的pH值标准后排人厂区总排水沟；浓密机的底流由气动隔膜泵送至圆筒真空过滤机脱水，脱水后的中和Cu(OH)!Fe(OH)2Zn(OH)2Pb(OH)2Cd(OH)2CaF2渣由汽车送渣场堆埋或送至砖厂掺合制砖。从整个废水处理工艺过程来看，一、二次中和槽的石灰乳投加量都是通过设定pH值来控制在处理过程中，为达到铁、砷共沉的目的，有的，因此，选择适当的pH设定值对整个废水处理效地去除有害物砷，根据国外某冶炼厂废水处理系统的工艺操作以及运行成本至关重要。的研究数据以及国内某冶炼厂废水处理的生产实3中和反应pH值的设定践，废水中铁砷浓度比为10：1为宜。当原废水中铁含量达不到此指标时，需在一次中和槽中适3．1pH值与金属氢氧化物沉淀的关系中国城镇水网量投加硫酸亚铁溶液。因此，在计算氢氧化亚铁中和法处理重金属离子是根据重金属离子与沉淀所需pH值时，铁离子浓度应按砷离子浓度OH一离子生成难溶的氢氧化物沉淀的原理，沉淀www.chinacitywater.org的10倍来计算。效果取决于溶液中重金属离子浓度和OH一离子3．1一次中和反应pH值的设定浓度。就是说，对一定浓度的重金属离子来说，在一次中和槽内，当加入一定量的石灰乳时，溶液的pH值为决定条件。根据金焉氢氧化物废水中铜、锌、铁、镉等离子就以氢氧化物沉淀析Me(OH)的沉淀一溶解平衡，以及水的离子积出，其反应如下：K=[H][OH一]，可以计算金属氢氧化物沉淀CuSO4+Ca(OH)2+2H2O—所需的最低pH值。cu(OH)2+CaSO·2H2O(2)ZnSO4+Ca(OH)2+2H2O—]=：Zn(OH)2Jr+CaSO4·2H2OJr(3)n维普资讯http://www.cqvip.com张同胜．含重金属离子废水处理过程中pH值的设定·29·FeSO4+Ca(OH)2+2H20一砷酸铁和亚砷酸铁沉淀较结实，不易破碎，易Fe(OH)2+CaSO4·2H20(4)于沉降，容易从污水中除去。由于砷酸钙、亚砷酸钙和砷酸铁、亚砷酸铁均易溶于酸，故沉淀反应必CdSO4+Ca(OH)2+2H20一须在碱性条件下进行。据云南冶炼厂经验．二次Cd(OH)2j+CaSO·2H0j(5)中和槽的pH值控制在8～9时砷去除率最高。由于一次中和槽以生成氢氧化铁胶体溶液吸在二次中和槽内，废水中的氟以氟化钙形式附砷共沉为主，故根据表3可将一次中和槽的pH沉淀下来。‘值控制在7．2。但是由于pH计设置在一次中和2HF+Ca(OH)2一CaF2j+2H0(10)槽出液流槽处，检测信号滞后，当检测信号经PID从表3可以看出，当pH值在5．8左右CaF调节器运算后输出信号指示关闭电磁阀时，一次沉淀反应即可发生，但在实际生产过程中，F离子中和槽中实际投加的石灰乳量己超过反应所需的易形成氟化钙络合物，而且由于各种金属氢氧化石灰乳量，使槽内pH值超过7．2甚至更高，不能物沉淀的相互干扰，实际沉淀pH值要比计算值有效地达到控制的目的。因此，在现有的控制手高。据有关资料介绍，当pH值高于8．5时，废水段下，决定降低一次中和槽的pH控制值，将其设中CaF的溶解度才大为减小，才能最大限度地不定为6．5。据国内某冶炼厂废水处理的生产实践经验，可逆地除去。将一次中和槽pH控制值设定为7．0时，由于控综上所述，将二次中和槽的pH值设定为9。制滞后等因素投加的石灰乳量过多，造成硫酸钙从表可见，pH值为9时镉和铅的去除效果并不沉淀，日积月累，中和槽、出液流槽乃至氧化槽的好，但由于金隆公司是买矿冶炼厂，进口铜精矿原底部和侧壁均结了一层厚厚的硫酸钙渣，生产中料镉、铅含量本来就较低，从表1可见，即使废水很难除去，不仅缩短了中和反应时间，减少了废水不经处理其镉、铅含量也已达到国家排放标准，所处理量，而且每年大修时需要耗费大量人力清除，以在设定pH值时无需重点考虑镉、铅的沉淀效劳动强度很大。因此，一次中和槽pH控制值设果。定为6．5对于抑制槽内结垢有一定的积极作用。金隆公司在排水设计中实行清污分流，受污3．2二次中和反应pH值的设定染废水经处理后的排放量仅占洁净废水排放量的经氧化槽氧化后，废水中的二价铁离子形成1／7左右，处理后排出液pH值在6～9范围内，可带表面正电荷的氢氧化铁胶体，同时溶解度较小经总排水沟直接排放。所以，二次中和槽pH值的三价砷被部分氧化成溶解度较大的五价砷。废设定为9对于降低废水处理的运行成本、减少中水进入二次中和槽，通过石灰乳中和，使三价砷和和渣产出量都有一定的作用。国内某冶炼厂二次中和槽pH值设定在11，五价砷生中国城镇水网成难溶的亚砷酸钙和砷酸钙沉淀：其目的是进一步去除镉、铅等有害物质，处理后的2H3AsO3+3Ca(OH)2一排出液需用稀硫酸再将pH值调回到7左右，达www.chinacitywater.orgCa3(AsO3)2+6H20(6)到国家标准方可排放。2H3AsO4+3Ca(OH)2一Ca3(AsO4)2』+6H20(7)4结语与此同时，Fe(OH)与三价砷和五价砷反金隆公司根据其含重金属离子酸性废水的组应，生成比砷酸钙和亚砷酸钙溶度积小得多的砷成和特点，通过计算和分析并结合生产经验，将一、酸铁和亚砷酸铁沉淀：二次中和槽的pH控制值分别设定为6．5和9，收Fe(OH)3+H3AsO4一FeAsO4+3H20(8)到了满意的效果。生产实践证明，废水可达标排Fe(OH)3+H3AsO3一FeAsO3+3H20(9)放，并且处理成本较低，中和渣生成量较少。◆