重金屬污酸廢水資源化回收方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重金屬污酸廢水資源化回收方法及其裝置，首先通過電滲析過程中陰、陽離子膜的選擇可以很好的將污酸中的酸實現(xiàn)分離，同時重金屬離子仍停留在污酸溶液中，分離出來的酸進入濃縮池酸度達到8%以上，可用于制硫酸工序；處理后的污酸酸度降低到pH值3以上，含重金屬的低酸度廢液利用硫化氫氣體和射流工藝集成技術(shù)能夠快速回收廢液中的有價重金屬，重金屬離子的回收率達95%以上；剩余的低酸低鹽廢水能夠回用于噴淋系統(tǒng)。該方法能夠高效處理重金屬污酸廢水，避免現(xiàn)有技術(shù)采用堿去中和，產(chǎn)生難處理的中和渣形成二次污染，還能做到回收高質(zhì)量的硫酸和重金屬，更重要的是采用的設(shè)備和裝置簡單，操作方便，處理效果好。
【專利說明】重金屬污酸廢水資源化回收方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于重金屬污酸廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重金屬污酸廢水資源化回收方法及裝置?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]國內(nèi)制酸的冶煉煙氣主要來自銅、鎳、鉛、鋅、黃金等金屬的冶煉過程，冶煉煙氣在制硫酸的過程中均使用了濕法凈化工藝，在濕法除塵的空塔、填料塔、動力波以及電除霧過程中均會產(chǎn)生大量的酸性廢水，即為污酸。污酸廢水均為強酸性，污酸中硫酸濃度在 2% -11%之間，同時還含有銅、鉛、萊、鋪、鋅、砷、鎘、銦、鎳、錫、猛、氟、氯等雜質(zhì)；是目前冶煉廠酸性重金屬離子廢水的主要來源。由于污酸酸度和重金屬含量均較高，不能不經(jīng)處理就直接排放，否則造成嚴重的環(huán)境污染，而且其中的酸和有價重金屬也白白損失。目前國內(nèi)處理污酸廢水的方法主要有中和法、硫化法一中和法、中和一鐵鹽共沉淀等方法，但都存在各自的缺陷，而且處理效果不理想。[0003]1、中和沉淀法[0004]在污酸中投加堿中和劑，使污酸中重金屬離子形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而去除，特點是在去除重金屬離子的同時能中和污酸及其混合液。通常采用堿石灰(CaO)、消石灰(Ca(0H)2)、飛灰(石灰粉，CaO)、白云石(Ca0.MgO)等石灰類中和劑，價格低廉，可去除汞以外的重金屬離子，工藝簡單。由于污酸中酸含量高(以硫酸計質(zhì)量分數(shù) 2-11%)，每中和處理I噸污酸大約需消耗30-80kg生石灰，產(chǎn)生60-150kg的中和渣，中和過程中重金屬離子進入中和渣。中和廢渣中含有重金屬離子屬于是危險廢物，由于產(chǎn)生的中和渣量大，廢渣中的重金屬離子品位低(小于1%)，回收經(jīng)濟價值低，通過傳統(tǒng)的火法或者濕法回收成本高，難度大。年產(chǎn)10萬噸鉛的冶煉企業(yè)每年產(chǎn)生的污酸中和渣近5000噸，必須安全處置，否則渣中的重金屬離子容易被浸出造成二次污染。采用中和的方法處理污酸，污酸中的酸和重金屬離子均不能實現(xiàn)回收，且需修建渣場安全處置中和渣。[0005]表1金屬氫氧化物溶度積[0006]
【權(quán)利要求】
1.重金屬污酸廢水資源化回收方法，其特征在于，依次包括以下步驟: 第一步、冶煉過程產(chǎn)生的污酸首先自由沉降脫除懸浮物，再過濾污酸中大于5微米的細小顆粒后進入電滲析裝置； 第二步、電滲析過程中，陰離子膜采用二價陰離子通過性膜，陽離子膜采用一價陽離子通過性膜，在電場力的作用下，污酸中的H+通過陽離子膜進入酸濃縮液，包括SO42' Cl—、F_在內(nèi)的一價和二價陰離子則通過陰離子膜也進入酸濃縮液，而二價及以上價態(tài)的重金屬離子不能通過陽離子膜仍停留在污酸溶液中，包括AsO廣、As043_在內(nèi)的高價陰離子不能通過陰離子膜也停留在污酸溶 液中，從而實現(xiàn)酸和重金屬離子的分離，污酸中的酸度降低到H+濃度不超過0.001mol/L ； 第三步、第二步得到的酸濃縮液用于回收制酸，得到的低酸重金屬液進行硫化沉淀去除重金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污酸廢水資源化回收方法，其特征在于， 第三步所述的硫化沉淀的過程如下:密封的硫化反應(yīng)器上部設(shè)置射流器，硫化反應(yīng)器中的低酸重金屬液通過循環(huán)泵由進液口輸入射流器，同時高速流動的低酸重金屬液產(chǎn)生的負壓使硫化氫氣體由硫化氫氣體發(fā)生器進入射流器的進氣口，低酸重金屬液中的重金屬離子和硫化氫氣體在射流器內(nèi)混合反應(yīng)，生成的硫化物因不溶于酸而沉淀，不溶于酸的硫化氫氣體上升并通過設(shè)置于硫化反應(yīng)器上部的輸出管道返回硫化氫氣體發(fā)生器循環(huán)使用，低酸重金屬液通過循環(huán)泵再次進入射流器繼續(xù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污酸廢水資源化回收方法，其特征在于， 污酸是金屬冶煉過程產(chǎn)生的煙氣在制酸時使用濕法凈化工藝過程中產(chǎn)生的酸性廢水，污Ife中硫Ife質(zhì)量濃度在2% _11*%之間，含有銅、鉛、萊、鋪、鋒、神、鋪、鋼、鎮(zhèn)、錫、猛尚子中的一種或幾種，以及氟、氯、硫酸根和氫離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污酸廢水資源化回收方法，其特征在于， 所述的二價及以上價態(tài)的重金屬離子包括銅、鉛、汞、銻、鋅、砷、鎘、銦、鎳、錫、錳離子中的一種或幾種。
5.與權(quán)利要求1-4任一項所述的重金屬污酸廢水資源化回收方法相適用的裝置，其特征在于，包括初沉池、微過濾器、電滲析裝置、用于儲存酸濃縮液的濃縮池、硫化反應(yīng)器和重金屬處理裝置，所述的電滲析裝置包括分別設(shè)置于相對兩側(cè)的陰極和陽極，以及處于陰極和陽極之間且依次交錯設(shè)置的至少兩塊陽離子膜和至少一塊陰離子膜，最靠近陰極和陽極的離子膜均為陽離子膜并分別與陰極和陽極形成通有極水的兩個極室，陽離子膜和陰離子膜之間交錯形成用于通過酸濃縮液和污酸廢水的交換室，所述的初沉池和微過濾器通過管道依次串聯(lián)并連接電滲析裝置中用于通過污酸廢水的交換室，然后再依次連接硫化反應(yīng)器和重金屬處理裝置，所述的濃縮池通過管道連接電滲析裝置中用于通過酸濃縮液的交換室，然后再連接回濃縮池以形成酸濃縮液交換循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)有兩個輸入口和一個輸出口的原水池，所述的原水池的第一輸入口通過管道連接微過濾器，原水池的輸出口分別通過兩根設(shè)有閥門的管道連接電滲析裝置用于通過污酸廢水的交換室以及硫化反應(yīng)器，原水池的第二輸入口通過管道連接電滲析裝置用于通過污酸廢水的交換室以形成污酸溶液交換循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述的硫化反應(yīng)器包括上部設(shè)有射流器的反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體上設(shè)有用于輸入經(jīng)過電滲析后得到的低酸重金屬液的入液口、射流器上設(shè)有進液口、進氣口和擴散管，進液口通過連接反應(yīng)器本體以輸入進入反應(yīng)器本體的污酸溶液，進氣口連接外部硫化氫氣體發(fā)生器以輸入硫化氫氣體，擴散管將混合反應(yīng)后的產(chǎn)物輸出至反應(yīng)器本體內(nèi)，反應(yīng)器本體上設(shè)有用于排出硫化氫氣體至硫化氫氣體發(fā)生器以循環(huán)利用的排氣口以及輸出反應(yīng)產(chǎn)物的輸出口，輸出口連接至重金屬處理裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的`裝置，其特征在于，所述的重金屬處理裝置包括依次串聯(lián)的壓濾機、清水池和噴淋系統(tǒng)。
【文檔編號】C02F1/469GK103553248SQ201310501529
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】柴立元, 王慶偉, 李青竹, 蔣國民, 楊志輝, 柴承志 申請人:中南大學(xué), 長沙賽恩斯環(huán)?？萍加邢薰?br>