含 重金属离子 废水 处理过程中pH 值的设定

设计技术硫酸工业，2005(4)：27～30SulphuricAcidlndustr3含重金属离子废水处理过程中pH值的设定张同胜(金隆铜业有限公司，安徽铜陵244021)摘要：针对金隆公司两段石灰乳中和法处理含重金属离子酸性废水工艺，分析pH值对污染物_；)c淀效果的影响。提出一次中和pH控制值设定在6．5，二次中和pH控制值设定在9。生产实践证明，除砷、氟和重金属离子效果很好，废水处理后可达到国家排放标准，并且生产成本较低，中和渣生成量较少。关键词：铜；冶炼厂；硫酸装置；废水处理；石灰乳中和：pH值；设定中图分类号：X781文献标识码：B文章编号：1002—1507(2005)04—0027—041概述铜冶炼厂是废水排放量大、废水中重金属污染物种类繁多的工厂之一。因此，含重金属离子废水的处理是铜冶炼厂的一项重要任务。金隆铜业有限公司年排放废水2．5×10。ITI左右，工艺设计实行清污分流：未受重金属污染的洁净废水年排放量2．2×10。ITI左右，直接排放；受重金属污染的酸性废水年排放量3．0×10ITI左右，采用两段石灰乳中和处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。受重金属污染的酸性废水来源于铜冶炼烟气净化废酸处理后的排出液，熔炼、硫酸、电解区域7个场地被粉尘和酸泥污染的冲洗水以及下雨初期地面上的雨水。这些废水分别收集到各自的集水坑，再用泵送至废水处理集合水槽等待处理。混合废水的杂质含量和pH值见表1。表1混合废水的杂质含量和pH值从表1可知，混合废水的主要有害成分是铜、锌、铅、镉等重金属和砷、氟，因此采用二次石灰乳中和法处理工艺。在中和过程中，根据设定的pH值来控制石灰乳投加量，产生金属氢氧化物沉淀并吸附砷、氟共沉，从而去除有害物质，达到排放标准。由于酸性废水中杂质种类和含量不同，石灰乳中和过程选择的pH值也不同，本文就金隆公司两段中和法处理过程pH值的设定进行分析。2工艺过程金隆公司两段中和处理酸性废水的工艺流程见图1。混合废水由泵送入一次中和槽，投加[Ca(OH)]为20％～30％的石灰乳和一定量的硫酸亚铁溶液(后者作为砷的共沉剂)，充分搅拌，在一次中和槽出液口设置pH计，检测信号经PID调节器运算(与pH设定值比较)后送到石灰乳管路上的电磁阀，通过控制阀门的开启度来控制石灰乳的投加量。为使二价铁氧化成三价铁而收稿日期：2005—06—06作者简介：张同胜，金隆铜业有限公司工程师，从事环境管理工作。电话：0562—3868657，13956248861E—mail：zts@jinlongcopper．com维普资讯http://www.cqvip.com中国城镇水网www.chinacitywater.org·28·硫酸工业2005年第4期石灰乳硫酸亚铁空气石灰乳图1两段中和处理酸性废水工艺流程产生絮凝作用，在一次中和槽后设置氧化槽。在氧化槽内，依靠中心旋转叶轮吸入空气进行曝气氧化。氧化后的废水自流至二次中和槽，再次投加石灰乳来沉淀重金属氢氧化物等杂质同样，由二次中和槽出液口处设置的pH计来控制石灰乳的投加量。为提高沉降速度，在二次中和槽出口处投加3高分子聚丙烯酰胺凝聚剂。废水经凝聚槽混合、凝聚后，引至浓密机。浓密机的上清液流入澄清槽再次澄清，取样分析达到国家排放标准后排人厂区总排水沟；浓密机的底流由气动隔膜泵送至圆筒真空过滤机脱水，脱水后的中和渣由汽车送渣场堆埋或送至砖厂掺合制砖。从整个废水处理工艺过程来看，一、二次中和槽的石灰乳投加量都是通过设定pH值来控制的，因此，选择适当的pH设定值对整个废水处理系统的工艺操作以及运行成本至关重要。3中和反应pH值的设定3．1pH值与金属氢氧化物沉淀的关系中和法处理重金属离子是根据重金属离子与OH一离子生成难溶的氢氧化物沉淀的原理，沉淀效果取决于溶液中重金属离子浓度和OH一离子浓度。就是说，对一定浓度的重金属离子来说，溶液的pH值为决定条件。根据金焉氢氧化物Me(OH)的沉淀一溶解平衡，以及水的离子积K=[H][OH一]，可以计算金属氢氧化物沉淀所需的最低pH值。]=：即：pH=14—1／n{log[Me]一logK}(1)式中：n——某金属离子价数；[Me]——某金属离子浓度；K——某金属氢氧化物溶度积。由式(1)可知，当金属离子浓度[Me]相同时，溶度积K愈小，则开始析出氢氧化物沉淀时的pH值就愈低；同一金属离子，浓度愈高，则开始析出氢氧化物沉淀时的pH值就愈低。有关金属氢氧化物的溶度积如表2所示。表2有关金属氢氧化物的溶度积化学式K化学式Cu(OH)，2．2×】0。。Fe(OH)28．0×10Zn(OH)21．2×10Fe(OH)4、0X10Pb(OH)，1．2×10Cr(OH)22．0×l0Cd(OH)22．2×10Cr(OH)13．