1、选择沉淀锌法(SZP)处理磷肥厂酸性废水的工艺原理及特点。
采用选择沉淀锌法(SZP)来处理磷肥厂的酸性废水,不会扰乱原有酸性废水处理的工艺流程,只是替换原酸性废水处理工艺流程中的石灰乳预中和工段。与传统酸性废水处理工艺相比,SZP法处理磷肥厂酸性废水的优点在于:无附加的熟石灰原料费用,不产出需处理的石膏副产物,可实现SO42-的回收。
选择沉淀锌法(SZP)处理磷肥厂酸性废水工艺的原则性工艺流程(如图1)为:用购于电锌厂的含氧化锌物料(一般为锌焙砂或挥发窑氧化锌粉)从酸性废水中沉淀出碱式硫酸锌,再用过滤法将含有碱式硫酸锌的固体分离出来,将其返回电锌厂氧化锌浸出工段中回收SO42-,沉淀出碱式硫酸锌后的滤液返回原废酸处理系统进行后续处理。
2、试验研究
2.1 试验原料与仪器
本试验所用原料酸性废水取自于磷肥厂的污水站,酸性废水主要成分为[Pb2+]=4×10-4g/L、[Zn2+]=0.1g/L、[Cl-]=1.3g/L、[Cd2+]=2×10-4g/L、[Cu2+]=6.0×10-5g/L,酸度93.1g/L(以H2SO4计)。
试验选取2种不同的氧化锌物料———锌焙砂和氧化锌粉,均由四川某电锌厂提供。锌焙砂需细磨,细磨后粒度0.074mm的占比80%,锌焙砂主要化学成分为Zn55.30%、Cu0.95%、S3.20%、Pb2.20%、Fe9.10%、As0.39%、Cd0.12%;氧化锌粉取于电锌厂挥发窑生产系统的布袋收尘器,粒度0.074mm的占比90%,其主要化学成分为Zn64.700%、Pb11.Cu0.160%、As0.422%、Fe3.250%、C4.230%、Ag0.098%、S1.500%。
试验所用仪器主要有JJ-1型数显精密电动搅拌器和BHS-6数显恒温水浴锅(控制精度±2℃)。
2.2 试验条件与结果
试验设置的反应条件是结合磷肥厂生产实际并考虑生产成本和便于生产管理得出的。结合选择沉淀锌法处理酸性废水的工艺流程,考察不同氧化锌物料、反应温度、氧化锌粉加入量对反应过程pH、滤液Zn2+含量的影响。当反应终了,沉淀反应废液的pH在5.5~6.0,滤液Zn2+含量≤2.0g/L,视为锌完全沉淀,达到满意的试验结果。整个反应在1L的烧杯中进行,用恒温水浴锅控制试验温度,用电动搅拌器控制搅拌强度。
2.2.1 不同氧化锌物料对反应过程pH和滤液Zn2+含量的影响
取酸性废水500mL,在反应温度50℃、搅拌强度350r/min的条件下,对于锌焙砂,中和反应开始时锌焙砂的加入量为56.2g(理论计算量),反应进行70min后补加入11.2g(0.2倍理论计算量)的锌焙砂,锌焙砂中和反应时间对反应过程pH的影响见图2。中和反应完成后,继续加入168.52g(理论计算量)的锌焙砂进行沉淀反应,反应进行70min后补加入33.7g(0.2倍理论计算量)的锌焙砂,反应进行120min后再补加33.7g(0.2倍理论计算量)的锌焙砂,锌焙砂沉淀反应时间对反应过程pH的影响见图3。沉淀反应结束后,对反应液进行过滤,滤液Zn2+含量为16.7g/L。
3、结果与讨论
3.1 药剂的筛选
通过几组混凝实验可知,在处理三元驱废水时,聚合氯化铝(PAC)效果较好,沉淀明显,沉淀物块状小,呈细微颗粒,溶液中间层无悬浮物体。聚合氯化铝铁(PAFC),分层明显,矾花形成快,下方沉淀物较大,但上层溶液有浮油出现,中间层水质较清澈。硫酸铝沉淀相对较慢,但絮体密实,溶液呈乳白色,处理效果与聚合氯化铝铁相似。硫酸亚铁,沉淀较少,悬浮颗粒多漫布在溶液中,溶液呈墨绿色,处理效果是4组中差。以上药品对处理聚合驱采油废水有相似现象。综合考虑,选用硫酸铝、聚合氯化铝铁、聚合氯化铝作为絮凝剂进行后续实验。
破乳剂方面,H1对聚合驱采油废水破乳效果更佳,矾花形成速度较快,破乳效果更好。R2对三元驱采油废水处理明显。
3.2 投加量对除油效果的影响
将PAFC、PAC、硫酸铝各配制成浓度30%的溶液(3种溶液)。