中圖分類號：X781.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）07-0228-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.066

Design of Sulfuric Acid Wastewater Resource Transformation Plan

CHEN Rifan

（Laibin China Tin Smelting Co.，Ltd.，Laibin 5461OO，China）

Abstract：A certain enterprise produces 100m³ of sulfuric acid wastewater containing acid，zinc，fluorine，chlorine and othersubstanceseveryday，andthesulfuricacid wastewaterresiduegeneratedbytheoriginaltreatmentmethoddoesnot meetthe salesandutilizationconditions，resulting incostburdenandpolutionhazards.Adoptingthetechnologyof“first stageneutralizationof limestone powder to produce gypsumfrom sulfuricacid-second stage neutralizationand precipitation oflime torecover zincmetal\"，thesulfuricacid wastewater treatmentsystemistransformed forresourceutilization.The technicalprinciples，process，ndainrenovationcontentsoftherenvationareelaborated，andthebenefitsaretiated. The results showthattherenovation projecthasaninvestmentof7644OOyuan，anannualincome increaseof1.02millon yuan，aninvestmentrecoverycycleof1year，ndcanreducetheoutputof1Oootofwasteresidueperyear，realizingthe resource utilization of sulfuric acid wastewater，which has significant economicand environmental benefits. Keywords： sulfuric acid wastewater; wastewater treatment; resource transformation; process optimization

某企業(yè)鋅系統(tǒng)每天產(chǎn)出硫酸污水約 100m³ ，主要污染物為酸、鋅、氟和氯。目前，采用石灰作為中和劑進(jìn)行中和處理，石灰能夠?qū)⒘蛩嵛鬯械臍埶嶂泻?，沉淀鋅，并將大部分氟化物沉淀脫除。但是，該技術(shù)存在部分缺點(diǎn)。一是中和得到的硫酸污水渣水分含量超過 40% ，不滿足水泥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，無法銷售。二是中和得到的硫酸污水渣鋅含量不到 2% ，沒有回收價(jià)值。目前，石灰中和產(chǎn)出的硫酸污水渣只能堆放處置，給企業(yè)帶來廢渣管理成本和環(huán)境污染隱患。小型試驗(yàn)和初步工業(yè)試驗(yàn)表明，采用“石灰石粉一段中和硫酸產(chǎn)石膏－石灰二段中和沉淀回收鋅金屬”技術(shù)，將硫酸污水渣有效分離為工業(yè)石膏和鋅原料，可以實(shí)現(xiàn)硫酸污水的資源化利用。

1硫酸污水概述

1.1基本特征

硫酸污水主要有4個(gè)基本特征。一是高酸性。硫酸污水的 pH 值通常低于2，具有強(qiáng)腐蝕性。二是重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)高。硫酸污水可能含有鉛、鎘、銅等重金屬離子，這些重金屬對生態(tài)環(huán)境和人體健康有害[1-2]。三是含有有機(jī)污染物。硫酸污水可能含有難以生物降解的有機(jī)物，增加處理的復(fù)雜性。四是鹽分高。部分硫酸污水含有較高濃度的鹽類，影響水處理工藝和水質(zhì)[3。

1.2潛在危害

硫酸污水主要有3個(gè)潛在危害。一是水體污染。硫酸污水直接排放會降低水體的pH值，使水體呈酸性，影響水生生物的生長和繁殖，破壞生態(tài)平衡。二是土壤污染。硫酸污水滲入土壤會導(dǎo)致土壤酸化，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥力，影響農(nóng)作物生長和產(chǎn)量[4-5]。三是健康風(fēng)險(xiǎn)。硫酸污水中的重金屬和有機(jī)污染物可能通過食物鏈進(jìn)入人體，長期攝入可能導(dǎo)致重金屬中毒、肝病、腎病等疾病[6-7]。

1.3處理方法

硫酸污水成分復(fù)雜，危害較大，處理方法主要分為3類。一是物理法。物理法通過沉淀、過濾等方式去除懸浮物和部分污染物，但對酸性和溶解性污染物的去除效果有限。二是化學(xué)法。化學(xué)法采用中和處理，投加氫氧化鈉或氫氧化鈣等堿性物質(zhì)中和酸性成分，并通過沉淀反應(yīng)去除重金屬離子。三是生物法。生物法利用微生物的代謝作用去除有機(jī)物和營養(yǎng)鹽，但需要控制反應(yīng)體系的pH值。

2項(xiàng)目改造的技術(shù)原理

改造前為一段石灰沉淀，改造后采用兩段中和技術(shù)，即“石灰石粉一段中和硫酸產(chǎn)石膏－石灰二段

中和沉淀回收鋅金屬”分步分質(zhì)技術(shù)。

2.1石灰石粉一段中和硫酸產(chǎn)石膏

石灰石粉中和硫酸污水中的硫酸時(shí)，石膏產(chǎn)品的粒度比純度重要，根據(jù)反應(yīng)方程的自由焓變，合理控制石灰石粉加入量，確保石膏產(chǎn)品的純度。為了控制石膏產(chǎn)品粒度，必須控制石膏生成速度。石膏產(chǎn)品水分含量應(yīng)小于 12% ，必須確保產(chǎn)出的石膏產(chǎn)品有較小的比表面積。小試研究和工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)表明，在漿液 pH 值為 3.5～5.0 、溫度為 40～60^°C 、物料停留時(shí)間約為 24h 的條件下，可產(chǎn)出較大顆粒的石膏產(chǎn)品，水分含量不高于 12% 。

2.2石灰二段中和沉淀回收鋅金屬

石灰二段中和沉淀回收鋅，既能將污水中的鋅離子徹底中和，也能脫除污水中大部分氟化物。根據(jù)小型試驗(yàn)結(jié)果，二段渣含鋅量平均值達(dá)到 12% ，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

3項(xiàng)目改造后的工藝流程

項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)改造后，硫酸污水處理的工藝流程如圖1所示。

3.1石灰石粉一段中和硫酸產(chǎn)石膏

將硫酸污水泵送到中間接收池，調(diào)節(jié)中間接收池出口閥門，使硫酸污水以較穩(wěn)定流速進(jìn)入一段中和池，開動(dòng)攪拌機(jī)和蒸汽閥門；將石灰石粉定期裝人專用料倉，經(jīng)可調(diào)速的螺旋給料機(jī)構(gòu)往一段中和池加入石灰石粉；通過分散控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)硫酸污水流速，調(diào)節(jié)石灰石粉加入速度，調(diào)節(jié)蒸汽閥門，確保漿液在 pH 值為 3.0～5.0 、溫度為 40～60^°C 、物料停留時(shí)間為24h 的條件下進(jìn)行連續(xù)中和反應(yīng)，生成石膏；在超聲波液位監(jiān)測器的控制下，間歇啟動(dòng)漿液轉(zhuǎn)移泵，轉(zhuǎn)移部分漿液。

圖1改造后硫酸污水處理工藝流程

漿液進(jìn)入水力旋流器，粒度較小、濃度較低的漿液從溢流管流出，經(jīng)管道流回到一段中和池，粒度較大、濃度較高的漿液從底流管流出，并自流到真空帶式過濾機(jī)；真空帶式過濾機(jī)產(chǎn)出的過濾液經(jīng)管道自流到二段中和反應(yīng)池，以便后續(xù)回收鋅金屬；真空帶式過濾機(jī)上的過濾渣用二段中和壓濾液洗滌后，洗滌液和過濾液一起自流到二段中和反應(yīng)池；濾渣自動(dòng)落入臨時(shí)石膏倉下的專用斗內(nèi)。

3.2石灰二段中和沉淀回收鋅金屬

開動(dòng)二段中和反應(yīng)池的攪拌機(jī)，用現(xiàn)有石灰處理及輸送設(shè)施，將石灰漿液送人二段中和反應(yīng)池，監(jiān)測反應(yīng)池漿液 pH 值， pH 值大于10.5后停止加入石灰漿液；啟動(dòng)漿液輸送轉(zhuǎn)移泵，將二段中和漿液送到壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾分離；壓濾渣掉落至臨時(shí)渣倉，定期返回到回轉(zhuǎn)窯處理，回收鋅金屬；壓濾液小部分用于真空帶式過濾渣的洗滌，大部分經(jīng)現(xiàn)有管道進(jìn)入廢水處理總站。

4主要技術(shù)改造內(nèi)容

將現(xiàn)帶有3臺攪拌機(jī)的方形反應(yīng)池改造為一段中和反應(yīng)池，將帶有1臺攪拌機(jī)的方形反應(yīng)池改造為二段中和反應(yīng)池。在一段中和反應(yīng)池西北角安裝1臺容量 30m³ 的石灰石粉專用料倉及可調(diào)速的螺旋給料機(jī)構(gòu)。

安裝蒸汽管道及蒸汽閥門，新增分散控制系統(tǒng)，在硫酸污水壓濾機(jī)空位處加裝真空帶式過濾機(jī)全套設(shè)施及漿液輸送管道，實(shí)現(xiàn)改向。新增加的水力旋流器溢流液回流到一段中和池管道，帶式過濾機(jī)過濾液自流到二段中和反應(yīng)池管道。二氧化硫解吸處安裝二段中和反應(yīng)池所需的攪拌機(jī)電機(jī)、減速器。二段中和漿液轉(zhuǎn)移泵管道與現(xiàn)有壓濾機(jī)對接。從現(xiàn)有過濾后液儲槽輸送泵接管道至過濾廠房，對帶式過濾渣洗滌。臨時(shí)渣倉建隔離墻。

5效益估算

經(jīng)核算，本項(xiàng)目投資約為76.44萬元。

5.1經(jīng)濟(jì)效益

一是現(xiàn)有工藝生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有硫酸污水渣年生產(chǎn)成本為210萬元。二是技術(shù)改造后的生產(chǎn)成本。改造后，年生產(chǎn)成本為210萬元。三是技術(shù)改造后的產(chǎn)品產(chǎn)值。改造后，年回收產(chǎn)品產(chǎn)值為102萬元。四是技術(shù)改造帶來的年經(jīng)濟(jì)效益。改造前，每年消耗成本210萬元，沒有產(chǎn)品銷售價(jià)值；改造后，每年消耗成本210萬元，回收產(chǎn)品價(jià)值93萬元。經(jīng)計(jì)算，改造前后的經(jīng)濟(jì)效益為102萬元。

5.2環(huán)境效益

項(xiàng)目實(shí)施前，每年產(chǎn)出硫酸污水干渣量為 6000t 折濕渣實(shí)物量 10 000t ，無法對外銷售，形成嚴(yán)重環(huán)境污染隱患。項(xiàng)目實(shí)施后，將原硫酸污水渣分離為工業(yè)石膏和鋅原料，實(shí)現(xiàn)硫酸污水資源化利用，每年減少廢渣產(chǎn)出 10000t ，環(huán)境效益顯著。

6結(jié)論

該企業(yè)每日產(chǎn)出 100m³ 硫酸污水，原處理方式產(chǎn)生的硫酸污水渣不滿足銷售利用條件，帶來成本負(fù)擔(dān)和污染隱患。采用“石灰石粉一段中和硫酸產(chǎn)石膏－石灰二段中和沉淀回收鋅金屬”技術(shù)對硫酸污水處理系統(tǒng)進(jìn)行資源化改造，闡述改造的技術(shù)原理、工藝過程和主要改造內(nèi)容，并進(jìn)行效益估算。硫酸污水資源化技術(shù)改造項(xiàng)目投入資金76.44萬元。與改造前相比，每年增收102萬元，投資回收期為1年，更重要的是將10000t廢渣分離為石膏產(chǎn)品和鋅原料，環(huán)境效益非常顯著。項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)低、回報(bào)高，應(yīng)及早立項(xiàng)實(shí)施。

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