申请日2017.08.25
公开(公告)日2017.11.28
IPC分类号C02F9/04; B01D53/78; B01D53/52; C02F103/18; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统及方法，属于化工技术领域。本发明首先利用全封闭管式加压反应器强制将硫化氢气体压入酸性废水，避免了大量硫化氢气体溢出，有效提高了酸性废水中重金属及砷的去除率，减少了硫化钠用量;通过负压抽吸法，避免了硫化钠溶液倒流至酸水缓冲泵，溢出硫化氢气体;通过两段吸收负压脱气法，吸收酸性废水混合液中的硫化氢气体，确保排放的尾气达标;通过真空脱气法，再次吸收酸性废水混合液中的硫化氢气体，避免硫化氢气体通过滤压装置溢出对操作人员造成人身伤害。本发明运行安全可靠，投资低，占地面积小，操作简单，去除酸性废水中重金属及砷的效果显著。
权利要求书
1.一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：包括酸水缓冲罐(1)、硫化钠配液槽(15)、氢氧化钠循环槽(24)、氢氧化钠吸收塔(25)和真空脱气氢氧化钠储槽(27)，所述酸水缓冲罐(1)通过酸水缓冲泵(2)与喷射器(4)一个进口连接，喷射器(4)另一进口通过硫化钠变频计量泵(19)与硫化钠高位槽(21)连接，喷射器(4)出口通过管道依次连接管式加压反应器(5)和脱气塔(6)，脱气塔(6)顶部通过管道与硫化钠吸收塔(22)连接，底部通过管道与一级缓冲罐(7)连接，一级缓冲罐(7)通过一级缓冲泵(8)与真空脱气罐(9)连接，真空脱气罐(9)顶部通过管道与真空器(26)连接，底部通过管道与二级缓冲罐(10)连接，二级缓冲罐(10)顶部与真空脱气氢氧化钠储槽(27)连接，底部通过二级缓冲泵(11)与滤压装置(12)连接，滤压装置(12)顶部的脱气罩通过管道与硫化钠吸收塔(22)的一个进口连接，滤压装置(12)底部通过管道与清液缓冲罐(13)连接，清液缓冲罐(13)通过清液输送泵(14)与外排管道(31)连接;所述硫化钠配液槽(15)通过硫化钠输送泵(16)与硫化钠循环槽(17)连接，硫化钠循环槽(17)通过硫化钠循环泵(18)分别与硫化钠高位槽(21)、硫化钠循环槽(17)以及硫化钠吸收塔(22)进口连接，硫化钠高位槽(21)与硫化钠循环槽(17)连接，并通过硫化钠变频计量泵(19)与喷射器(4)连接;所述氢氧化钠循环槽(24)通过氢氧化钠循环泵(23)分别与硫化钠循环槽(17)、真空脱气氢氧化钠储槽(27)、氢氧化钠吸收塔(25)一个进口以及氢氧化钠循环槽(24)槽体连接;所述真空脱气氢氧化钠储槽(28)与氢氧化钠循环槽(24)连接，并通过真空脱气氢氧化钠循环泵(28)与真空器(26)连接;所述氢氧化钠吸收塔(25)另一进口与硫化钠吸收塔(22)连接，氢氧化钠吸收塔(25)一个出口连接氢氧化钠循环槽(24)，顶部另一出口通过脱气风机(29)连接尾排烟囱(30);所述硫化钠吸收塔(22)底部出口与硫化钠循环槽(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述硫化钠循环槽(17)、氢氧化钠循环槽(24)、一级缓冲罐(7)以及清液缓冲罐(13)分别设有相互联锁的液位计和回流自动阀。
3.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述二级缓冲罐(10)上设有液位计，该液位计与二级缓冲罐(10)出口的底排自动阀联锁。
4.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述喷射器(4)入口设有酸水自动阀(3)，硫化钠变频计量泵(19)入口设有硫化钠自动阀(20)，酸水自动阀(3)与硫化钠自动阀(20)分别与酸水缓冲泵(2)联锁。
5.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述酸水缓冲泵(2)出口设有酸水流量计，硫化钠变频计量泵(19)与该酸水流量计联锁。
6.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述脱气风机(29)为四组。
7.根据权利要求1所述的一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，其特征在于：所述酸水缓冲泵(2)、一级缓冲泵(8)、二级缓冲泵(11)、清液输送泵(14)、硫化钠输送泵(16)、硫化钠循环泵(18)、氢氧化钠循环泵(23)、真空脱气氢氧化钠循环泵(28)以及滤压装置(12)均为两组。
8.一种利用如权利要求1所述系统脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、在硫化钠配液槽(15)内配制要求浓度的硫化钠溶液，经硫化钠输送泵(16)输送至硫化钠循环槽(17)，再经硫化钠循环泵(18)输送至硫化钠高位槽(21);
B、将制酸系统净化产生的酸性废水输送至酸水缓冲罐(1)，并经酸水缓冲泵(2)输送至喷射器(4)，硫化钠高位槽(21)中的硫化钠溶液经硫化钠变频计量泵(19)输送至喷射器(4)顶部入口，依靠酸性废水流经喷射器(4)产生的负压，将硫化钠溶液吸入，并与酸性废水混合后进入管式加压反应器(5)反应;
C、反应后的酸性废水混合液进入脱气塔(6)喷淋装置，经过一次脱气后流入一级缓冲罐(7)，经一级缓冲泵(8)输送至真空脱气罐(9)喷淋装置，经过二次脱气后流入二级缓冲罐(10)，经二级缓冲泵(11)输送至滤压装置(12)过滤，过滤后清液自流进入清液缓冲罐(13)，经清液输送泵(14)输送至外排管道(31)进入下道工序;
D、脱气塔(6)一次脱除的硫化氢气体与滤压装置(12)顶部脱气罩脱除的气体自下而上经过硫化钠吸收塔(22)，与塔内喷淋装置喷出的、来自硫化钠循环槽(17)的硫化钠溶液逆流接触进行一次吸收，硫化钠溶液通过硫化钠循环泵(18)在硫化钠吸收塔(22)内喷淋，并流入硫化钠循环槽(17);
E、步骤D中经过硫化钠一次吸收的气体自下而上经过氢氧化钠吸收塔(25)，与塔内喷淋装置喷出的、来自氢氧化钠循环槽(24)的氢氧化钠溶液逆流接触进行二次吸收，氢氧化钠溶液通过氢氧化钠循环泵(23)在氢氧化钠吸收塔(25)内喷淋，并流入氢氧化钠循环槽(24)，当氢氧化钠循环槽(24)内的氢氧化钠溶液吸收的硫化氢气体达到饱和时，通过氢氧化钠循环泵(23)排至硫化钠循环槽(17)，并向氢氧化钠循环槽(24)内补充部分氢氧化钠溶液;
F、步骤E中经过氢氧化钠二次吸收的气体通过脱气风机(29)输送至尾排烟囱(30)高空直排，通过硫化氢在线监测，可达到排放标准;
G、从氢氧化钠循环槽(24)通过氢氧化钠循环泵(23)输送至真空脱气氢氧化钠储槽(27)中的氢氧化钠溶液与二级缓冲罐(10)中酸性废水的混合液，经真空脱气氢氧化钠循环泵(28)输送至真空器(26)，自上而下流经真空器(26)时产生的负压，二次脱除了混合液中的硫化氢气体，并被吸入真空脱气氢氧化钠储槽(27)，被氢氧化钠溶液吸收;
H、步骤G中真空脱气氢氧化钠储槽(27)内氢氧化钠溶液吸收的硫化氢气体达到饱和时，可通过底排排至氢氧化钠循环槽(24)，并从氢氧化钠循环槽(24)通过氢氧化钠循环泵(23)向真空脱气氢氧化钠储槽(27)补充部分氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求8所述的脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的方法，其特征在于：所述脱气风机(29)跳车联锁为单循环。
10.根据权利要求8所述的脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的方法，其特征在于：步骤C中，所述滤压装置(12)入口压力升至0.4Mpa时，酸性废水混合液切换至备用滤压装置，原滤压装置进行压渣操作。
说明书
一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统及方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及有色金属冶炼中的废水处理，具体是一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统及方法。
背景技术
有色金属冶炼烟气制酸工艺湿法净化洗涤过程中，会产生大量的酸性废水，因其中含有高浓度的重金属及砷，需要处理至排放标准。目前，酸性废水中重金属和砷的脱除普遍采用硫化法，即加入硫化钠，通过生成金属硫化物和硫化砷的沉淀分离酸性废水中重金属和砷。虽然该方法已在酸性废水处理中得到普遍应用，但为了得到较高的除砷、除镉效率，常需加入过量的硫化钠，导致酸性废水处理系统会溢出大量的中间产物——硫化氢，该气体为剧毒气体，溶解度低、易爆炸，极易威胁人身安全、污染环境，甚至造成爆炸等恶性事故，因此，现有的硫化钠沉淀法不但除砷、除镉效率低，且存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种安全、高效地脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统。
本发明的另一目的是提供一种利用上述系统脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统，包括酸水缓冲罐、硫化钠配液槽、氢氧化钠循环槽、氢氧化钠吸收塔和真空脱气氢氧化钠储槽，其中，酸水缓冲罐通过酸水缓冲泵与喷射器一个进口连接，喷射器另一进口通过硫化钠变频计量泵与硫化钠高位槽连接，喷射器出口通过管道依次连接管式加压反应器和脱气塔，脱气塔顶部通过管道与硫化钠吸收塔连接，底部通过管道与一级缓冲罐连接，一级缓冲罐通过一级缓冲泵与真空脱气罐连接，真空脱气罐顶部通过管道与真空器连接，底部通过管道与二级缓冲罐连接，二级缓冲罐顶部与真空脱气氢氧化钠储槽连接，底部通过二级缓冲泵与滤压装置连接，滤压装置顶部的脱气罩通过管道与硫化钠吸收塔的一个进口连接，滤压装置底部通过管道与清液缓冲罐连接，清液缓冲罐通过清液输送泵与外排管道连接;硫化钠配液槽通过硫化钠输送泵与硫化钠循环槽连接，硫化钠循环槽通过硫化钠循环泵分别与硫化钠高位槽、硫化钠循环槽以及硫化钠吸收塔进口连接，硫化钠高位槽与硫化钠循环槽连接，并通过硫化钠变频计量泵与喷射器连接;氢氧化钠循环槽通过氢氧化钠循环泵分别与硫化钠循环槽、真空脱气氢氧化钠储槽、氢氧化钠吸收塔一个进口以及氢氧化钠循环槽槽体连接;真空脱气氢氧化钠储槽与氢氧化钠循环槽连接，并通过真空脱气氢氧化钠循环泵与真空器连接;氢氧化钠吸收塔另一进口与硫化钠吸收塔连接，氢氧化钠吸收塔一个出口连接氢氧化钠循环槽，顶部另一出口通过脱气风机连接尾排烟囱;硫化钠吸收塔底部出口与硫化钠循环槽连接。
上述硫化钠循环槽、氢氧化钠循环槽、一级缓冲罐以及清液缓冲罐分别设有相互联锁的液位计和回流自动阀，通过回流控制自身液位。
二级缓冲罐上设有液位计，该液位计与二级缓冲罐出口的底排自动阀联锁，通过出口的酸性废水量控制自身液位。
喷射器入口设有酸水自动阀，硫化钠变频计量泵入口设有硫化钠自动阀，酸水自动阀与硫化钠自动阀分别与酸水缓冲泵联锁，当酸水缓冲泵跳车时，酸水自动阀和硫化钠自动阀同时全关，避免酸性废水、酸性废水混合液甚至硫化钠溶液倒流至酸水缓冲泵。
酸水缓冲泵出口设有酸水流量计，硫化钠变频计量泵与该酸水流量计联锁，当酸性废水流量下降时，硫化钠变频计量泵频率按比例降低，从而降低硫化钠加入量，避免产生过量硫化氢气体。
其中，作为备用，脱气风机为四组;酸水缓冲泵、一级缓冲泵、二级缓冲泵、清液输送泵、硫化钠输送泵、硫化钠循环泵、氢氧化钠循环泵、真空脱气氢氧化钠循环泵和滤压装置均设置两组。
一种利用上述系统脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的方法，具体包括以下步骤：
A、在硫化钠配液槽内配制要求浓度的硫化钠溶液，经硫化钠输送泵输送至硫化钠循环槽，再经硫化钠循环泵输送至硫化钠高位槽;
B、将制酸系统净化产生的酸性废水输送至酸水缓冲罐，并经酸水缓冲泵输送至喷射器，硫化钠高位槽中的硫化钠溶液经硫化钠计量泵输送至喷射器顶部入口，依靠酸性废水流经喷射器产生的负压，将硫化钠溶液吸入，并与酸性废水混合后进入管式加压反应器反应;
C、反应后的酸性废水混合液进入脱气塔喷淋装置，经过一次脱气后流入一级缓冲罐，经一级缓冲泵输送至真空脱气罐喷淋装置，经过二次脱气后流入二级缓冲罐，经二级缓冲泵输送至滤压装置过滤，过滤后清液自流进入清液缓冲罐，经清液输送泵输送至外排管道进入下道工序;
D、脱气塔一次脱除的硫化氢气体与滤压装置顶部脱气罩脱除的气体自下而上经过硫化钠吸收塔，与塔内喷淋装置喷出的、来自硫化钠循环槽的硫化钠溶液逆流接触进行一次吸收，硫化钠溶液通过硫化钠循环泵在硫化钠吸收塔内喷淋，并流入硫化钠循环槽;
E、步骤D中经过硫化钠一次吸收的气体自下而上经过氢氧化钠吸收塔，与塔内喷淋装置喷出的、来自氢氧化钠循环槽的氢氧化钠溶液逆流接触进行二次吸收，氢氧化钠溶液通过氢氧化钠循环泵在氢氧化钠吸收塔内喷淋，并流入氢氧化钠循环槽，当氢氧化钠循环槽内的氢氧化钠溶液吸收的硫化氢气体达到饱和时，通过氢氧化钠循环泵排至硫化钠循环槽，并向氢氧化钠循环槽内补充部分氢氧化钠溶液;
F、步骤E中经过氢氧化钠二次吸收的气体通过脱气风机输送至尾排烟囱高空直排，通过硫化氢在线监测，可达到排放标准;
G、从氢氧化钠循环槽通过氢氧化钠循环泵输送至真空脱气氢氧化钠储槽中的氢氧化钠溶液与二级缓冲罐中酸性废水的混合液，经真空脱气氢氧化钠循环泵输送至真空器，自上而下流经真空器时产生的负压，二次脱除了混合液中的硫化氢气体，并被吸入真空脱气氢氧化钠储槽，被氢氧化钠溶液吸收;
H、步骤G中真空脱气氢氧化钠储槽内氢氧化钠溶液吸收的硫化氢气体达到饱和时，可通过底排排至氢氧化钠循环槽，并从氢氧化钠循环槽通过氢氧化钠循环泵向真空脱气氢氧化钠储槽补充部分氢氧化钠溶液。
其中，脱气风机跳车联锁为单循环，即1#风机跳车时2#风机立即启动，2#风机跳车时3#风机立即启动，3#风机跳车时4#风机立即启动，4#风机跳车时1#风机立即启动，必须确保至少有一台风机运行。
酸水缓冲罐实行高液位运行，通过酸性废水的加入量来控制其液位。
步骤C中，滤压装置入口压力升至0.4Mpa时，酸性废水混合液切换至备用滤压装置，原滤压装置进行压渣操作，压滤的干渣可进行回收，提炼其中的有价元素。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：本发明一种脱除冶炼烟气制酸酸性废水中重金属和砷的系统主要包括酸水缓冲罐、喷射器、管式加压反应器、脱气塔、一级缓冲罐、真空脱气罐、二级缓冲罐、滤压装置、硫化钠循环槽、硫化钠高位槽、硫化钠吸收塔、氢氧化钠循环槽、氢氧化钠吸收塔、真空器、真空脱气氢氧化钠储槽、脱气风机和尾排烟囱，本发明首先利用全封闭管式加压反应器强制将硫化氢气体压入酸性废水，去除酸性废水中的重金属及砷，避免了大量硫化氢气体溢出，有效提高了酸性废水中重金属及砷的去除率，缩减了硫化钠用量;通过负压抽吸法，确保硫化钠溶液不倒流，避免了硫化钠溶液倒流至酸水缓冲泵，溢出硫化氢气体;通过两段吸收负压脱气法，吸收酸性废水混合液中的硫化氢气体，确保排放的尾气达标，避免污染环境;通过真空脱气法，再次吸收酸性废水混合液中的硫化氢气体，作为酸性废水硫化终端的保护措施，避免硫化氢气体通过滤压装置溢出对操作人员造成人身伤害。本发明运行安全可靠，去除重金属及砷的效果显著且投资低，占地面积小，操作简单，只需较少的成本即可完成对高浓度酸性废水的处理，降低了原料成本，压滤的废渣还可继续回收提炼有价元素。