烟气制酸污酸物理法闭路循环处理技术

＊戚永辉

（易门铜业有限公司 云南 651100）

在化工铅锌冶炼生产过程中，所产生的大量富含SO2与有害金属成分的烟气污染影响较大。如果从绿色环保与综合利用等多种角度来看，铅锌冶炼企业是建设有二转二吸制酸系统的，其在烟尘回收与SO2制硫酸方面表现突出，不过在实际生产过程中会产生大量重金属及强酸性废水，即污酸。污酸中的有害有毒物质种类较多且含量较大，如汞、砷、镉等，已经达到工业废水级别，对于自然生态环境的污染危害极大。所以，化工铅锌冶炼生产过程中需要有效治理污酸，保证烟气制酸生产水平提高。

1.铅锌冶炼工业中烟气制酸的基本概述

铅锌冶炼工业在生产过程中会产生含有二氧化硫的烟气，这主要是烟气制酸所产生的，称之为“污酸”。这就要深入探究铅锌冶炼、烟气制酸的系统净化工序，它主要采用半封闭稀酸洗涤技术，其烟气中会产生大量矿尘、三氧化硫及挥发性物质，烟气在洗涤过程中直接进入到稀硫酸之中。伴随洗涤过程的不断推进，大量杂质就会逐渐富集起来。为确保稀酸洗涤效果理想化，需要排除部分稀酸到污酸处理站中特别处理，最终排出污酸。

污酸中的大量杂质如铅、锌、铜等重金属元素杂质对于人和自然的污染相对较大，且众所周知重金属元素在自然界中较难完成生物降解，长久存在就会相互发生化学作用，不断转化。目前化工企业是非常重视污酸处理的，比较常用的污酸处理方法就包括了化学沉淀法及物理法[1]。

2.烟气制酸中污酸处理工艺实施的发展现状与难点问题

(1)烟气制酸中污酸处理工艺实施的发展现状

烟气制酸中对于污酸处理工艺的实施主要遵从坚持节约资源、保护环境的基本国策，其中主要坚持节约优先、保护优先、自然恢复等主要方针，同时着力推进绿色循环发展、低碳发展等，形成了资源节约与环境保护的空间格局，为产业结构、生产方式、生活方式等诸多层面创造空间条件，真正扭转生态环境恶化发展现实格局，为全球生态安全做出巨大贡献。早在2015年，我国的《环境保护法》中新增了“保护环境是国家的基本国策”这一规定，这一规定有效推进了生态文明建设进程，对于促进经济社会可持续发展非常有利。在新政策实行后，污酸处理工作的全新标准与参考依据也已经全面提出，较好促进了污酸处理工作的顺利推进。

(2)烟气制酸中污酸处理工艺实施的难点问题

烟气制酸中污酸处理工艺的难点问题较多，其中最大的难点问题就是防止产生二次污染。在污酸主要成分中，重金属与氟是具有不可降解特性的，所以在处理过程中难度较大，必须加以充分注意。要避免在处理过程中经过化学反应产生大量废水废渣，生成另一种污染形式。在重金属污染的回收方式上，主要结合资源化回收机制来实现变废为宝，建立闭路循环利用机制。针对污酸的处理要求需要保证无公害，同时考虑到资源化处理方式有效合理实施。

众所周知，污酸中的有毒有害成分非常多，采用单一药剂较难彻底去除，特别是针对污酸中的有害重金属去除工作，需要采用多种药剂才有可能去除，但也并不保证彻底去除。目前针对烟气制酸中的污酸处理工艺技术逐渐先进化，可确保污酸在处理后也能循环使用，例如可以采用更为先进的污酸闭路循环处理工艺，最终实现废水零排放[2]。

3.烟气制酸中的污酸物理法闭路循环处理工艺概述

烟气制酸中处理污酸可以采用化学方法，同时也可以采用物理方法，例如污酸物理法闭路循环处理工艺。该工艺专门可以针对SO2尾气进行处理，同时也能去除SO3烟雾，形成完整的净化工艺操作流程，进而处理所产生的污酸及污酸杂质。这种物理处理方法能够造成水硬度的增加，同时积累大量无机盐，对净化效果影响较大，不容忽视。在生产过程中，水硬度的增加意味着管理设备容易结垢且最终被堵塞，这就导致全封闭循环面临现实困境。进一步展开研究会发现结垢成分中的聚丙烯酸、共聚物等都具有吸附作用。

4.烟气制酸中的污酸物理法闭路循环处理工艺的实践应用要点

目前针对烟气制酸中污酸处理的物理方法异常丰富，其中就包括了硫酸亚铁石灰法、PM-PL膜法、热风浓缩配合硫化法等。这些物理方法在处理污酸中复杂成分方面表现突出，主要用于筛除和分离硫酸、重金属离子、非金属物等，有效克服了传统污酸中重金属有机物无法有效降解的现实难题。另一方面，就是有效防止处理过程中产生废渣废水等全新污染源，特别是针对重金属的资源化回收工作开展相对全面到位。对于污酸的无害化工艺处理主要兼顾资源化操作，在该处理原则下大量加入化学药剂，有可能会导致污酸中含盐量与电导率快速提高，其中的处理成本较高，处理难度较大，资源回收较为困难，所以还有必要进一步阐述污酸物理法闭路循环处理方法的有效应用，明确其中的实践应用要点。

(1)污酸物理法闭路循环处理方法的基本概述

采用污酸物理法闭路循环处理方法，其关键就是解决传统化学处理方法中去除污酸所产生的有害金属与氟，避免污酸中污水硬度增高及无机盐大量积累，即产生大量“疲劳水”。水溶液硬度的增高就会导致管道及生产设备严重结垢，其中的无机盐积累也会造成处理效果下降，它必然会产生全封闭无限循环难题，且这些问题会集中体现出来，导致污酸物理法闭路循环处理方法实施无法有效到位[3]。

(2)污酸物理法闭路循环处理方法的实践应用要点

①物理法闭路循环处理方法流程

首先，要在烟气制酸的酸性环境中对金属离子进行分析，了解其中的酸式盐成分。当石灰中和以后，金属离子多为氢氧化物，氢氧化物在经过酸分离后被回收，而金属离子也会在近中性条件下再次分离出来，其中的资源化回收采用相对化学法操作流程更为简单。

其次，在这里应该考虑采用物理方法，保证硫酸钙配合超声波水垢处理设施进行在线防垢与除垢。其中针对中性废水，利用膜法分离非常有效，它能够对纯化水供酸分离，确保废水进入污水后实现站内金属有效回收。

②物理法闭路循环处理方法中的酸分离回收技术应用

污酸处理过程中要采用物理法闭路循环处理方法，确保其中的酸分离回收技术实践应用到位，即将污酸中的酸与金属离子完全分离出来。在中性条件下，需要了解到重金属的处理工艺方法还是相对丰富的，且实现难度不高。在酸分离回收机应用过程中，主要利用特种填料对填料中的滞留酸进行清理，保证金属离子随溶液溢流出来，最终达到分离目的。采用水反洗填料过程中，要确保填料中的酸伴随反洗水直接流出，形成再生新酸。要将锌中的污酸成分检验分离出来，形成样品加以实验研究。当然，考虑到实验室中所配置的污酸样品与所生产污酸成分相差较大，所以需要对分离效果加以细致评估，有效解决分离中所面临的各种问题。如果配合硫酸亚铁-石灰法处理污酸，虽然技术扎实，但是也会产生大量废渣。众所周知，废渣中的重金属分离效果比较分散，可能造成回收工作困难，这其中废渣的无泄漏永久存放也难以实现技术流程，如此就容易产生二次污染[4]。

当然在污酸物理法闭路循环处理方法应用过程中，要巧用PM-PL膜法处理污酸，保证新工艺处理到位，基于多种过滤技术优点来形成高性能分离过程，采用先进的纳滤及超滤膜分离技术来处理阴、阳离子膜，做好技术净化操作工作，进而实现对污酸的有效精制过程。在该工艺方法中，主要结合污酸处理过程中的优越性机制展开分析。配合热风浓缩及硫化法来处理污酸，大量回收污酸中的硫成分，有效规避所产生的石膏渣、砷酸钙渣等多种二次污染物。该方法需要正确投入到污酸处理生产运行过程中，保证烟气制酸效果始终良好。为此，也要建立物理法闭路循环处理方法体系，采用制酸系统直接转化余热，将净化工序中所排出的废酸通过浓缩处理筛选出来，并有效计算污酸成分与浓度。与此同时，污酸中的氟、氯等有害物质也会被大量去除，可以考虑采用硫化法去除浓缩液中的重金属物质，在经过沉淀后再配合普通薄膜过滤器来过滤去除悬浮物，建立干吸系统补水机制。如此一来，才能最大限度降低干吸效率。在这一过程中，需要有效对硫进行一次性回收，避免二次污染产生，该技术非常值得广泛推广应用[5]。

5.烟气制酸中的污酸物理法闭路循环处理工艺的实践应用注意事项

在烟气制酸中，针对污酸物理法应用环节应该确保闭路循环处理工艺有效实施，但其中也需要明确某些关键注意事项。

(1)做好自动控制工作

污酸物理法闭路循环处理工艺中应该做好自动控制工作方法，例如采用DCS控制系统来建立物理法闭路循环处理工艺，专门由两路电源输入，一路为低压柜动力220V引入，一路为UPS电源，UPS输入电源与DCS市电电源不应在同一回路下。系统机柜内电流输入信号均使用安全栅进行隔离保护，开关量输出皆使用继电器隔离输出。I/O点按20%在线备用；同时机柜内还需预留20%的备用安装空间。所有安全栅、继电器、接线端子等外配附件按I/O实配点数满配，形成物理法闭路循环处理工艺环境。在这一环境中，需要针对DCS控制系统配置大量主控卡，设置独立的物理法闭路循环控制站，主要用于管理烟气制酸生产过程。而控制系统则能够实现对现场生产数据的有效监视、控制、组态画面优化，同时修改逻辑程序，同时编译、下载功能优化，确保控制系统供电电源选用多路输入电源形式。

(2)建立烟气制酸物理法闭路循环控制机制

首先，在冷启动前，通烟并利用烟气将催化剂床层的温度升高到水的露点温度或露点温度以上，以清除催化剂表面可能残存的水分。该项操作对于SOx或HCl含量较高的烟气来说尤为重要。烟气升温速率：在20℃至150℃之间时，升温速率宜不大于10℃/min；在150℃至400℃之间时，升温速率宜不大于20℃/min，且最高温度不能超过420℃[6]。

其次，做好喷污酸物理法闭路循环控制处理，因为烟气制酸的长期运行的烟温为150～180℃，初始喷污酸温度控制最低阈值为120℃，当启动后烟气温度达到120℃以上时允许开始喷污酸。

该技术在国内许多化工企业中多有应用，其污酸废弃物排放在0～20mg/Nm间，均值在9mg/Nm左右，满足A级指标排放要求，可享受错峰豁免（错峰期间不停车）政策，给企业带来可观的经济效益。另外，经过超低排放改造后，可以完全把生料磨析出污酸作为SCR系统的还原剂加以有效利用，使SNCR喷污酸量大大降低，目前运行部基本不喷污酸，运行成本优势明显，非常值得进一步研究和实践应用[7-8]。

6.总结

就目前来看，国内铅锌冶炼化工生产企业在行业污酸处理工艺上基本能够满足国家规定排放标准，但其在酸处理、重金属渣处理过程中易导致二次污染—污酸产生。污酸的大量产生会导致水硬度指标逐渐攀升，同时也导致烟气制酸生产工艺中生产指标不够完善，因此深入研究全新新兴技术非常有必要，它能够完善污染处理措施，有效提高废水排放标准，为行业企业可持续向前发展实现了有效促进。从技术角度来讲，污酸处理工艺是能够实现闭路循环零排放的，它的重点工艺技术就是在不加碱、控制pH值的基础上去确保金属离子在中性条件下有效分离。而基于物理法闭路循环处理技术来治理污酸，配合铅锌电解废酸也能满足酸分离回收，该技术能够有效配套设备、电控系统等来完成工艺技术流程。而通过大量生产实践结果也证明，物理法在处理污酸实现闭路系统建设并满足污酸零排放方面是非常可行的。