山東鋁合金產業酸洗廢水處理設備成功案例

本發明涉及廢水處理領域，特別涉及一種工業酸性廢水處理工藝。主要包括如下步驟：(1)酸性廢水經多段納濾系統進行酸過濾，得到截留水流和滲透流;(2)將步驟(1)所得截留水流進行高密度污泥工藝處理;(3)步驟(1)所得滲透流使用堿性材料中和后進行排放。本發明顯著地改善了酸性廢水處理工藝操作的整體經濟性，極大地減低了化學處理和分離系統的體積和石灰和酸的用量，把石膏污泥量或者處理和排放有危害廢物的殘留物減少到小。

本發明涉及廢水處理領域，特別涉及一種工業酸性廢水處理工藝。

背景技術

酸性巖排水(ARD)以及采用傳統濕法冶金生產金屬、貴金屬時產生的廢酸排放是采礦工業的兩個主要酸性廢水的來源。

在酸性巖排水中，酸性廢水通常是由黃鐵礦的氧化產生的，如下所示：

黃鐵礦被氧氣氧化：

鐵離子的氧化：

鐵離子生成的黃鐵礦氧化：

由酸性巖排水產生的廢水，通常是用傳統的低密度泥漿法(LDS)的石灰工藝處理，石灰漿用來中和酸性物質，隨后這些混合物沉淀、澄清，后上層的清液被排放。

在濕法冶金工藝中，主要的酸性廢水通常是由下面的操作產生的：

 (1)使用酸從粉粹的礦石中溶解出金屬的堆積浸出法，會產生一種雜質金屬流;

 (2)使用有機溶液，從雜質金屬溶解到有機相，選擇性地提取目標金屬的溶劑萃取法(SX)，然后使用強酸從有機相中剝離出目標金屬，產生強電解質或者濃縮金屬溶液;

 (3)采用電解質(電解冶金法)生產或化學沉淀法，從濃縮的金屬溶液中生產純金屬或者金屬化合物。

其中，在溶劑萃取(SX)工藝操作中，會產生一股低金屬含量、數量可觀的殘留酸以及微量有機物的殘液，這股殘液通常用石灰中和其酸性，然后沉淀出金屬，后滿足環保條例要求的污水被排放掉。在電解(電解沉積)生產操作中，需要不斷地釋放掉一定比例的電解庫存，防止來自主浸出液的污染集聚，以保持金屬產品的純度;產生的釋放流通常是用以下幾種方式“處置”：(i). 添加到主喂入流給 SX 通路中，所需金屬會被回收并再次送回至電解操作;(ii). 直接送回到浸出通路中，并通過更長的路徑回收。(iii). 在作為污水處理之前，對金屬的回收及酸中和廢水送入清除氣流。

現有常用酸性廢水處理采用化學(石灰)處理法，一般是低密度污泥(LDS)工藝，涉及一系列復雜的沉淀和分離過程，不僅設備和操作價格昂貴，還會產生大量的石膏(硫酸鈣)，必須妥善處置，更為重要的是，在把廢水處理到可以排放的標準時，并不能有效地降低重金屬含量;且大量酸性廢水常常消耗大量石灰，直接影響了資本和運營成本。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種節能環保、有效降低成本的工業酸性廢水處理工藝。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種工業酸性廢水處理工藝，其特征在于：包括如下步驟：

 (1)酸性廢水經多段納濾系統進行酸過濾，得到截留水流和滲透流;

 (2)將步驟(1)所得截留水流進行高密度污泥工藝處理;

 (3)步驟(1)所得滲透流使用堿性材料中和后進行排放。

進一步的，為除去酸性廢水中的懸浮固體，在步驟(1)所述的納濾系統過濾前先將酸性廢水進行預過濾，所述預過濾采用微濾或超濾系統，所用過濾膜的材質為聚砜，聚醚砜或聚偏二氟乙烯，喂入壓力<10 bar，水的回收率為高于90%，能夠過濾掉粒徑為0.01 - 0.1μm的微粒子，用于分離并減少酸性廢水中懸浮固體的含量，預過濾后的酸性廢水濁度達到< 1 NTU，這樣可以大大減小后續工藝中納濾膜結垢的問題。

進一步的，步驟(1)所述的多段納濾系統包括段納濾系統和第二段納濾系統，所述段納濾系統由若干以串聯方式連接的標準單元室組成，每個標準單元室內裝有6-10個標準的直徑尺寸為8"的耐酸納濾膜單元模塊，酸性廢水在喂入壓力為20 - 60 bar，溫度<60 ℃時進入標準單元室，水和酸擴散通過納濾膜，產生出一個相對而言金屬雜質含量較低的滲透流，而多價金屬陽離子和陰離子或被納濾膜截留，或是因為靜電排斥機制被反射截留，納濾膜表面有電荷，液體混合后的 pH 決定了電荷為正電荷或是負電荷，當含有金屬離子的溶液流過納濾膜表面的時候，由于溶液本身帶有一種靜電荷，因此，納濾膜會截留溶液中離子型金屬雜質。納濾膜對金屬離子的截留指的是這些金屬離子不允許被通過，會形成一股含豐富金屬雜質的截留水流。本發明所述的多段納濾系統對水的回收率為70% -80%，即對于每一立方米的酸性廢水喂入處理后，將產生 0.2 - 0.3 立方米的截留水流。第二段納濾系統與段納濾系統類似，有若干連接的標準單元室組成，第二段納濾系統標準單元室的數量小于段納濾系統標準單元室的數量，所述第二段納濾系統進一步處理從段納濾系統送來的滲透流，以降低水中雜質的數量到可以直接排放到附近水源的水平。

濕法冶金工藝中的產生的酸性廢水，經步驟(1)的段納濾系統處理后所得滲透流可用于稀釋廢電解液，稀釋后的廢電解液通過第二段納濾系統進行處理;

或者，濕法冶金工藝中的產生的酸性廢水，經步驟(1)的段納濾系統所得滲透流的一部分可以進行再循環進入濕法冶金的浸出工藝回路中用作水和酸的混合。

步驟(2)所述的高密度污泥工藝是將步驟(1)中段納濾系統所得的截留水流用Ca(OH)2質量分數為 20% - 30%的石灰泥漿中和酸，同時可用作化學沉淀劑 ，這樣可以在處置或排放到周圍環境之前，有效地處理酸性水流。

為了進一步增加水的產量或者回收率，以及達到零液體排放，經步驟(2)所述的高密度污泥工藝系統處理后排放的水經電滲析與鹽結晶方法結合處理，以提高水的回收，并析出NaCl晶體，NaCl晶體能夠用于補償整體處理系統的運營成本。

步驟(3)所述堿性材料為強堿材料，如質量濃度為25%的NaOH溶液或20%的石灰泥漿，滲透流進行中和后排放到附近的水源。

本發明的有益效果是：本發明使用化學性質穩定的納濾膜，直接處理酸性廢水，然后再用高密度污泥工藝處理，具有以下*優勢：(i). 鈉濾技術回收酸性廢水中的酸和水，分離并濃縮滲透流中的貴金屬成份;(ii).滲透流中含有可回收的酸和水，可以送回到金屬浸出工藝流程中，以降低整體工藝中酸和水的補充需要以及石灰消耗;含有濃縮貴金屬的截留水流被送到高密度污泥處理工藝中，以中和殘留的酸，沉淀重金屬和硫酸鹽含量，終排放到環境中或回送到金屬浸出工藝之中;(iii). 與低密度污泥處理工藝相比，高密度污泥處理工藝降低整體石灰和絮凝劑(化學試劑)的使用量，并降低了總體維護成本;(iv). 截留水流體積少但具有較高的酸和金屬濃度，可以與來自堆浸工藝回路的浸出液混合，送回至試劑回收工藝回路中，并將金屬回收;使用納濾和高密度污泥工藝顯著地改善了酸性廢水處理工藝操作的整體經濟性，極大地減低了化學處理和分離系統的體積、石灰和酸的用量，把石膏污泥量或者處理和排放有危害廢物的殘留物減少到小。