冶煉廢水藥劑法除鉈技術(shù)
鉈是一種重金屬，是目前毒性及危害性最大的元素之一，具有生物蓄積性，其毒性極高，吸入、口服都會(huì)引發(fā)急性中毒，還會(huì)通過(guò)皮膚吸收。鉈在自然環(huán)境中含量很低，是一種伴生元素，常出現(xiàn)于冶煉企業(yè)的工業(yè)廢水中。由于冶煉企業(yè)常年對(duì)礦石進(jìn)行冶煉，導(dǎo)致鉈極易在冶煉廠的工業(yè)廢水中富集。如果對(duì)鉈污染的重視程度不夠，工業(yè)廢水亂排，含鉈廢水一旦進(jìn)入自然水體將會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的污染。近年來(lái)涉鉈環(huán)境污染事件多發(fā)，對(duì)人民群眾的飲水安全造成了一定影響。長(zhǎng)沙華時(shí)捷環(huán)?？萍及l(fā)展股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱華時(shí)捷環(huán)保)開發(fā)了一種采用藥劑處理工業(yè)廢水中鉈的新工藝，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，廢水中鉈的去除效果良好，為今后鉈污染的治理提供了新的方法。
1、除鉈技術(shù)原理
除鉈藥劑是水溶性的高分子聚合物(多效復(fù)合鈉鹽)，主要是通過(guò)兩步物理化學(xué)過(guò)程對(duì)廢水中的鉈進(jìn)行深度處理，首先藥劑將TI氧化為TP+，TP3+和廢水中的OH形成TI(OH)3膠體物質(zhì)，再被藥劑在反應(yīng)過(guò)程中形成的一種具有高效吸附作用的物質(zhì)進(jìn)行吸附，形成穩(wěn)定的沉淀物從廢水中分離，使鉈得以深度去除。
2、除鉈藥劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
2.1 云南某冶煉企業(yè)工業(yè)廢水除鉈
2.1.1 應(yīng)用背景及現(xiàn)場(chǎng)工藝條件
云南某冶煉企業(yè)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)主要處理該企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的污酸污水及綜合廢水。現(xiàn)有污酸污水經(jīng)中和預(yù)處理、沉淀分離后排入綜合廢水處理系統(tǒng)。綜合廢水經(jīng)“中和+沉淀+電化學(xué)”工藝處理后，能穩(wěn)定滿足GB25466-2010《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放要求，但其中所含有的鉈未經(jīng)有效處理，與GB31573-2015《無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的p(Tl)≤0.005mg/L相差較遠(yuǎn)，需要進(jìn)行提質(zhì)改造，增加除鉈工藝段。增加除鉈工藝段后的廢水處理工藝流程見圖1。
廢水除鉈工藝段是在現(xiàn)有廢水處理工藝流程上增加的一段除鉈藥劑反應(yīng)，其余工藝段維持不變，不需對(duì)現(xiàn)有工藝流程主體進(jìn)行大規(guī)模改造，且除鉈工藝操作簡(jiǎn)單易行。綜合廢水首先經(jīng)過(guò)兩段石灰中和，控制pH值在11左右，然后進(jìn)入濃密機(jī)進(jìn)行泥水分離，除去大部分重金屬離子。在濃密機(jī)出水溢流堰中加入除鉈藥劑進(jìn)行反應(yīng)后，廢水進(jìn)入中間水池，然后再進(jìn)入電化學(xué)處理系統(tǒng)進(jìn)行深度除鉈及重金屬。電化學(xué)反應(yīng)的出水進(jìn)行曝氣氧化，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行絮凝沉淀，最終出水進(jìn)入回用水池供廠區(qū)生產(chǎn)回用。
2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
為了考察除鉈藥劑的用量及除鉈效果，2018年12月15日至2019年1月15日在該企業(yè)開展了連續(xù)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)不斷的工藝調(diào)整，在2019年1月8-14日連續(xù)7天取水樣送至第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)測(cè)定出水的鉈含量，實(shí)現(xiàn)了出水鉈穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，數(shù)據(jù)見表1。
由表1可見：綜合廢水處理系統(tǒng)增加除鉈工藝段后，廢水中的p(Tl)由處理前的約0.04mg/L下降到0.00004mg/L左右，鉈平均去除率為99.90%。
2019年1月8-14日綜合廢水處理系統(tǒng)共處理廢水8260m3，除鉈藥劑用量為400kg，平均用量為0.0484kg/m3。
通過(guò)在該冶煉企業(yè)開展綜合廢水處理系統(tǒng)除鉈工業(yè)化試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：
1)華時(shí)捷環(huán)保自主研發(fā)的除鉈藥劑對(duì)該企業(yè)廢水中的鉈有很好的去除效果，經(jīng)過(guò)除鉈工藝處理后，出水的鉈含量遠(yuǎn)低于GB31573-2015規(guī)定的污染物排放限值0.005mg/L，且鉈去除率達(dá)99.9%以上，說(shuō)明該除鉈工藝是可行的。
2)在現(xiàn)有水處理工藝不變的前提下，只需新增除鉈藥劑進(jìn)行深度除鉈，改造投資較少，操作簡(jiǎn)單，能保證最終出水鉈含量穩(wěn)定達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。除鉈藥劑平均用量?jī)H為0.05~0.1kg/m3,遠(yuǎn)低于市場(chǎng)其他處理工藝的藥劑使用量。
3)該工藝試驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)開展了30d，每天都采集水樣進(jìn)行分析，所取水樣基本代表了企業(yè)日常生產(chǎn)過(guò)程中各類工況的水質(zhì)情況，因此試驗(yàn)所確定的反應(yīng)體系的pH值、除鉈藥劑加入量、反應(yīng)停留時(shí)間等工藝參數(shù)，均可為后續(xù)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。
3.2 四川某冶煉企業(yè)工業(yè)廢水除鉈
3.2.1 應(yīng)用背景及現(xiàn)場(chǎng)工藝條件
四川某冶煉企業(yè)現(xiàn)有廢水處理車間主要處理企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的綜合廢水，排放水中的鉛、鋅等重金屬濃度不能穩(wěn)定達(dá)到GB25466-2010規(guī)定的特別排放限值要求，鉈含量不能穩(wěn)定達(dá)到GB31573-2015規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)p(Tl)≤0.005mg/L。
綜合廢水水質(zhì)條件見表2。
針對(duì)該企業(yè)工業(yè)廢水的處理現(xiàn)狀，采用華時(shí)捷自主研發(fā)的除鉈藥劑及重金屬捕捉劑對(duì)綜合廢水開展除鉈等重金屬工業(yè)化試驗(yàn)。廢水處理工藝流程見圖2。
該企業(yè)的廢水處理主體工藝不變，主要工藝變動(dòng)為采用除鉈藥劑與重金屬捕捉劑替代原有的生物制劑。綜合廢水先在一段反應(yīng)池內(nèi)用石灰調(diào)節(jié)pH值至11，同時(shí)投加除鉈藥劑和重金屬捕捉劑進(jìn)行反應(yīng)，加入陰離子聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑進(jìn)行絮凝沉淀。反應(yīng)后的漿液送入壓濾機(jī)壓濾，壓濾液進(jìn)入二段反應(yīng)池再次進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的漿液送入壓濾機(jī)進(jìn)行二次壓濾。二次壓濾后的清液回調(diào)pH值后進(jìn)入澄清池，經(jīng)澄清池沉淀后達(dá)標(biāo)排放。
3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果
2019年3月12-16日，華時(shí)捷環(huán)保技術(shù)人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)配合生產(chǎn)工序開展了為期5天的除鉈試驗(yàn)，分別對(duì)廢水處理系統(tǒng)的進(jìn)水、一段出水和二段出水的鉈、鉛、鋅、砷、鎘含量進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)定結(jié)果見表3。
由表3可見：該企業(yè)在綜合廢水處理系統(tǒng)的一段和二段反應(yīng)池投加除鉈藥劑和重金屬捕捉劑進(jìn)行反應(yīng)，廢水中的p(Tl)由處理前的2.6~8.9mg/L下降到0.003mg/L以下，低于特別排放限值0.005mg/L；p(Pb)由處理前的0.03~0.46mg/L下降到0.015mg/L以下，低于特別排放限值0.2mg/L；p(Zn)由處理前的1.3~6.4mg/L下降到0.23mg/L以下，低于特別排放限值1mg/L；p(As)由處理前的約0.40mg/L下降到0.05mg/L以下，低于特別排放限值0.1mg/L；p(Cd)由處理前的7.6~43.4mg/L下降到0.01mg/L以下，低于特別排放限值0.02mg/L，鉈、鉛、鋅、砷、鎘的平均去除率分別為99.95%，94.91%，97.47%，92.92%，99.95%，對(duì)鉈、鉛、鋅、砷和鎘的去除效果顯著。
通過(guò)在該冶煉企業(yè)開展工業(yè)廢水除鉈等重金屬的試驗(yàn)，可以得出：
1)華時(shí)捷環(huán)保自主研發(fā)的除鉈藥劑及重金屬捕捉劑對(duì)冶煉生產(chǎn)廢水中的鉈與其他重金屬有很好的去除效果，廢水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理，鉈含量低于GB31573-2015規(guī)定的特別排放限值，鉛、鋅、砷和鎘低于GB25466-2010規(guī)定的水污染物特別排放限值，說(shuō)明該技術(shù)路線是可行的。
2)根據(jù)最優(yōu)試驗(yàn)條件，可以確定廢水除鉈及其他重金屬的工藝操作參數(shù),廢水處理采用兩級(jí)“石灰+除鉈藥劑+重金屬捕捉劑+PAM絮凝劑”工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中切實(shí)可行，且保留現(xiàn)場(chǎng)主體工藝不變可以有效節(jié)約成本。
4、結(jié)語(yǔ)
華時(shí)捷環(huán)保針對(duì)不同鉈濃度的冶煉廢水，采取一級(jí)或多級(jí)“石灰中和+除鉈藥劑反應(yīng)+混凝沉淀”處理工藝，采用自主研發(fā)的除鉈藥劑在云南和四川兩個(gè)冶煉企業(yè)進(jìn)行冶煉廢水除鉈試驗(yàn)，在控制好反應(yīng)體系的pH值、藥劑加入量、混凝沉淀等工藝參數(shù)后，可以使出水鉈含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。同時(shí)，采用除鉈藥劑聯(lián)合重金屬捕捉劑，對(duì)廢水中的鉛、鋅、砷、鎘等污染物也有顯著的去除效果。該藥劑法除鉈技術(shù)可在原有廢水處理工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部改造使用，投資少，操作簡(jiǎn)單，有利于冶煉企業(yè)提高廢水的鉈污染治理水平，提高周邊的環(huán)境質(zhì)量，具有良好的社會(huì)效益。（來(lái)源：長(zhǎng)沙華時(shí)捷環(huán)?？萍及l(fā)展股份有限公司）