硫铁矿制酸装置净化污酸硫化除砷生产实践

文丰兴，赵洪贵

（1.云南威龙化工科技有限公司，云南 楚雄 651201；2.武汉飞博乐环保工程有限公司，湖北 武汉 430023）

硫铁矿制酸净化工序需要用稀硫酸对烟气进行洗涤，以除去烟气中的杂质，同时对烟气进行降温。在烟气洗涤过程中会产生大量酸性废水，也称污酸。经传统的石灰中和沉淀法处理污酸生成的再生水一般仅用于冲洗地面、配料、冲渣等对水质要求不高的场合。采用中和沉淀法会产生大量含有多种杂质特别是砷的中和石膏渣，难以对其回收利用，只能大量堆存。中和石膏渣属于危险废物范畴，如果存放不当还会造成二次污染[1]。

云南威龙化工科技有限公司（以下简称云南威龙化工）有2套硫铁矿制酸装置，2020年3月引进武汉飞博乐环保工程有限公司（以下简称武汉飞博乐）的污酸深度处理除砷及重金属技术。在石灰中和前先采用硫化法将污酸中的砷转化成As2S3，再进行中和处理，此时产生的中和石膏渣砷含量低，定性为一般固体废物，更容易处理。硫化法除砷产生的硫化砷渣属于危险废物，渣量仅为中和石膏渣的5%，堆放和处理难度大幅度降低，处理后的污水可达标回用到硫酸生产系统。

1 污酸废水来源及成分

云南威龙化工2套硫铁矿制酸系统设计污酸量为10 m3/h，24 h连续运行，实际污酸量为200 m3/d。污酸中w(H2SO4)为10%～15%，ρ(As)为3 000～4 000 mg/L，温度为50 ℃以下。

2 反应原理及工艺流程

硫化除砷的反应原理为：在酸性条件下，向反应槽中加入硫氢化钠溶液，含砷化合物与硫化物反应生成As2S3沉淀而得以除去[2]，尾气用碱液吸收，主要反应方程式如下：

污酸除砷工艺流程见图1。

图1 污酸除砷工艺流程

净化工序外排污酸先进入污酸储槽（前），用泵以10 m3/h的流量输送至到一级硫化除砷器。污酸硫化法处理系统根据工艺条件自动控制硫氢化钠溶液的加入量，在一级硫化除砷器中生成含有硫化砷沉淀的浆液，然后用泵送至一级FBL过滤器进行固液分离。一级FBL过滤器上清液溢流到二级硫化除砷器，生成的含硫化砷沉淀的浆液用泵送至二级FBL过滤器进行固液分离。二级FBL过滤器的上清液溢流到稀酸储槽（后），然后送至原中和处理工序进行处理。一、二级FBL过滤器的底流间歇排放到泥浆槽，泥浆槽的泥浆通过压滤泵送到板框压滤机，硫化砷渣送到有危废处理资质的厂家处理。石灰中和工序产生的中和石膏渣为一般固废，按相关要求进行填埋，或交由其他一般固废厂家处理。

3 工艺特点

该多级硫化处理污酸工艺是武汉飞博乐发明的专利技术，技术成熟，具有以下特点：①采用多级硫化除砷，控制每一级的反应去除率，不加入过量的硫氢化钠，硫化药剂利用率高；②装置为全密封设计，残余硫化氢采用碱液喷淋洗涤，现场无气味，安全可靠。

4 主体设备

4.1 硫化除砷器

硫化除砷器主体采用耐酸耐碱玻璃钢制作，内部配套特殊附件，硫氢化钠利用率高，密封性好，逸出的硫化氢气体集中收集，无泄漏。

硫化除砷器配备高精度、小口径的LS-III型内 部附 件，将 进 液 污 酸 中ρ(As)由3 000～4 000 mg/L降到7 mg/L以下。内部附件带有加料控制系统，便于及时调整硫氢化钠的加入量，减少硫化氢气体的逸出量，提高硫化钠的利用率和砷的去除率。

4.2 FBL悬浮填料过滤器

污酸硫化除砷产生的硫化砷浆液具有一定的腐蚀性，固体颗粒细小，沉降较困难，且有硫化氢气体逸出，故需选择防腐及密封性好的过滤器设备。过滤器采用耐酸耐氟玻璃钢材质的悬浮填料过滤器。

FBL悬浮填料过滤器利用机械过滤、絮凝沉降、深层静电吸附、拦截吸附原理[3]。过滤器上部有一层悬浮过滤介质，大颗粒的悬浮物被过滤介质拦截，细小的颗粒进入滤料内层被滤料深层静电吸附，一段时间后在滤料表面形成一层滤饼，滤饼也起到过滤拦截作用。设备悬浮物去除效率在99%以上，过滤器出水清澈透明。

填料选用聚合改性发泡材料，为白色小球，无味无毒，粒径φ1.0～2.0 mm，密度0.05～0.1 g/cm3，耐酸碱性能好，通常使用寿命12年以上。该材料相对于石英砂、煤渣的优点在于质量轻、水流速度快，是新型的过滤填料。该材料为武汉飞博乐引进的国外先进技术，通过与科研机构共同消化吸收，加入ZHPR-08高分子复合材料，制造而成的一种新型过滤填料。该填料具有一定的硬度和弹性，耐冲洗摩擦，挤压不易变形，过滤时吸附悬浮颗粒杂质，不粘附，过滤器排泥时液体液位波动，自动反洗填料层。

5 注意事项

在采用该多级硫化除砷系统处理污酸的运行过程中，应注意以下问题：

1）根据污酸砷含量化验指标，及时准确调整硫氢化钠的加药量，保证运行的稳定性，处理后砷含量达到设计指标。

2）开车时，先打开风机和除害塔的碱液循环泵；停车时，最后关停风机和除害塔的碱液循环泵。

3）做好安全防护，定期巡检设备运行状况。

4）产生的硫化砷渣，属于危险废物，按照相关规定进行堆放和处理。

6 运行实践

该套污酸硫化除砷处理装置自2020年12月投入运行，整体运行稳定，出水砷含量等指标均能达到国家排放标准，其中ρ(As)能稳定在0.3 mg/L以下，悬浮物(ρ)平均在30 mg/L以下，处理水再回用至硫酸生产装置。污酸处理系统进水和出水指标见表1。

表1 污酸处理系统进水和出水指标

该套装置运行前，产生的中和石膏渣约4.5 kt/a，属于危险废物，堆放和处理难度大，交由资质厂家处理，处理费用高。该套装置运行后，产生的硫化渣量约200 t/a，属于危险废物，堆放和处理难度大幅度降低；中和石膏渣量约4 kt/a，属于一般固体废物，企业可堆放或外销，处理较为容易。

7 结语

云南威龙化工在污酸废水综合治理方面投入了大量的财力和物力进行升级改造，在保证指标最优的基础上努力实现了污酸处理成本最低化，经过技术改造后整个处理工艺取得预期效果。采用武汉飞博乐的污酸深度处理除砷及重金属处理技术，系统自动化程度高，操作精细易控制，生产运行稳定，污酸处理后出水水质达到GB 26132—2010《硫酸工业污染物排放标准》，实现了危险废物硫化砷渣和一般固体废物中和渣的分离。