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        淺談降低銅冶煉生產(chǎn)過(guò)程廢水處理成本的措施

        2019-05-23 08:06:56王文斌
        銅業(yè)工程 2019年2期
        關(guān)鍵詞:廢酸制酸廢水處理

        顧 瑞,王文斌

        (金隆銅業(yè)有限公司,安徽 銅陵 244021)

        關(guān)健詞:銅冶煉;廢酸;廢水;新水;處理成本

        1 引言

        金隆銅業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱金?。┳鳛橐患掖笮豌~冶煉企業(yè),目前已形成陰極銅450kt/a,硫酸1200 kt/a的生產(chǎn)規(guī)模[1],銅冶煉及冶煉煙氣制酸生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢酸、廢水。近年來(lái),隨著環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻,金隆加大環(huán)保投入,對(duì)全廠進(jìn)行清污分流,先后增設(shè)了路面沖洗系統(tǒng)、場(chǎng)面雨水收集系統(tǒng)、初期雨水處理系統(tǒng)、電化學(xué)廢水深度處理系統(tǒng)。但巨大的廢水處理量,大大增加了公司的生產(chǎn)成本。經(jīng)統(tǒng)計(jì),2016年經(jīng)處理后外排廢水量近3500 m3/d。為減少?gòu)U水處理量,降低廢水處理成本,金隆公司積極梳理、排查生產(chǎn)流程中用水及廢水產(chǎn)生情況,通過(guò)采取工藝流程優(yōu)化、廢水合理利用等措施,在節(jié)水、降低廢水處理成本方面取得顯著成果。

        2 現(xiàn)狀分析與優(yōu)化改進(jìn)

        梳理、排查生產(chǎn)過(guò)程中主要廢酸、廢水的來(lái)源情況及新水使用情況。主要廢水來(lái)源見(jiàn)表1。

        表1 廢水水質(zhì)及水量情況 mg/L

        2.1 優(yōu)化工藝,減少?gòu)U酸廢水量

        針對(duì)主要廢水來(lái)源,通過(guò)優(yōu)化工藝控制、調(diào)整參數(shù),逐步降低廢水產(chǎn)生量,具體措施如下:

        (1)銅冶煉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣含有高濃度的二氧化硫,一般用于制取硫酸。由于煙氣中含有大量的銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì),對(duì)硫酸產(chǎn)品品質(zhì)及制酸設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。制酸前,需對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌凈化,保證送往制酸系統(tǒng)的煙氣中塵、氟等雜質(zhì)含量在合理的指標(biāo)范圍內(nèi)[2]。在煙氣洗滌凈化過(guò)程中,SO3、銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)進(jìn)入洗滌循環(huán)酸中,且逐漸富集,濃度不斷提高。為保證煙氣的洗滌效果,需要引出部分循環(huán)稀酸,補(bǔ)充部分新水,降低洗滌循環(huán)酸濃度。引出的廢酸中酸度較高,銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)含量較高,且受前端工序影響雜質(zhì)含量存在波動(dòng)。通過(guò)循環(huán)酸成分分析指標(biāo),及時(shí)調(diào)整凈化系統(tǒng)新水補(bǔ)水量,控制循環(huán)酸中H2SO4、Cu、As、Zn、F的雜質(zhì)元素在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。在不影響煙氣凈化指標(biāo)的前提下,逐步降低凈化系統(tǒng)新水補(bǔ)水量,以達(dá)到降低廢酸產(chǎn)生量的目的。通過(guò)逐步調(diào)整,煙氣凈化工序新水用量減少,廢酸引出量大大降低。同步跟蹤制酸系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)出口煙氣凈化指標(biāo)無(wú)明顯變化,均在合理范圍內(nèi)[3]。

        (2)銅冶煉環(huán)集脫硫系統(tǒng)及煙氣制酸尾氣脫硫系統(tǒng)均采用鎂法脫硫工藝,為保證脫硫系統(tǒng)循環(huán)液中離子濃度及水平衡[4],環(huán)集脫硫系統(tǒng)及煙氣制酸尾氣脫硫系統(tǒng)均需引出部分循環(huán)液至廢水處理工序處理,引出循環(huán)液濃度偏低、引出量較大。通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)脫硫系統(tǒng)固液分離池底流引出管線,提高濃密機(jī)底流漿液濃度。另,在此基礎(chǔ)上逐步降低環(huán)集脫硫系統(tǒng)循環(huán)液引出量,并觀察、跟蹤降低循環(huán)液引出量,是否影響脫硫尾排指標(biāo),以及脫硫循環(huán)液是否存在亞硫酸鎂結(jié)晶現(xiàn)象。通過(guò)摸索、調(diào)整,在不影響脫硫系統(tǒng)煙氣SO2脫除效率及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,脫硫循環(huán)液引出量大幅降低。

        (3)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程管理,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)清理工作以清掃為主,極力避免使用新水進(jìn)行場(chǎng)面沖洗、設(shè)備清理及長(zhǎng)流水等現(xiàn)象,減少清洗廢水的產(chǎn)生。

        2.2 回用部分清潔廢水,減少?gòu)U水量

        根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中用水需求的不同,通過(guò)優(yōu)化工藝流程,合理回收部分清潔廢水,用于對(duì)用水水質(zhì)要求不高的環(huán)節(jié)。具體措施如下:

        (1)制酸煙氣凈化工序稀酸循環(huán)泵軸密封水流入?yún)^(qū)域場(chǎng)面地坑后,混入凈化工序引出廢酸中,增加廢酸產(chǎn)生量。通過(guò)在煙氣凈化工序區(qū)域內(nèi)新增一收集地坑,收集凈化區(qū)域稀酸泵軸封水等清潔廢水,再通過(guò)泵輸送至二級(jí)動(dòng)力波洗滌塔(DWII),作為凈化系統(tǒng)補(bǔ)水,取代部分新水,每天可節(jié)約新水用量約100m3/d;同時(shí)減少?gòu)U酸量約100m3/d。

        (2)制酸干吸區(qū)域收集的場(chǎng)面廢水呈酸性,雜質(zhì)含量低。通過(guò)管線優(yōu)化,將該部分酸性廢水輸送至煙氣凈化工序二級(jí)動(dòng)力波洗滌塔,作為凈化系統(tǒng)補(bǔ)水,取代部分新水。減少酸性廢水處理量的同時(shí),達(dá)到了節(jié)約新水的目的。

        (3)廢酸廢水處理過(guò)程中需添加石灰乳、硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁等藥劑,藥劑的溶解消耗大量新水,增加外排廢水量。通過(guò)增設(shè)泵及管線,將中和工序出口廢水回用于硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁、PAM等藥劑的溶解,減少新水用量。

        2.3 優(yōu)化工藝流程及控制,降低廢水處理成本

        利用現(xiàn)有廢水處理設(shè)施,根據(jù)廢水來(lái)源及性質(zhì)的不同,合理分配,采用不同的處理工藝流程,優(yōu)化后廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

        圖 1 優(yōu)化后廢水處理工藝流程

        (1)廢酸原液,硫酸煙氣凈化工序引出廢酸,H2SO4濃度較高,成分復(fù)雜,Cu、As、Zn、Pb、F等有害重金屬含量較高,處理難度大,處理工藝流程長(zhǎng)。采用經(jīng)硫化→石膏→中和→除氟→電化學(xué)的處理流程。

        (2)脫硫引出液,鎂法脫硫系統(tǒng)引出循環(huán)液,呈堿性,Cu、As等重金屬含量相對(duì)較低,但Mg2+、SO3

        2-離子濃度較高;與電解車間、酸庫(kù)區(qū)域所產(chǎn)生的酸性場(chǎng)面廢水,在中和3系統(tǒng)混合處理后,再進(jìn)入電化學(xué)深度處理。

        (3)場(chǎng)面水,指廠區(qū)各區(qū)域地坑收集水,含有少量Cu、As等重金屬。各區(qū)域地坑水泵送至3#場(chǎng)面水池匯集混合后,在中和4系統(tǒng)通過(guò)添加硫酸亞鐵、電石渣漿液,經(jīng)曝氣氧化、絮凝沉降,脫除其中的Cu、AS、F后,再進(jìn)入電化學(xué)深度處理。

        (4)廢水中和處理工藝所采用的電石渣+Fe2SO4化學(xué)沉淀法,藥劑投加很難隨水質(zhì)波動(dòng)而及時(shí)調(diào)整,藥劑需過(guò)量添加。系統(tǒng)進(jìn)口廢水所含重金屬濃度變化、或藥劑添加量不足,均可能導(dǎo)致排水波動(dòng),甚至不達(dá)標(biāo)。不同來(lái)源的廢水經(jīng)過(guò)不同的工藝流程初步處理后,其中絕大部分的Cu、As、Pb等重金屬離子已被脫除,再通過(guò)電化學(xué)廢水深度處理,保證外排廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[6]。由于電化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)口廢水重金屬濃度較低,對(duì)電化學(xué)系統(tǒng)硅整流控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,降低電化學(xué)廢水深度處理系統(tǒng)電耗、極板消耗。

        (5)通過(guò)中和廢水處理工序廢水硫化物化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)對(duì)比,確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)氧化泵氧化效果,停運(yùn)部分氧化設(shè)備后,節(jié)省了大量的電耗,而且排水指標(biāo)仍遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定指標(biāo)。停運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備總功率約206 kW。

        3 節(jié)水、降本效益測(cè)算

        通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程廢水產(chǎn)生、新水使用情況的梳理、排查,加強(qiáng)操作管理,并采取一系列優(yōu)化改進(jìn)措施。在節(jié)約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面,取得顯著成果。

        (1)對(duì)比2016年,2017年全年新水用量減少約1155000t;

        (2)煙氣凈化工序廢酸引出量大幅降低,相比2017年初,每天廢酸處理量減少500m3;

        (3)廢水處理工序外排廢水量大幅下降,相比2017年初,每日外排廢水量減少1500m3;

        (4)電化學(xué)電耗、鐵極板消耗大幅降低,電化學(xué)廢水處理成本降低約1.5元/m3;

        (5)經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算,見(jiàn)表 2。

        表2 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算(按照全年350d計(jì)算)

        4 結(jié)語(yǔ)

        針對(duì)生產(chǎn)廢水處理量大、處理成本高的現(xiàn)狀,通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程廢水產(chǎn)生、新水使用情況的梳理、排查,通過(guò)加強(qiáng)操作管理、合理分配廢水處理工藝流程、優(yōu)化工藝控制參數(shù)、回收利用清潔廢水,實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用等一系列優(yōu)化改進(jìn)措施,在節(jié)約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面,取得顯著成果。為排水指標(biāo)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供了保障,環(huán)保效益顯著。

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