危险废物含铁废酸资源化利用

摘    要

　　在工业生产过程中，容易产生一些危险废物，一种含铁离子的废酸治理方法，可以有效的资源化利用，有利于环境保护。资源化利用是指经过一定的处理或利用，可使物质中所含的有用物质提取出来，继续在工、农业生产过程中发挥作用，也可使有些废物改变形式成为新的能源或资源，这种由废物到有用物质的转化称为资源化系统。含我国的废酸产生量巨大，资源化利用相对粗放，技术进步不明显，资源化之路面临巨大挑战。

　　一、引言

　　据行业综合调研统计，我国废酸中无机废酸约占65%，有机废酸约占35%。我国每年产生废酸总量在2亿吨以上，其中钢铁企业、金属加工及酸洗领域年产生各种废酸约6500万吨，化学工业领域每年产生各种浓度的废酸接近8000万吨。我国有将近40%的废酸液被简单中和处理，造成大量酸资源和有效物质流失。产生的涉及危废的污泥重复利用率只有4%左右；每年2亿吨的工业废酸产生，对环境的压力和风险之大无法估量。目前急需一种技术解决废酸资源化的问题，实现废酸水的“零排放”。

　　二、工程概况

　　上海某公司新增废酸资源化利用项目，危险废物废硫酸处理规模为11650吨/年，该项目通过添加原料硫酸亚铁，采用氧化、水解、聚合等工艺制成新产品聚合硫酸铁。工程试运营显示，产品pH 2-3、密度≥ 1.4g/cm3、含Fe ≥ 11%、还原性物质（以Fe2+计）含量 ≤ 0.1%、盐基度8-16%、不溶物质量分数≤ 0.3%，指标均达到《水处理剂 聚合硫酸铁》（GB14591-2006）Ⅱ类液体指标。本文就资源化利用（聚合硫酸铁）详细介绍了含铁废酸资源化利用的工艺流程、设计参数、过程控制和运行结果。

　　2014年上海市工业危险废物产生量为62.84万吨，随着“上海市危险废物污染防治规划”的实施，按照此预计和市场调研结果显示2015年上海市废酸量10-12万吨/年。目前上海专业核定处理废酸单位仅有10家，明确废酸处理规模的仅有4家，经过分析和市场调研上海市废酸核准处理缺口预计在4-6万吨/年。本项目设计含铁废硫酸处理规模为11650吨/年，满足核准规模要求。设计进料废酸指标与产品标准见表1，产品指标执行《水处理剂-聚合硫酸铁》（GB14591-2006）Ⅱ类液体指标。

　　三、工艺流程

　　步骤：含铁废硫酸→废酸提升池→反应釜→暂存池→成品池。具体简介：企业含铁废酸由槽车装运，通过管道放入废酸提升池，池内耐酸水泵提升含铁废硫酸至废酸贮存池。不同浓度的含铁废硫酸经过计量调配抽吸进入反应釜，配置所需酸、铁浓度后，投加氧化剂（氯酸钠），将配置好的废液中亚铁离子氧化成三价铁离子，并通过控制溶液的酸度使生成的三价铁盐部分水解，羟基进入三价铁分子中，经羟基桥联聚合反应生成多核羟基络合物-复合聚合硫酸铁。

　　聚合（氯化/硫酸）铁生成的整个反应过程相当复杂，经历氧化、水解、聚合等反应。在暂存池检测产品质量，符合产品质量进入成品池，不符合要求重新进入反应釜。反应过程废气采用微负压抽风，所含酸性气体经过两套四级碱性喷淋塔吸收后，经过15m高烟囱排放。

　　技术要求：1、均质调节池，所述均质调节池用于对生产过程中产生的含铁废酸进行均质化混合；2、预过滤装置，所述预过滤装置用于对来自均质调节池的含铁废酸进行预过滤处理，并去除其中悬浮的杂质、胶体；3、至少一个吸附/解吸装置，所述吸附/解吸装置内设有硫酸根吸附树脂，设有硫酸根吸附树脂的吸附/解吸装置用于对来自预过滤装置预过滤处理后的酸液先进行吸附处理，吸附过程完毕后，再对所吸附的硫酸根进行解吸；

　　4、浓水处理池，所述浓水处理池用于对吸附/解吸装置的含铁浓水进行处理，所述浓水处理池上设有铁粉投加口；5、铁离子拦截装置，所述铁离子拦截装置用于对吸附/解吸装置的解吸液中铁离子进行拦截，所述铁离子拦截装置的浓水出口与浓水处理池相连通；6、以及蒸发装置，所述蒸发装置的入口与铁离子拦截装置的产水出口相连通。

　　四、过程控制和运行效果

　　该工程经过2个月的调试，提升池和贮存池泵进料结束通过放空阀门，放空管道内液体，并用清水管道清洗水泵机头及泵吸料管，未出现结晶堵塞管道现象。

　　将三个梯度的含铁废硫酸贮存池中的废酸泵入反应釜中，配成含铁浓度在5-7%，硫酸含量为10%；通过密闭的行车加入定量的七水合硫酸亚铁并缓慢加入氯酸钠，搅拌反应，将二价铁离子氧化为三价铁离子，搅拌反应1-1.5h，温度可维持在40℃-50℃。该过程经历氧化、水解、聚合等反应。当反应结束后，停止搅拌，静止澄清1h后泵送入成品暂存池。

　　随着该工艺试运行，该工艺产品pH、相对密度、含Fe量、还原性物质、盐基度、不溶物质量分数和产量都符合设计要求，也满足《水处理剂 聚合硫酸铁》（GB14591-2006）Ⅱ类液体指标。产品质量检测数据见表2，该工程自2015年12月26日试运行至今已经2个月，产品已经供给意向性客户使用，满足客户要求。废气处理系统10%液碱吸收液，通过pH显示，喷淋塔循环吸收液pH大于14，经过检测未见废气超标排放。

　　（1）所提供的含铁废酸协同回收系统的微滤装置再生效率高，寿命长，耐化学腐蚀性能特别优越，耐各种酸、碱、盐，耐绝大部分有机溶剂，机械性能较好，不易损坏，所述预过滤装置为微滤装置，所述微滤装置的过滤精度为0.3μm。

　　（2）所提供的含铁废酸协同回收系统通过设有硫酸根吸附树脂的吸附/解吸装置能够高效地将金属离子尤其是铁离子从废酸中吸附，从而能够分离铁离子的同时，将酸有效地提纯。所述含铁废酸协同回收系统内多个吸附/解吸装置形成并联布置，使得吸附和脱附可以在不同的吸附/解吸装置内同时进行。

　　（3）所提供的含铁废酸协同回收系统通过设有铁粉投加口的浓水处理池，能够有效地回收废水中存在的铁离子，并制备得到硫酸亚铁净水剂原料。所述铁离子拦截装置为纳滤装置，所述纳滤装置内设有耐酸纳滤膜，所述耐酸纳滤膜具有拦截98%以上的铁离子的拦截率。

　　（4）所提供的含铁废酸协同回收系统通过铁离子拦截装置或者纳滤装置能够有效地拦截吸附/解吸装置的解吸液中铁离子，从而提高由废酸所产生的硫酸的品质；

　　（5）所提供的含铁废酸协同回收系统通过蒸发装置或者mvr蒸发器，能够提升硫酸浓度，浓缩至50~60%浓度的高品质硫酸，硫酸纯度98%以上；

　　（6）所提供的含铁废酸协同回收系统能够回收废酸液中的氢离子和铁离子，并得到高品质高纯度的硫酸和硫酸亚铁，在处理的全过程中能够废酸水的“零排放”，具有长远的社会意义和市场价值。

　　五、项目在实际处理过程中需要改进或注意问题

　　本次工程中废酸要求比较高，主要为铸铁表面处理，今后的设计者考虑前段除重金属，保证资源化利用废酸来源宽广；②氧化药剂属于涉爆药品管控严格，能否用其它药剂替代；③产品的质保期比较短，考虑到太湖流域控制总磷能否用其它的药品延长质保期。

　　结  论

　　本实用新型属于水处理技术领域，尤其是涉及一种含铁废酸协同回收系统。所述含铁废酸协同回收系统用于对含铁废酸进行资源化处理，包括：均质调节池、预过滤装置、至少一个吸附/解吸装置、浓水处理池、铁离子拦截装置以及蒸发装置。本实用新型所提供的含铁废酸协同回收系统能够回收废酸液中的氢离子和铁离子，并得到高品质高纯度的硫酸和硫酸亚铁，在处理的全过程中能够废酸水的“零排放”，具有长远的社会意义和市场价值。通过本项目的设计、建设和试运行的结果，为废酸处理提供一条可行的资源化利用方案。解决了目前废酸处理难，成本高的问题。