CN106186445B - 一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺 - Google Patents

一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺，属于环境保护及废水处理技术领域。本发明的钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***包括泥酸搅拌溶解装置、铅锌去除装置、絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和铅锌沉淀分离装置，其中泥酸搅拌溶解装置通过管道与铅锌去除装置相连，铅锌去除装置通过管道分别与絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置及铅锌沉淀分离装置相连；本发明的钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺包括以下步骤：泥酸搅拌溶解、铅锌去除、制备聚铁絮凝剂、硫化氢尾气净化及铅锌沉淀分离。本发明可以实现钢丝绳酸洗废酸和高锌、铅污泥的共处置，能够有效去除锌、铅元素，制备具有较高附加值的工业产品。

Description

一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺
技术领域
本发明属于环境保护中固体危险废弃物资源化领域和废水处理领域，具体地说，涉及一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺，是将钢丝绳企业酸洗工艺产生的废酸和生产过程中产生的高锌、铅污泥作为原料，制备具有附加值的工业产品的资源化共处置工艺。
背景技术
钢丝绳是至少由两层钢丝或多个股围绕一个中心或一个绳芯螺旋捻制而成的结构，其表面在生产过程中生成的氧化铁皮层需要用酸洗方法去除。目前国内钢丝绳企业以盐酸酸洗为主，当盐酸液浓度降至10％以下，酸洗效果显著下降达不到使用要求时需要被废弃处理。钢丝绳酸洗废酸酸性强(pH<0)、含大量有毒有害重金属元素(铅、锌等)，按照国家环境保护排放要求不能直接排放，易引起严重的二次污染，已被国家列入危险废物进行管理。钢丝绳酸洗、磷化生产工艺还会产生大量含高锌、铅的酸性废水，目前广泛采用加入碱性沉淀剂的方法，通过中和作用形成含高锌、铅的污泥，从而去除锌、铅等有害杂质，使酸性废水达到排放标准。高锌、铅污泥中含水率通常在80％以上，根据环境保护部HJ/T299固体废物浸出毒性方法确定高锌、铅污泥属于危险废物，不能直接倾倒或者填埋。因此，现在大部分钢丝绳企业将高锌、铅污泥堆放在厂区内，这样不仅占用大量的空间，还会引起厂区土壤重金属污染，当降水时，污泥中的锌、铅会随雨水迁移，从而造成水体污染。
目前，钢丝绳生产厂家通常是将酸洗废酸与含高锌、铅污泥分别进行单独处理。其中，钢丝绳酸洗废酸的处理思路主要有两种：第一种是将钢丝绳酸洗废酸当作废水进行处理，向废酸中加入碱性物料沉淀铅、锌后直接排放废水。这种方法会产生大量含锌、铅的沉淀物，属于危险废物，还需将其进一步处置，成本高昂。第二种包括焙烧法、蒸馏结晶法、置换法等，其目的在于回收废酸中的盐酸和铁元素，但因为存在运行成本高、产品质量差、能耗大等缺点而无法运用在实际操作中。钢丝绳企业产生的高锌、铅污泥的处理也主要有两种方法：第一种是水泥固化法，第二种是高温气化除铅法，这两种方法运行成本均较高，需要占用填埋场地，且没有对污泥中的金属元素进行资源化处置，从而造成大量金属元素的浪费。此外，将酸洗废酸与含高锌、铅污泥分别进行单独处理还会大大增加生产厂家的劳动强度，提高其处理成本。因此，如何实现钢丝绳酸洗废酸及钢丝绳生产过程中产生的含高锌、铅污泥的高效处理、实现资源化、降低处理成本一直是困扰钢丝绳生产厂家的一个重大难题。
经检索，目前关于将钢丝绳酸洗废酸和高锌、铅污泥资源化共处置的研究还较少。其中， CN104843957A公开了一种对钢丝绳加工中产生的废盐酸和碱性污泥进行综合处理的方法，该申请案是将钢丝绳加工过程中产生的废盐酸加入到钢丝绳加工过程中产生的碱性污泥中，进行搅拌使其充分反应，然后再除去不溶物的共处置方法，但其并没有真正实现酸洗废酸和污泥的资源化利用，只是简单的机械搅拌混合，处理后的最终产物是含高锌、铅的废液，仍属于危险废物，还需要经过进一步的深度处理才能进行排放。
又如，CN105271436A公开了一种利用钢丝绳污泥和废盐制备聚合氯化铁絮凝剂的方法，该申请案是采用硫化物沉淀去除铅离子，硫化氢气体经过降膜吸收、填料塔吸收和活性炭吸收处理，污泥残渣加入水泥固化，然后利用污泥中回收的铁来制备絮凝剂。该申请案未考虑锌元素的去除，但是目前钢丝绳企业的生产废酸液及污泥中锌含量极高(>40000mg/L)，需要将锌元素除去才可以达标排放，同时也没有考虑硫化沉淀产物的处理，需要进一步处理才能实现资源化利用。此外，该申请案在制取絮凝剂时加入碱溶液，最终所得絮凝剂的质量相对较差，有待进一步提高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服目前钢丝绳生产厂家处理酸洗废酸及含高锌、铅污泥时存在的以上不足，提供了一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***及工艺。采用本发明的技术方案既可以实现钢丝绳酸洗废酸和高锌、铅污泥的共处置，能够有效彻底去除锌、铅元素，实现危险废物的减量化，同时又可以克服传统工艺的缺点，制备具有较高附加值的工业产品，实现了资源化，给企业带来了较大的利润。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，包括泥酸搅拌溶解装置、铅锌去除装置、絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和铅锌沉淀分离装置，其中，所述的泥酸搅拌溶解装置通过管道与铅锌去除装置相连，该铅锌去除装置通过管道分别与絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置及铅锌沉淀分离装置相连。
更进一步的，所述的硫化氢吸收装置包括依次相连的硫化氢吸收塔A、硫化氢吸收塔B 和硫化氢吸收塔C，所述的硫化氢吸收塔A通过管道与铅锌去除装置的排气口相连，且硫化氢吸收塔B及硫化氢吸收塔C之间的管道上设有硫化氢泄漏报警器。
更进一步的，所述的铅锌沉淀分离装置包括铅锌沉淀分离装置A和铅锌沉淀分离装置B，铅锌沉淀分离装置A和铅锌沉淀分离装置B均通过管道与铅锌去除装置的污泥排放口相连，且铅锌沉淀分离装置A及铅锌沉淀分离装置B与铅锌去除装置相连的管道上分别设有阀门 A、阀门B。
本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其步骤为：
A、泥酸搅拌溶解：将待处理污泥投加到泥酸搅拌溶解装置中，然后向其中继续投加废酸液，经搅拌充分反应并静置后将上清液抽至铅锌去除装置中；
B、铅锌去除：检测溶解污泥后酸液中的铅、锌含量，向铅锌去除装置中投加硫化物，搅拌反应30-60min，过滤去除反应产生的沉淀物并将上清液提升至絮凝剂制取装置，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置；
C、制备聚铁絮凝剂：检测通入絮凝剂制取装置的溶液中Fe2+和Fe3+的含量，并根据其含量配置氧化剂和碱液的混合液，其中，氧化剂与Fe2+的摩尔比为1:6，OH-与Fe3+的摩尔比为 1-3:1，将上述混合液加入絮凝剂制取装置进行搅拌反应，反应结束后经成化处理即制成了聚铁絮凝剂；
D、硫化氢尾气净化：将通入硫化氢吸收装置内的硫化氢气体使用饱和碱液进行吸收，并将充分吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B中；
E、铅锌沉淀分离：使步骤B产生的铅、锌混合沉淀物质进入铅锌沉淀分离装置，使用质量浓度为30％-70％的醋酸铅溶液进行反应分离，得到纯度为99％以上的硫化铅固体及符合工业纯度的醋酸锌固体。
更进一步的，所述步骤A中污泥的投加量为投加至泥酸搅拌溶解装置的1/5-1/2体积处，废酸液与污泥的体积比为1-10:1，且搅拌反应时间为1-4小时，静置时间为1-5h。
更进一步的，所述步骤A中将上清液抽至铅锌去除装置后向泥酸搅拌溶解装置中继续补充污泥，然后加入酸液进行第二次污泥废酸混合溶解，以此类推，将经多次反应后底部沉淀的不溶性物质水洗后当作固体废物直接填埋。
更进一步的，所述步骤B中铅、锌总摩尔数与硫化物的摩尔数之比，即n(铅+锌)：n(硫化物)＝1:2-3，且所述硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙、硫氢化钠的一种或多种。
更进一步的，所述步骤C中的氧化剂为氯酸钠和氯酸钾中的一种或两种的混合，碱液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合，且搅拌反应的搅拌转速为 50-500r/min，搅拌反应时间为45-120min，成化处理的时间为20-30h，且成化处理后蒸发 10％-50％水分即制成聚铁絮凝剂。
更进一步的，所述步骤D中硫化氢气体先通入硫化氢吸收塔A进行吸收处理，然后通入硫化氢吸收塔B中进行二次吸收，经二次吸收后的硫化氢气体经过硫化氢泄漏报警器，若报警器不报警则通过硫化氢吸收塔C直接排出；若报警器报警监测到硫化氢气体泄漏后，对硫化氢吸收塔B及硫化氢吸收塔C内的碱液进行更换，并将吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B 中；上述硫化氢吸收塔中的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合。
更进一步的，所述步骤E中先打开铅锌沉淀分离装置A与铅锌去除装置之间管道上的阀门A，关闭铅锌沉淀分离装置B与铅锌去除装置之间管道上的阀门B，将铅、锌混合沉淀物投加进铅锌沉淀分离装置A中，在250-500r/min的转速下反应30-45min并静置30-60分钟后将沉淀物转移至铅锌沉淀分离装置B中，在250-500r/min的转速下反应30-45min并静置30-60 分钟后取出沉淀物即为纯度为99％以上的硫化铅固体；多次反应后检测铅锌沉淀分离装置B 中醋酸铅的浓度低于0.5％时取出蒸发结晶得到符合工业纯度的醋酸锌固体；此后打开阀门B，关闭阀门A，将铅锌沉淀分离装置B作为第一次反应的装置，向铅锌沉淀分离装置A中补充新的醋酸铅溶液作为第二次反应的装置，依次往复进行。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，包括泥酸搅拌溶解装置、铅锌去除装置、絮凝剂制取装置、硫化氢吸收装置和铅锌沉淀分离装置，其中，泥酸搅拌溶解装置用于对待处理污泥与废酸液进行混合搅拌溶解，铅锌去除装置用于去除溶解污泥后酸液中的铅、锌，通过硫化氢吸收装置对铅锌去除装置中产生的硫化氢气体进行吸收处理，防止直接排放污染环境，同时硫化氢吸收装置中产生的硫化物能够通入铅锌去除装置进行循环使用，有利于节约资源。铅锌去除装置中产生的上清液进入絮凝剂制取装置用于制取絮凝剂，而通过铅锌沉淀分离装置的设置能够对铅锌去除装置中产生的铅、锌混合沉淀物进行分离反应，制备纯度较高的硫化铅和醋酸锌工业产品，实现了资源化利用。采用本发明的***能够有效实现钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥的资源化共处置，减少环境污染，且工艺操作简单，能够进行自动化控制。
(2)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，所述的硫化氢吸收装置包括依次相连的硫化氢吸收塔A、硫化氢吸收塔B和硫化氢吸收塔C，通过三级吸收塔的设置可以有效保证硫化氢的充分吸收，进一步减少环境污染。由于硫化氢吸收塔B及硫化氢吸收塔C之间的管道上设有硫化氢泄漏报警器，从而可以对排放气体中所含硫化氢进行监测，保证硫化氢的完全吸收，防止硫化氢的泄漏。
(3)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，其铅锌沉淀分离装置包括铅锌沉淀分离装置A和铅锌沉淀分离装置B，通过铅锌沉淀分离装置A和铅锌沉淀分离装置B的配合能够实现铅锌沉淀的有效分离，保证所得分离产物的纯度。
(4)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，通过泥酸搅拌溶解、铅锌去除、聚铁絮凝剂的制备、硫化氢尾气的净化及铅锌沉淀分离实现了钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥的资源化共处置，并通过对以上各工序的工序过程及工艺参数进行优化设计，从而进一步保证了钢丝绳酸洗废酸及含高锌、铅污泥资源化处置的效果，大大减小了对环境的污染。
(5)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，是采用补充污泥的方式进行泥酸混合的，且混合过程中污泥是保持过量的，从而可以提高泥酸混合液中总铁的含量，进而保证后序制取的絮凝剂的质量。同时，本发明的泥酸混合工艺产生的不溶性物质所含锌、铅含量相对较少，其成分主要为二氧化硅，进行水洗后可当作固体废物直接填埋，进一步减少了对环境的污染，保证了酸洗废酸和含高锌、铅污泥中资源的有效利用率。
(6)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，在聚铁絮凝剂的制备过程中，通过向絮凝剂制取装置中添加氧化剂和碱液的混合液，并对氧化剂和碱液的添加量进行有效控制，从而可以制取质量更好、碱基度更佳的絮凝剂，保证絮凝剂的使用效果。
(7)本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，铅锌沉淀分离工序中通过选用特定浓度的醋酸铅溶液对铅锌沉淀进行分离纯化，并对其分离工艺进行优化设计，从而可以有效保证铅锌沉淀的分离效果，大大提高了硫化铅和醋酸锌工业产品的纯度。
附图说明
图1为本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***的结构示意图；
图2为本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺的流程图。
图中：1、泥酸搅拌溶解装置；2、铅锌去除装置；3、絮凝剂制取装置；4、硫化氢吸收塔A；5、硫化氢吸收塔B；6、硫化氢吸收塔C；7、硫化氢泄漏报警器；8、铅锌沉淀分离装置A；9、铅锌沉淀分离装置B；10、阀门A；11、阀门B。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，包括泥酸搅拌溶解装置1、铅锌去除装置2、絮凝剂制取装置3、硫化氢吸收装置和铅锌沉淀分离装置，其中，泥酸搅拌溶解装置1通过管道与铅锌去除装置2相连，该铅锌去除装置2通过管道分别与絮凝剂制取装置3、硫化氢吸收装置及铅锌沉淀分离装置相连。上述泥酸搅拌溶解装置1、铅锌去除装置2、絮凝剂制取装置3及铅锌沉淀分离装置内均设有搅拌器，且铅锌去除装置2 与泥酸搅拌溶解装置1及絮凝剂制取装置3相连的管道上均设有提升泵，该提升泵采用耐酸腐蚀提升泵。
通过泥酸搅拌溶解装置1对待处理污泥与废酸液进行混合搅拌溶解，将产生的上清液通过提升泵抽至铅锌去除装置2中以去除溶解污泥后酸液中的铅、锌，使铅、锌发生沉淀，通过硫化氢吸收装置对铅锌去除装置中产生的硫化氢气体进行吸收处理，防止直接排放污染环境，同时硫化氢吸收装置中产生的硫化物能够通入铅锌去除装置进行循环使用，有利于节约资源。铅锌去除装置2中产生的上清液进入絮凝剂制取装置3用于制取絮凝剂，而通过铅锌沉淀分离装置的设置能够对铅锌去除装置2中产生的铅、锌混合沉淀物进行分离反应，制备纯度较高的硫化铅和醋酸锌工业产品，实现了资源化利用。采用本发明的***能够有效实现钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥的资源化共处置，减少环境污染，且工艺操作简单，能够进行自动化控制。
上述硫化氢吸收装置包括依次相连的硫化氢吸收塔A4、硫化氢吸收塔B5和硫化氢吸收塔C6，其中硫化氢吸收塔A4通过管道与铅锌去除装置2的排气口相连，上述硫化氢吸收塔的顶部均设有喷淋装置，通过喷淋装置喷淋的吸收液对硫化氢气体进行吸收。通过三级吸收塔的设置可以有效保证硫化氢的充分吸收，进一步减少环境污染。由于硫化氢吸收塔B5及硫化氢吸收塔C6之间的管道上设有硫化氢泄漏报警器7，从而可以对排放气体中所含硫化氢进行监测，保证硫化氢的完全吸收，防止硫化氢的泄漏。
上述铅锌沉淀分离装置包括铅锌沉淀分离装置A8和铅锌沉淀分离装置B9，铅锌沉淀分离装置A8和铅锌沉淀分离装置B9均通过管道与铅锌去除装置2的污泥排放口相连，且铅锌沉淀分离装置A8及铅锌沉淀分离装置B9与铅锌去除装置2相连的管道上分别设有阀门A10、阀门B11，通过铅锌沉淀分离装置A和铅锌沉淀分离装置B的配合能够实现铅锌沉淀的有效分离，保证所得分离产物的纯度。
本发明的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺的流程如图2所示，其通过泥酸搅拌溶解、铅锌去除、聚铁絮凝剂的制备、硫化氢尾气的净化及铅锌沉淀分离实现了钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥的资源化共处置，并通过对以上各工序的工序过程及工艺参数进行优化设计，从而进一步保证了钢丝绳酸洗废酸及含高锌、铅污泥资源化处置的效果，大大减小了对环境的污染。该工艺的具体步骤为：
A、泥酸搅拌溶解：将待处理污泥投加到泥酸搅拌溶解装置1中，然后向其中继续投加废酸液，其中污泥的投加量为投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/5-1/2体积处，废酸液与污泥的体积比为1-10:1，经搅拌反应1-4小时并静置1-5h后将上清液抽至铅锌去除装置2中。通过对废酸液与污泥的投加比例以及反应、静置时间进行有效控制，从而可以保证泥酸的充分溶解。
将上清液抽至铅锌去除装置2后向泥酸搅拌溶解装置1中继续补充污泥，然后加入酸液进行第二次污泥废酸混合溶解，以此类推，将经多次反应后底部沉淀的不溶性物质水洗后当作固体废物直接填埋。本发明通过采用补充污泥的方式进行泥酸混合的，且混合过程中污泥是保持过量的，从而可以提高泥酸混合液中总铁的含量，进而保证后序制取的絮凝剂的质量。同时，本发明的泥酸混合工艺产生的不溶性物质所含锌、铅含量相对较少，其成分主要为二氧化硅，进行水洗后可当作固体废物直接填埋，进一步减少了对环境的污染，保证了酸洗废酸和含高锌、铅污泥中资源的有效利用率。
B、铅锌去除：检测溶解污泥后酸液中的铅、锌含量，向铅锌去除装置2中投加硫化物，控制铅锌去除装置2中铅、锌总摩尔数与硫化物的摩尔数之比，即n(铅+锌)：n(硫化物)＝1:2-3，经搅拌反应30-60min后过滤去除反应产生的沉淀物并将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置。本发明的硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙、硫氢化钠的一种或多种。
C、制备聚铁絮凝剂：检测通入絮凝剂制取装置3的溶液中Fe2+和Fe3+的含量，并根据其含量配置氧化剂和碱液的混合液，其中，氧化剂与Fe2+的摩尔比为1:6，OH-与Fe3+的摩尔比为1-3:1，将上述混合液加入絮凝剂制取装置3进行搅拌反应，搅拌转速为50-500r/min，搅拌反应时间为45-120min，反应结束后，进行成化处理20-30h，然后蒸发10％-50％水分即制成了聚铁絮凝剂。上述氧化剂为氯酸钠和氯酸钾中的一种或两种的混合，碱液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合。
发明人在实验过程中发现，单纯的使用碱溶液来制取絮凝剂不能够得到质量较好的絮凝剂，且对资源的利用率相对较低，本发明通过选用氧化剂和碱液的混合液来制备聚铁絮凝剂，并对氧化剂和碱液的添加量进行优化设计，从而可以制取质量更好、碱基度更佳的絮凝剂，保证絮凝剂的使用效果。
D、硫化氢尾气净化：将通入硫化氢吸收装置内的硫化氢气体使用饱和碱液进行吸收，并将充分吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B中。具体的，先将硫化氢气体通入硫化氢吸收塔A4进行吸收处理，然后通入硫化氢吸收塔B5中进行二次吸收，经二次吸收后的硫化氢气体经过硫化氢泄漏报警器7，若报警器不报警则通过硫化氢吸收塔C6直接排出；若报警器报警监测到硫化氢气体泄漏后，对硫化氢吸收塔B5及硫化氢吸收塔C6内的碱液进行更换，并将吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B中。本发明硫化氢吸收塔中的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合。
E、铅锌沉淀分离：使步骤B产生的铅、锌混合沉淀物质进入铅锌沉淀分离装置，使用质量浓度为30％-70％的醋酸铅溶液进行反应分离，得到纯度为99％以上的硫化铅固体及符合工业纯度的醋酸锌固体。具体的，先打开铅锌沉淀分离装置A8与铅锌去除装置2之间管道上的阀门A10，关闭铅锌沉淀分离装置B9与铅锌去除装置2之间管道上的阀门B11，将铅、锌混合沉淀物投加进铅锌沉淀分离装置A8中，在250-500r/min的转速下反应30-45min并静置30-60分钟后将沉淀物转移至铅锌沉淀分离装置B9中，在250-500r/min的转速下反应 30-45min并静置30-60分钟后取出沉淀物即为纯度为99％以上的硫化铅固体；多次反应后检测铅锌沉淀分离装置B9中醋酸铅的浓度低于0.5％时取出蒸发结晶得到符合工业纯度的醋酸锌固体；此后打开阀门B11，关闭阀门A10，将铅锌沉淀分离装置B9作为第一次反应的装置，向铅锌沉淀分离装置A8中补充新的醋酸铅溶液作为第二次反应的装置，依次往复进行。
现有技术中对钢丝绳厂废酸液和污泥的处理通常会忽略重金属锌的去除，而钢丝绳厂废酸液和污泥中的锌含量都是巨大的，如不有效去除锌而直接排放，则同样会造成严重的环境污染。本发明能够对钢丝绳厂废酸液和污泥中的铅、锌同时进行有效去除，并对最后的沉淀物质进行了纯化处理。其中，通过选用特定浓度的醋酸铅溶液对铅锌沉淀进行分离纯化，并通过铅锌沉淀分离装置A8与铅锌沉淀分离装置B9的配合对分离纯化的工艺进行优化设计，从而可以有效保证铅锌沉淀的分离效果，大大提高了硫化铅和醋酸锌工业产品的纯度。
为进一步了解本发明的内容，现结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
参考图1、图2，将钢丝绳厂污泥经板框压滤后的污泥(含水率30％-75％)投加到泥酸搅拌溶解装置1中，投加量为：投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/3体积处，再向泥酸搅拌溶解装置1中投加废酸液(H+浓度为13％，铅含量为720mg/L，锌含量为4000mg/L)，投加量为V(废酸液)：V(污泥)＝3：1，即体积为9立方米。经搅拌反应2小时并静置3h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到铅锌去除装置2中。经检测，溶解泥后的酸液的铅含量为 799mg/L，锌含量为6940mg/L，向铅锌去除装置2中加入230kg硫化钠固体，搅拌反应30min，将产生的铅锌沉淀混合物通入铅锌沉淀分离装置进行分离纯化处理，去除沉淀物后将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收塔中碱液采用氢氧化钠溶液(本实施例中氢氧化钠溶液贮存于吸收塔塔底，通过管道及提升泵泵入吸收塔顶部的喷淋装置，由喷淋装置喷淋而下对硫化氢气体进行吸收，从而进一步提高了对硫化氢气体的吸收效果)。经检测，通入絮凝剂制取装置3的去除铅、锌后溶液中Fe2+和Fe3+的含量分别为：Fe2+为78.9g/L，Fe3+为21.8g/L，根据Fe2+和Fe3+的含量配置氧化剂和碱液的混合液，氯酸钠为225kg，氢氧化钠为141g，加水溶解后泵入絮凝剂制取装置3，以350r/min的转速搅拌反应45min，自然情况下成化24小时后即得到聚铁絮凝剂。
对本实施例制取的絮凝剂进行检测，结果如下：
表1实施例1制取的絮凝剂指标含量
Figure BDA0001099474280000081
Figure BDA0001099474280000091
结果表明制取的絮凝剂，是符合HG_T 4672-2014行业标准的。使用制取的絮凝剂，对印染废水(浊度为100NTU，CODcr为956mg/L)进行处理，1m3污水中添加1kg絮凝剂，实验发现对浊度的去除可达90％左右，COD去除率可达77％左右。
实施例2
参考图1、图2，将钢丝绳厂污泥经板框压滤后的污泥(含水率40％-75％)投加到泥酸搅拌溶解装置1中，投加量为：投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/2体积处，再向泥酸搅拌溶解装置1中投加废酸液(H+浓度为10％，铅含量为4500mg/L，锌含量为5100mg/L)，投加量为V(废酸液)：V(污泥)＝8：1，即体积为24立方米。经搅拌反应4小时并静置5h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到铅锌去除装置2中。经检测，溶解泥后的酸液的铅含量为 6500mg/L，锌含量为7000mg/L，向铅锌去除装置2中加入1101kg硫化钾固体，搅拌反应60min，将产生的铅锌沉淀混合物通入铅锌沉淀分离装置进行分离纯化处理，去除沉淀物后将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收塔中碱液采用氢氧化钾。检测通入絮凝剂制取装置3的去除铅、锌后溶液中的Fe2+和Fe3+的含量，Fe2+为225g/L，Fe3+为31.6g/L，根据Fe2+和Fe3+的含量配置氧化剂和碱液的混合液，氯酸钾为1968kg，氢氧化钾为2270kg，加水溶解后泵入絮凝剂制取装置3，以500r/min 的转速搅拌反应120min，自然情况下成化30小时后即得到聚铁絮凝剂。
对制取的絮凝剂进行检测，结果如下：
表2实施例2制取的絮凝剂指标含量
Figure BDA0001099474280000092
Figure BDA0001099474280000101
结果表明制取的絮凝剂，是符合HG_T 4672-2014行业标准的。使用制取的絮凝剂，对印染废水(浊度为300NTU，CODcr为1200mg/L)进行处理，1m3污水中添加0.9kg絮凝剂，实验发现对浊度的去除可达84％左右。COD去除率可达68％左右。
实施例3
参考图1、图2，将钢丝绳厂污泥经板框压滤后的污泥(含水率40％-75％)投加到泥酸搅拌溶解装置1中，投加量为：投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/5体积处，再向泥酸搅拌溶解装置1中投加废酸液(H+浓度为12％，铅含量为3000mg/L，锌含量为4200mg/L)，投加量为V(废酸液)：V(污泥)＝10：1，即体积为30立方米。经搅拌反应1小时并静置1h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到铅锌去除装置2中。检测溶解泥后的酸液的铅含量为 5300mg/L，锌含量为5600mg/L，向铅锌去除装置2中加入483.5kg硫化钙固体，搅拌反应 30min，将产生的铅锌沉淀混合物通入铅锌沉淀分离装置进行分离纯化处理，去除沉淀物后将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收塔中碱液采用氢氧化钙溶液。检测通入絮凝剂制取装置3的去除铅、锌后溶液中的Fe2+和Fe3+的含量，Fe2+为146g/L，Fe3+为23.2g/L，根据Fe2+和Fe3+的含量配置氧化剂和碱液的混合液，氯酸钠为1387kg，氢氧化钙为919kg，加水溶解后泵入絮凝剂制取装置 3，以100r/min的转速搅拌反应45min，自然情况下成化20小时后即得到聚铁絮凝剂。
对制取的絮凝剂进行检测，结果如下：
表3实施例3制取的絮凝剂指标含量
指标 数值
Fe<sup>3+</sup> 10.1％
Fe<sup>2+</sup> 0.3％
盐基度 8％
水不溶物 0.03％
密度 1.20g/cm<sup>3</sup>
Zn 0.04％
Pb 0.008％
Cd 未检出
结果表明制取的絮凝剂，是符合HG_T 4672-2014行业标准的。使用制取的絮凝剂，对印染废水(浊度为400NTU，CODcr为700mg/L)进行处理，1m3污水中添加1.2kg絮凝剂，实验发现对浊度的去除可达88％左右。COD去除率可达63％左右。
实施例4
参考图1、图2，将钢丝绳厂污泥经板框压滤后的污泥(含水率30％-75％)投加到泥酸搅拌溶解装置1中，投加量为：投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/4体积处，再向泥酸搅拌溶解装置1中投加废酸液(H+浓度为11％，铅含量为800mg/L，锌含量为3000mg/L)，投加量为V(废酸液)：V(污泥)＝5：1，即体积为15立方米。经搅拌反应3小时并静置2h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到铅锌去除装置2中。检测溶解泥后的酸液的铅含量为 1100mg/L，锌含量为4400mg/L，向铅锌去除装置2中加入154kg硫氢化钠固体，搅拌反应 50min，将产生的铅锌沉淀混合物通入铅锌沉淀分离装置进行分离纯化处理，去除沉淀物后将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收塔中碱液采用氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾的混合液。检测通入絮凝剂制取装置3的去除铅、锌后溶液中的Fe2+和Fe3+的含量，Fe2+为88g/L，Fe3+为12g/L，根据Fe2+和Fe3+的含量配置氧化剂和碱液的混合液，氯酸钠为416 kg，氢氧化钠为129 kg，加水溶解后泵入絮凝剂制取装置3，以450r/min的转速搅拌反应70min，自然情况下成化20小时后即得到聚铁絮凝剂。
对制取的絮凝剂进行检测，结果如下：
表4实施例4制取的絮凝剂指标含量
指标 数值
Fe<sup>3+</sup> 11％
Fe<sup>2+</sup> 0.9％
盐基度 9％
水不溶物 0.05％
密度 1.13g/cm<sup>3</sup>
Zn 0.08％
Pb 0.004％
Cd 未检出
结果表明制取的絮凝剂，是符合HG_T 4672-2014行业标准的。使用制取的絮凝剂，对印染废水(浊度为500NTU，CODcr为800mg/L)进行处理，1m3污水中添加0.8kg絮凝剂，实验发现对浊度的去除可达79％左右，COD去除率可达76％左右。
实施例5
参考图1，将钢丝绳厂污泥经板框压滤后的污泥(含水率30％-75％)投加到泥酸搅拌溶解装置1中，投加量为：投加至泥酸搅拌溶解装置1的1/4体积处，再向泥酸搅拌溶解装置1 中投加废酸液(H+浓度为12％，铅含量为900mg/L，锌含量为3200mg/L)，投加量为V(废酸液)：V(污泥)＝1：1，即体积为3立方米。经搅拌反应3小时并静置4h后使用耐酸腐蚀的提升泵将上清液抽到铅锌去除装置2中。检测溶解泥后的酸液的铅含量为1200mg/L，锌含量为4600mg/L，向铅锌去除装置2中加入210kg硫化钠、硫化钾、硫化钙和硫氢化钠固体，搅拌反应45min，将产生的铅锌沉淀混合物通入铅锌沉淀分离装置进行分离纯化处理，去除沉淀物后将上清液提升至絮凝剂制取装置3，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置进行吸收处理，硫化氢吸收塔中碱液采用氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾的混合液。检测通入絮凝剂制取装置3的去除铅、锌后溶液中的Fe2+和Fe3+的含量，Fe2+为90g/L，Fe3+为11g/L，根据Fe2+和Fe3+的含量配置氧化剂和碱液的混合液，氯酸钠为426 kg，氢氧化钠为130 kg，加水溶解后泵入絮凝剂制取装置3，以50r/min的转速搅拌反应120min，自然情况下成化30 小时后即得到聚铁絮凝剂。
对制取的絮凝剂进行检测，结果如下：
表5实施例5制取的絮凝剂指标含量
指标 数值
Fe<sup>3+</sup> 11.4％
Fe<sup>2+</sup> 0.76％
盐基度 10％
水不溶物 0.03％
密度 1.12g/cm<sup>3</sup>
Zn 0.07％
Pb 0.002％
Cd 未检出
结果表明制取的絮凝剂，是符合HG_T 4672-2014行业标准的。使用制取的絮凝剂，对印染废水(浊度为500NTU，CODcr为800mg/L)进行处理，1m3污水中添加0.8kg絮凝剂，实验发现对浊度的去除可达73％左右，COD去除率可达71％左右。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它的不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，其特征在于：该***包括泥酸搅拌溶解装置(1)、铅锌去除装置(2)、絮凝剂制取装置(3)、硫化氢吸收装置和铅锌沉淀分离装置，其中，所述的泥酸搅拌溶解装置(1)通过管道与铅锌去除装置(2)相连，该铅锌去除装置(2)通过管道分别与絮凝剂制取装置(3)、硫化氢吸收装置及铅锌沉淀分离装置相连；絮凝剂制取装置(3)中添加有氧化剂和碱液的混合液，用于对铅锌去除装置(2)中产生的上清液进行处理以制取絮凝剂，氧化剂与Fe2+的摩尔比为1:6，OH-与Fe3+的摩尔比为1-3:1；铅锌去除装置(2)中采用硫化物对铅、锌进行去除处理，铅、锌总摩尔数与硫化物的摩尔数之比，即n(铅+锌)：n(硫化物)＝1:2-3，铅锌沉淀分离装置用于通过使用质量浓度为30％-70％的醋酸铅溶液对铅锌去除装置中产生的铅、锌混合沉淀物进行分离反应。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，其特征在于：所述的硫化氢吸收装置包括依次相连的硫化氢吸收塔A(4)、硫化氢吸收塔B(5)和硫化氢吸收塔C(6)，所述的硫化氢吸收塔A(4)通过管道与铅锌去除装置(2)的排气口相连，且硫化氢吸收塔B(5)及硫化氢吸收塔C(6)之间的管道上设有硫化氢泄漏报警器(7)。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置***，其特征在于：所述的铅锌沉淀分离装置包括铅锌沉淀分离装置A(8)和铅锌沉淀分离装置B(9)，铅锌沉淀分离装置A(8)和铅锌沉淀分离装置B(9)均通过管道与铅锌去除装置(2)的污泥排放口相连，且铅锌沉淀分离装置A(8)及铅锌沉淀分离装置B(9)与铅锌去除装置(2)相连的管道上分别设有阀门A(10)、阀门B(11)。
4.一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于，其步骤为：
A、泥酸搅拌溶解：将待处理污泥投加到泥酸搅拌溶解装置(1)中，然后向其中继续投加废酸液，经搅拌充分反应并静置后将上清液抽至铅锌去除装置(2)中；
B、铅锌去除：检测溶解污泥后酸液中的铅、锌含量，向铅锌去除装置(2)中投加硫化物，搅拌反应30-60min，铅、锌总摩尔数与硫化物的摩尔数之比，即n(铅+锌)：n(硫化物)＝1:2-3，过滤去除反应产生的沉淀物并将上清液提升至絮凝剂制取装置(3)，同时将产生的硫化氢气体通入硫化氢吸收装置；
C、制备聚铁絮凝剂：检测通入絮凝剂制取装置(3)的溶液中Fe2+和Fe3+的含量，并根据其含量配置氧化剂和碱液的混合液，其中，氧化剂与Fe2+的摩尔比为1:6，OH-与Fe3+的摩尔比为1-3:1，将上述混合液加入絮凝剂制取装置(3)进行搅拌反应，反应结束后经成化处理即制成了聚铁絮凝剂；
D、硫化氢尾气净化：将通入硫化氢吸收装置内的硫化氢气体使用饱和碱液进行吸收，并将充分吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B中；
E、铅锌沉淀分离：使步骤B产生的铅、锌混合沉淀物质进入铅锌沉淀分离装置，使用质量浓度为30％-70％的醋酸铅溶液进行反应分离，得到纯度为99％以上的硫化铅固体及符合工业纯度的醋酸锌固体。
5.根据权利要求4所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤A中污泥的投加量为投加至泥酸搅拌溶解装置(1)的1/5-1/2体积处，废酸液与污泥的体积比为1-10:1，且搅拌反应时间为1-4小时，静置时间为1-5h。
6.根据权利要求5所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤A中将上清液抽至铅锌去除装置(2)后向泥酸搅拌溶解装置(1)中继续补充污泥，然后加入酸液进行第二次污泥废酸混合溶解，以此类推，将经多次反应后底部沉淀的不溶性物质水洗后当作固体废物直接填埋。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤B中所述硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙、硫氢化钠的一种或多种。
8.根据权利要求4-6中任一项所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤C中的氧化剂为氯酸钠和氯酸钾中的一种或两种的混合，碱液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合，且搅拌反应的搅拌转速为50-500r/min，搅拌反应时间为45-120min，成化处理的时间为20-30h，且成化处理后蒸发10％-50％水分即制成聚铁絮凝剂。
9.根据权利要求4-6中任一项所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤D中硫化氢气体先通入硫化氢吸收塔A(4)进行吸收处理，然后通入硫化氢吸收塔B(5)中进行二次吸收，经二次吸收后的硫化氢气体经过硫化氢泄漏报警器(7)，若报警器不报警则通过硫化氢吸收塔C(6)直接排出；若报警器报警监测到硫化氢气体泄漏后，对硫化氢吸收塔B(5)及硫化氢吸收塔C(6)内的碱液进行更换，并将吸收了硫化氢的碱液回用到步骤B中；上述硫化氢吸收塔中的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙溶液中的一种或一种以上的混合。
10.根据权利要求4-6中任一项所述的一种钢丝绳酸洗废酸和含高锌、铅污泥共处置工艺，其特征在于：所述步骤E中先打开铅锌沉淀分离装置A(8)与铅锌去除装置(2)之间管道上的阀门A(10)，关闭铅锌沉淀分离装置B(9)与铅锌去除装置(2)之间管道上的阀门B(11)，将铅、锌混合沉淀物投加进铅锌沉淀分离装置A(8)中，在250-500r/min的转速下反应30-45min并静置30-60分钟后将沉淀物转移至铅锌沉淀分离装置B(9)中，在250-500r/min的转速下反应30-45min并静置30-60分钟后取出沉淀物即为纯度为99％以上的硫化铅固体；多次反应后检测铅锌沉淀分离装置B(9)中醋酸铅的浓度低于0.5％时取出蒸发结晶得到符合工业纯度的醋酸锌固体；此后打开阀门B(11)，关闭阀门A(10)，将铅锌沉淀分离装置B(9)作为第一次反应的装置，向铅锌沉淀分离装置A(8)中补充新的醋酸铅溶液作为第二次反应的装置，依次往复进行。
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