山东铝合金产业酸洗废水处理设备成功案例

本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种工业酸性废水处理工艺。主要包括如下步骤：(1)酸性废水经多段纳滤系统进行酸过滤，得到截留水流和渗透流;(2)将步骤(1)所得截留水流进行高密度污泥工艺处理;(3)步骤(1)所得渗透流使用碱性材料中和后进行排放。本发明显著地改善了酸性废水处理工艺操作的整体经济性，极大地减低了化学处理和分离系统的体积和石灰和酸的用量，把石膏污泥量或者处理和排放有危害废物的残留物减少到小。

本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种工业酸性废水处理工艺。

背景技术

酸性岩排水(ARD)以及采用传统湿法冶金生产金属、贵金属时产生的废酸排放是采矿工业的两个主要酸性废水的来源。

在酸性岩排水中，酸性废水通常是由黄铁矿的氧化产生的，如下所示：

黄铁矿被氧气氧化：

铁离子的氧化：

铁离子生成的黄铁矿氧化：

由酸性岩排水产生的废水，通常是用传统的低密度泥浆法(LDS)的石灰工艺处理，石灰浆用来中和酸性物质，随后这些混合物沉淀、澄清，后上层的清液被排放。

在湿法冶金工艺中，主要的酸性废水通常是由下面的操作产生的：

 (1)使用酸从粉粹的矿石中溶解出金属的堆积浸出法，会产生一种杂质金属流;

 (2)使用有机溶液，从杂质金属溶解到有机相，选择性地提取目标金属的溶剂萃取法(SX)，然后使用强酸从有机相中剥离出目标金属，产生强电解质或者浓缩金属溶液;

 (3)采用电解质(电解冶金法)生产或化学沉淀法，从浓缩的金属溶液中生产纯金属或者金属化合物。

其中，在溶剂萃取(SX)工艺操作中，会产生一股低金属含量、数量可观的残留酸以及微量有机物的残液，这股残液通常用石灰中和其酸性，然后沉淀出金属，后满足环保条例要求的污水被排放掉。在电解(电解沉积)生产操作中，需要不断地释放掉一定比例的电解库存，防止来自主浸出液的污染集聚，以保持金属产品的纯度;产生的释放流通常是用以下几种方式“处置”：(i). 添加到主喂入流给 SX 通路中，所需金属会被回收并再次送回至电解操作;(ii). 直接送回到浸出通路中，并通过更长的路径回收。(iii). 在作为污水处理之前，对金属的回收及酸中和废水送入清除气流。

现有常用酸性废水处理采用化学(石灰)处理法，一般是低密度污泥(LDS)工艺，涉及一系列复杂的沉淀和分离过程，不仅设备和操作价格昂贵，还会产生大量的石膏(硫酸钙)，必须妥善处置，更为重要的是，在把废水处理到可以排放的标准时，并不能有效地降低重金属含量;且大量酸性废水常常消耗大量石灰，直接影响了资本和运营成本。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种节能环保、有效降低成本的工业酸性废水处理工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种工业酸性废水处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：

 (1)酸性废水经多段纳滤系统进行酸过滤，得到截留水流和渗透流;

 (2)将步骤(1)所得截留水流进行高密度污泥工艺处理;

 (3)步骤(1)所得渗透流使用碱性材料中和后进行排放。

进一步的，为除去酸性废水中的悬浮固体，在步骤(1)所述的纳滤系统过滤前先将酸性废水进行预过滤，所述预过滤采用微滤或超滤系统，所用过滤膜的材质为聚砜，聚醚砜或聚偏二氟乙烯，喂入压力<10 bar，水的回收率为高于90%，能够过滤掉粒径为0.01 - 0.1μm的微粒子，用于分离并减少酸性废水中悬浮固体的含量，预过滤后的酸性废水浊度达到< 1 NTU，这样可以大大减小后续工艺中纳滤膜结垢的问题。

进一步的，步骤(1)所述的多段纳滤系统包括段纳滤系统和第二段纳滤系统，所述段纳滤系统由若干以串联方式连接的标准单元室组成，每个标准单元室内装有6-10个标准的直径尺寸为8"的耐酸纳滤膜单元模块，酸性废水在喂入压力为20 - 60 bar，温度<60 ℃时进入标准单元室，水和酸扩散通过纳滤膜，产生出一个相对而言金属杂质含量较低的渗透流，而多价金属阳离子和阴离子或被纳滤膜截留，或是因为静电排斥机制被反射截留，纳滤膜表面有电荷，液体混合后的 pH 决定了电荷为正电荷或是负电荷，当含有金属离子的溶液流过纳滤膜表面的时候，由于溶液本身带有一种静电荷，因此，纳滤膜会截留溶液中离子型金属杂质。纳滤膜对金属离子的截留指的是这些金属离子不允许被通过，会形成一股含丰富金属杂质的截留水流。本发明所述的多段纳滤系统对水的回收率为70% -80%，即对于每一立方米的酸性废水喂入处理后，将产生 0.2 - 0.3 立方米的截留水流。第二段纳滤系统与段纳滤系统类似，有若干连接的标准单元室组成，第二段纳滤系统标准单元室的数量小于段纳滤系统标准单元室的数量，所述第二段纳滤系统进一步处理从段纳滤系统送来的渗透流，以降低水中杂质的数量到可以直接排放到附近水源的水平。

湿法冶金工艺中的产生的酸性废水，经步骤(1)的段纳滤系统处理后所得渗透流可用于稀释废电解液，稀释后的废电解液通过第二段纳滤系统进行处理;

或者，湿法冶金工艺中的产生的酸性废水，经步骤(1)的段纳滤系统所得渗透流的一部分可以进行再循环进入湿法冶金的浸出工艺回路中用作水和酸的混合。

步骤(2)所述的高密度污泥工艺是将步骤(1)中段纳滤系统所得的截留水流用Ca(OH)2质量分数为 20% - 30%的石灰泥浆中和酸，同时可用作化学沉淀剂 ，这样可以在处置或排放到周围环境之前，有效地处理酸性水流。

为了进一步增加水的产量或者回收率，以及达到零液体排放，经步骤(2)所述的高密度污泥工艺系统处理后排放的水经电渗析与盐结晶方法结合处理，以提高水的回收，并析出NaCl晶体，NaCl晶体能够用于补偿整体处理系统的运营成本。

步骤(3)所述碱性材料为强碱材料，如质量浓度为25%的NaOH溶液或20%的石灰泥浆，渗透流进行中和后排放到附近的水源。

本发明的有益效果是：本发明使用化学性质稳定的纳滤膜，直接处理酸性废水，然后再用高密度污泥工艺处理，具有以下*优势：(i). 钠滤技术回收酸性废水中的酸和水，分离并浓缩渗透流中的贵金属成份;(ii).渗透流中含有可回收的酸和水，可以送回到金属浸出工艺流程中，以降低整体工艺中酸和水的补充需要以及石灰消耗;含有浓缩贵金属的截留水流被送到高密度污泥处理工艺中，以中和残留的酸，沉淀重金属和硫酸盐含量，终排放到环境中或回送到金属浸出工艺之中;(iii). 与低密度污泥处理工艺相比，高密度污泥处理工艺降低整体石灰和絮凝剂(化学试剂)的使用量，并降低了总体维护成本;(iv). 截留水流体积少但具有较高的酸和金属浓度，可以与来自堆浸工艺回路的浸出液混合，送回至试剂回收工艺回路中，并将金属回收;使用纳滤和高密度污泥工艺显著地改善了酸性废水处理工艺操作的整体经济性，极大地减低了化学处理和分离系统的体积、石灰和酸的用量，把石膏污泥量或者处理和排放有危害废物的残留物减少到小。