硫酸生产中三废的综合治理项目技术方案(编辑修改稿)

硫酸生产中三废的综合治理项目技术方案(编辑修改稿)内容摘要：

钒触媒的催化，将二氧化硫转化成三氧化硫，三氧化硫经冷却进入吸收塔，经过一次吸收制成成品酸。 用酸泵将成品酸注入酸罐 ； 对一次转化遗留的二氧化硫进行再次转化第二次生成三氧化硫，第二次生成的三氧化硫经过再次吸收、 制成成品酸，用酸泵将成品酸注入酸罐储存待售。 废水处理工艺技术 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 16 （ 1） 废水来源 与水质特征 硫酸生产线制酸工艺的废水主要有 ① 净化系统产生的废酸； ② 清洗包装袋废水； ③ 地面冲洗废水； ④ 实验室废水； ⑤ 职工生活用水；⑥ 初期雨水。 ① 生产净化废水 生产净化废水为酸洗净化 工段 产生的废 酸 污水 ， 废酸 水量 约 为， 水质 pH在 2~5，含 氟化物 、 悬浮物 、少量 铅、锌等 重金属 及类金属 砷 等。 ② 冲洗包装袋 废水 公司所用硫铁矿等矿石都是通过外单位袋装供应，装卸、 拆封等过程粉尘飞扬多，周边地面粉尘积 压较多，且包装袋上残留矿物质多。 为了合理利用资源，公司对包装袋 及进出车辆进行冲洗，从 而形成包装袋冲洗水 ，主要含悬浮物。 ③ 地面冲洗水 公司所用硫铁矿等矿石都是通过外单位袋装供应，装卸、拆封等过程粉尘飞扬多，周边地面粉尘积压较多，公司每天使用 水来冲洗地面，其中损耗 ，这部分废水主要含粉尘等悬浮物，水量为。 ④ 化验室废水 化验室废 水产生主要来自于清洗化验器具、烧蒸馏水、洗手等。 形成废水量 极少 ，这部分废水含 少量 悬浮物、砷和 COD。 ⑤ 生活污水 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 17 公司厂区有住宿区，且公司范围内有两个职工食堂。 该生活区域内职工日常生活产生一定量的生活污水，废水量约为 2m3/d， 废水中主要含 COD 和悬浮物等。 ⑥ 初期雨水 硫酸生产线建于山顶平地之上， 厂内污水及雨水均进入厂区内的一条明沟，并未分开排放。 并且， 在厂区道路等空地内，在运输及晴天时有部分粉尘降落 ，在下雨天时， 这些粉尘进入 雨水 ， 再和污水一同进入污水处理系统 ，站内处理能力偏小， 会 造成含有污染物的废水直接排放至附近水体，对周围环境造成污染。 （ 2） 废水处理技术 重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过 发生化学反应 生产沉淀而得到去除 的方法，包括石灰中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁盐石灰共沉法、化学还原法、电解法、生物制剂法等；第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、膜分离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物吸附、生物沉淀、植物生态修复等。 化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物 沉淀法、铁氧体共沉淀法。 需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 18 污染。 电解法以铝或铁作为阴极和阳极，含重金属废液在直流电作用下进行电解，阳极铁或铝失去电子后溶于水，与富集在阳极区域的氢氧根生成氢氧化物，这些氢氧化物再作为凝聚剂与重金属废液发生絮凝和吸咐作用。 当向电解液中投加高分子絮凝剂时 ,利用电解产生的气泡上浮 ,即将吸附了重金属的氢氧化物胶体浮至液面，由刮渣机将浮渣排出。 电解法处理重金属废水具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点，不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。 离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等，离子交换树脂有凝胶型和大孔型。 前者有选择性，后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大，因而在应用上受到很大限制。 离子交换是交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。 推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。 膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中 化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。 电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。 隔膜电解是以膜隔开电解装 置的阳极和阴泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 19 极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来 一种方法。 生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物，进行絮凝沉淀的一种除污方法。 微生物絮凝剂是由微生物自身构成的，具有高效絮凝作用的天然高分子物，它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维索和核酸等。 目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉 菌、放线菌、酵母菌和藻类等共 17 种。 其中对重金属有絮凝作用的有 12 种。 用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且微生物生长快、易于实现工业化等特点。 金利化工有限公司主要从事硫酸生产工作，其废水主要有生产净化废水 、 冲洗包装袋 废 水 、地面冲洗水 、 实验室废水、 生活污水 及初期雨水 等。 现有 废水处理站 采用 铁盐 —石灰法 对进入废水站的生产净化废水、地面冲洗水和实验室废水进行处理 ， 主要去除污染物为重金属砷、悬浮物等物质。 废水中的砷通常以三价砷的形态存在，当它与石灰作用时，生成难溶的偏亚砷酸钙 [Ca(AsO2)2]或偏亚砷酸钙的碱式盐 Ca(OH)AsO2。 当石灰过量时，则生成焦亚砷酸钙 [Ca2As2O5]。 其反应机理如下： Ca(OH)2 + Fe2+ → Fe(OH)2↓ + Ca2+ 3Ca(OH)2 + 2Fe3+ → 2Fe(OH)3↓ + 3Ca2+ As2O3 + 2Fe(OH)2 → Fe2As2O5↓ + 2H2O H3AsO4 + Fe(OH)3 → FeAsO4↓ + 3H2O 但是使用铁盐 石灰工艺处理废水的过程中为中和废水中的酸及泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 20 去除重金属砷等物质需要使用大量石灰调节 pH，且废 水的处理过程中也产生大量滤渣。 虽然能保证出水达标，但同时其不足之处也非常明显： ① 废酸无法回收使用； ② 压滤废渣较多； ③ 添加大量的铁盐、石灰乳等，运行成本高。 冲洗包装袋废水和生活污水 不排入废水处理站 而是 分别单独 进行 处理。 冲洗包装袋废水直接进入厂区沉淀池，经沉淀之后上清液循环回用于包装袋冲洗工序。 工厂职工产生的生活污水直接进入化粪池。 这两股 废水 不外排，实现 零排放。 初期雨水 目前 是和 厂区污水一起收集处理的 ，但现有废水处理规模偏小，废水容易发生溢流，污染周围环境。 （ 3）废水处理工艺方案 A. 现有废水处理站工艺 改 造 针对上节所述，针对铁盐 石灰法处理废水的缺点和不足，拟对现有废水处理站进行改进。 对于制酸工艺中烟气净化所产生的含砷、氟和有害重金属离子含量不高的酸性废水， 拟购进一套自动反洗表面过滤器进行 直接过滤， 这样 过滤后酸性清液 仍可 回用于烟气净化。 过滤截留下来的污泥，直接送入焙烧工段。 采用自动反洗表面过滤器处理废水 主要有以下优点 ： ① 稀酸液 可回收利用，带来直接的经济效益。 ② 无需投加石灰乳，处理运行 成本降低，处理后压滤渣大大减少。 ③ 处理废水无需外排，杜绝污染，节约水资源。 废水处理改造工艺流程如图 31 所示。 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 21 图 31 泸溪县金利化工有限公司 改造后 污水处理工艺流程图 B. 初期雨水收集与处置 ① 雨水 管 渠 雨水 管 渠采用浆砌石片砌筑，依据《室外排水设计规范》（ GB500142020）中明渠设计最大的极限要求，取水流速度为V=3m/s。 ② 雨水流量 依据《给水排水设计手册 第五册》 ， 湘西地区泸溪县雨水流量计算参考长沙市暴雨强度公式 （ 31）： )17( )(3 9 2 0  t Pq 式中： q：设计暴雨强度 [ L/（ shm2） ] t：降雨历时（ min） 废酸、地面冲洗 废 水 自动反洗表面过滤器 调节池 斜板沉淀池 清水 池 烟气净化 入炉 滤渣 回用 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 22 P：设计重现年 及雨水流量公式（ 32）： Q=qΨF 式中： Ψ为径流系数 F 为汇水面积（ hm2） 取 重 现 期 为 1 年 ， 降 雨 历 时 取 20min ， 计 算 得 出q=(shm2)；径流系数取 ，汇水面积约为 ，计算得出 Q= L/s。 ③ 管渠断面 水流有效断面面积 A=Q/V=。 根据以上计算的水流有效断面，考虑当地地形地貌及施工，雨水渠采用矩形断面，过水断面深 m、宽 m，面积为 m2。 ④ 初期雨水收集池 初期雨水通过雨水管渠汇集到初期雨 水收集池中，经沉淀后上层清液可用于冲渣。 雨水收集池容积计算依据《给水排水设计手册 第五册》中蓄水池容量公式（ 33） W=Fqt60/1000 式中： F：汇水面积（ hm2） q：设计降雨强度 [ L/（ shm2） ] 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 23 t：设计降雨历时（ min） 根据计算得 W=，故初期雨水收集池设计容积 180m3，长6m，宽 6m，深 5m，侧壁及底板厚度为。 废气处理工艺技术 （ 1） 废气来源、 成分 及现有处理设施 金利化工有限公司的废气排放点主要有： ① 吸收塔烟气出口，主要包含：粉尘、尘铅、二氧化 硫、硫酸雾和氟化物。 该部分烟气通过30 米烟囱排放； ② 窑炉烘干出口，主要包含：粉尘、二氧化硫。 该部分烟气通过旋风除尘器、烟尘过滤器和水膜除尘器处理后经 20 米烟囱排放。 各烟气排放口废气监测情况见表 3 32。 表 31 吸收塔出口监测结果 监测项目 出口 评价标准 是否达标 标干流量 Nm3/h 28201 粉尘 排放浓度 mg/ Nm3 平均值 120 是 排放速率 kg/h 23 是 尘铅 排放浓度 mg/ Nm3 平均值 是 排放速率 kg/h 是 二氧化硫 排放浓度 mg/ Nm3 320 440 512 601 558 567 平均值 500 400 否 排放速率 kg/h 15 是 硫酸雾 排放浓度 mg/ Nm3 平均值 30 否 排放速率 kg/h 是 氟化物 排放浓度 mg/ Nm3 平均值 是 排放速率 kg/h 是 备注 监测时间为 2020年 7月 31日至 8月 2日 执行《大气污染物综合排放标准》（ GB162971996）、《硫酸工业污染物排放标准》（ GB261322020） 泸溪县金利化工有限公司硫酸 生产中三废的综合 治理项目技术方案 24 表 32 窑炉烘干尾气监测结果 监测项目 出口 评价标准 是否达标 标干流量 Nm3/h 3814 粉尘 排放浓度 mg/ Nm3 180 195 169 185 195 平均值 188 200 是 二氧化硫 排放浓度 mg/ Nm3 560 670 578 623 583 634 平均值 608 850 是 备注 监测时间为 2020年 9月 22日和 10 月 6日 执行《工业窑炉大气污染物排放标准》（ GB90781996） 由表 31 可以看出吸收塔出口烟气的粉尘、二氧化硫、硫酸雾、氟化物在监测期间的排放浓度和排放速率均符合《大气污染物综合排放标准》（ GB162971996）表 2 的二级标准限值。 由表 32 烘干尾气中二氧化硫最大排放浓度符合《工业窑炉大气污染物排放标准》（ GB90781996）中表 4 二级标准限值。 烟尘 最大排放浓度值符合《工业窑炉大气污染物排放标准》（ GB90781996）中表 2 二级标准限值。 2020 年 12 月 31 日环保部发布《硫酸工业污染物排放标准》（ GB161322020）其中规定 2020 年 10 月 1 日起执行 其 表 5 规定的大气污染物排放限值 “二氧化硫 400 mg/Nm硫酸雾 30 mg/Nm颗粒物 50 mg/Nm3”，对照本监测数值， 吸收塔烟气出口二氧化硫及硫酸雾排放浓度 均超过该限值。 （ 2） 废气处理技术方案 上节所述，吸收塔故烟气出口二氧化硫及硫酸雾超过 2020 年 12月 31 日环保部发布的自 2020 年 10 月 1 日起执行的《硫酸工业污染物排放标准》（ GB161322020）表 5 规定的大气污染物。