本發(fā)明涉及工業(yè)污水處理技術領域，尤其涉及一種從高砷硫酸污酸分離砷、回收硫酸，并回用廢水的循環(huán)工藝。本發(fā)明方法適用于砷與硫酸含量高的硫酸污酸資源化回用，尤其適用于礦業(yè)冶煉煙氣副產(chǎn)硫酸過程，煙氣洗滌產(chǎn)生的污酸的處理。
技術背景
含硫金屬礦火法冶煉過程，副產(chǎn)煙氣一般用于制硫酸進行綜合利用。但生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高含砷酸性廢水，稱為污酸。其砷含量高達0.5～15g/l、硫酸含量約為3～20％。該污酸的處理工藝包括鈣-鐵鹽聯(lián)合除砷法、硫化物沉淀法、吸附法、萃取法等，其中最成熟的工藝為前兩種。
鈣-鐵鹽聯(lián)合除砷法是利用高砷酸鐵的水不溶性進行砷的分離，由于污酸酸濃度較高，且砷以三價為主，而高砷酸鐵在ph值大于3時沉淀效果較好，因此需要投加大量石灰中和與鐵鹽，并采用空氣氧化三價砷為五價砷。該法消耗大量石灰中和硫酸，不僅造成資源浪費，同時產(chǎn)生大量高鈣砷渣，造成砷資源化利用困難。
硫化物沉淀法是采用可溶性硫化鹽作為沉淀劑，生成不溶性的硫化砷來分離砷。操作過程ph值小于2.5，因此會出現(xiàn)硫化氫副產(chǎn)物。此條件下，排放污水砷的濃度為0.1g/l。在此工藝中，溢出硫化氫可采用氫氧化鈉回收，因此大量硫酸實際間接被中和。同時，因硫化氫為劇毒性氣體，現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣。
其它處理技術，如吸附法、萃取法、電化學氧化法等，雖可以有效去除溶液中砷，但對于硫酸濃度較高的污酸來說，過低的ph值將導致去除效率極低，因此必須進行中和預處理。這些方法除不能回收硫酸，也導致大量雜質(zhì)離子的引入，不能實現(xiàn)污酸的綜合利用循環(huán)。
因此，必須尋找新的除砷技術工藝，不僅能夠有效分離污酸中的砷，同時可以回收硫酸，避免堿的中和，最終實現(xiàn)廢水回用的閉路循環(huán)。
技術實現(xiàn)要素：
本專利的目的是針對現(xiàn)有技術堿消耗大、砷渣量大、酸不能回收的問題，提出一種電化學除砷與擴散滲析回收酸有機結合的技術工藝，實現(xiàn)污酸的資源化回用。所述的污酸為冶煉煙氣副產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的酸性含砷廢水，所述的污酸中砷的含量為0.5～15g/l，硫酸質(zhì)量百分濃度為3％～20％。
本發(fā)明的技術思路是：利用擴散滲析回收硫酸，從而降低污酸中酸含量；利用含鐵金屬為陽極電解污酸，將亞砷氧化為高價態(tài)，并與陽極溶解的三價鐵生成砷酸鐵沉淀；將分離砷和硫酸的電解液返回煙氣制硫酸系統(tǒng)，重新洗滌煙氣，實現(xiàn)污酸廢水的循環(huán)回用。
本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)其發(fā)明目的。
一種含砷硫酸污酸的凈化回用工藝，包括如下步驟：
(1)煙氣制硫酸系統(tǒng)中排放的硫酸污酸經(jīng)過過濾裝置，除去懸浮顆粒物；
所述的去除懸浮顆粒方法也可通過重力沉降法、離心分離法等。
(2)過濾后的污酸流入擴散滲析器的滲析室，補充純水做為接受液流入擴散室，將污酸中硫酸濃度降至3％以下，排出的接受液作為回收硫酸。
所述的擴散滲析器使用的膜為陰離子交換膜，膜的類型可以為均相膜或異相膜，膜材料可以為聚砜類、苯醚、聚氟乙烯類等。
所述的流入擴散滲析器的污酸與純水的流量之比為10～0.1。
所述的擴散滲析的操作方式可以為逆流，也可以為順流。
所述的從擴散滲析器滲析室排出的污酸硫酸濃度降至0.5～3％，ph值為0.5～5.0，排出的接收液砷濃度小于100mg/l。
(3)經(jīng)過滲析器處理的污酸廢液作為電解液進入電解槽陽極室，以鐵或鐵鋁合金為陽極材料進行電解，將亞砷氧化為高價砷，鐵陽極的消耗生成三價鐵離子，與高價砷生成高砷酸鐵沉淀。
所述的電解過程陽極有效面積與電解液有效體積之比(a/v值)為0.1～20m2/m3；電流密度為5～1000ma/cm2；電解時間為0.1～10小時。
所述的電解槽陽極室與陰極室不用隔開，也可以用陰離子膜隔開。
所述的電解槽陽極材料為鐵、鐵合金、不銹鋼等。陰極材料為鐵、鐵鋁合金、不銹鋼、石墨、鎳、銅等。
(4)電解液經(jīng)過過濾裝置，將高砷鐵沉淀過濾，作為砷渣排出。
所述的分離高砷鐵沉淀方法也可通過重力沉降法、離心分離法等。
(5)來自(4)的濾液送至煙氣制硫酸系統(tǒng)進行煙氣洗滌，完成一個凈化循環(huán)周期。
本發(fā)明核心為：采用擴散滲析降低酸濃度，為電解除砷提供較高ph條件，鐵陽極氧化砷并補充鐵源，實現(xiàn)砷的沉淀分離，電解液循環(huán)重新吸收酸與砷，為擴散滲析操作提供硫酸濃度差。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述的一種含砷硫酸污酸的凈化回用工藝的基本流程說明書
具體實施方法
下面申請人將結合具體的實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。
實施實例1：
實驗室配水，初始硫酸濃度為10％，砷含量為1g/l。將配好的含砷酸液通入擴散滲析器，純水作為接受液，流量比為1∶1，排出的含砷酸液砷含量為0.98g/l，硫酸濃度2.5％，ph為1.2。排出的接受液中硫酸濃度7.5％，砷含量為5mg/l。將滲析器排出的含砷酸液加入電解槽中，鐵為陽極，石墨為陰極，a/v值為1m2/m3，電流密度100ma/cm2，電解2小時，過濾電解液，濾后的含砷酸液中砷濃度為0.2g/l(砷去除率為80％)，硫酸濃度為2.2％(酸回收率為78％)，鐵濃度為490mg/l。
實施實例2：
將實例1中最終廢液取出，加入濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸濃度至10％，加入砷酸鈉調(diào)節(jié)砷濃度為1g/l，此時鐵濃度為450mg/l。將配好的含砷酸液通入擴散滲析器，純水作為接受液，流量比為1∶1，排出的含砷酸液砷含量為0.96g/l，鐵濃度為440mg/l，硫酸濃度2.4％，ph為1.6。排出的接受液中硫酸濃度7.8％，砷含量為5.2mg/l，鐵含量為0.5mg/l。將滲析器排出的含砷酸液加入電解槽中，鐵為陽極，石墨為陰極，a/v值為1m2/m3，電流密度50ma/cm2，電解2小時，過濾電解液，濾后的含砷酸液中砷濃度為0.15g/l(砷去除率為85％)，硫酸濃度為2.1％(酸回收率為79％)，鐵濃度為484mg/l。
實施實例3：
以河南省某鉛鋅冶煉廠污酸為樣品，其中砷含量為2.53g/l，硫酸濃度為5％，鐵濃度為71mg/l。將污酸采用g3砂芯過濾器過濾，去除懸浮顆粒物，然后通入擴散滲析器，純水作為接受液，流量比為1∶0.8，排出的污液砷含量為2.48g/l，鐵濃度為69mg/l，硫酸濃度2.6％，ph為1.2。排出的接受液中硫酸濃度3.2％，砷含量為7.3mg/l，鐵含量為0.1mg/l。將滲析器排出的污酸液加入電解槽中，鐵為陽極，石墨為陰極，a/v值為2m2/m3，電流密度100ma/cm2，電解1.5小時，過濾電解液，濾后的污酸中砷濃度為0.23g/l(砷去除率為91％)，硫酸濃度為2.1％(酸回收率為58％)，鐵濃度為638mg/l。
實施實例4：
以河南省某鉛鋅冶煉廠污酸為樣品，其中砷含量為2.81g/l，硫酸濃度為8％，鐵濃度為104mg/l。將污酸采用g3砂芯過濾器過濾，去除懸浮顆粒物，然后通入擴散滲析器，純水作為接受液，流量比為1∶1.5，排出的污液砷含量為2.74g/l，鐵濃度為97mg/l，硫酸濃度2.3％，ph為1.4。排出的接受液中硫酸濃度3.9％，砷含量為4.5mg/l，鐵含量為0.1mg/l。將滲析器排出的污酸液加入電解槽中，鐵為陽極，石墨為陰極，a/v值為2m2/m3，電流密度100ma/cm2，電解1.5小時，過濾電解液，濾后的污酸中砷濃度為0.21g/l(砷去除率為92.5％)，硫酸濃度為2.2％(酸回收率為73％)，鐵濃度為567mg/l。
實施實例5：
將實例4中最終廢液取出，加入濃硫酸調(diào)節(jié)硫酸濃度至10％，加入砷酸鈉調(diào)節(jié)砷濃度為8g/l，此時鐵濃度為552mg/l。將配好的含砷酸液通入擴散滲析器，純水作為接受液，流量比為1∶1.5，排出的含砷酸液砷含量為7.9g/l，鐵濃度為546mg/l，硫酸濃度2.4％，ph為1.5。排出的接受液中硫酸濃度5.0％，砷含量為9.8mg/l，鐵含量為0.8mg/l。將滲析器排出的含砷酸液加入電解槽中，鐵為陽極，石墨為陰極，a/v值為1m2/m3，電流密度50ma/cm2，電解2小時，過濾電解液，濾后的含砷酸液中砷濃度為0.18g/l(砷去除率為98％)，硫酸濃度為2.2％(酸回收率為78％)，鐵濃度為675mg/l。