污酸处理硫化法除砷技术

在冶炼生产过程中，含SO₂和SO₃的烟气经稀酸洗涤净化后产生大量污酸，这些污酸富含铜、砷、铁等重金属杂质。传统石灰中和-铁盐沉淀法存在处理效果不稳定、渣量大（约为硫化法的20倍）且易产生二次污染等问题。硫化法除砷技术因其高效性、经济性和环保优势，已成为解决高砷污酸处理难题的关键技术。

硫化法除砷技术原理

硫化法除砷基于金属硫化物溶度积远低于氢氧化物的特性。在酸性条件下（pH=1-3），硫化剂（Na₂S或NaHS）首先与酸反应生成H₂S气体，随后H₂S与污酸中的砷反应生成As₂S₃沉淀。该过程同步去除铜、铅、镉等重金属，形成MS型硫化物（M代表金属离子）。

技术优势体现在：

高效去除：As去除率可达99.9%，出水ρ(As)<0.3mg/L；

资源回收：处理后的稀酸可直接回用于磷肥/硫酸生产；

危废减量：渣量仅为石灰法的5%，且As₂S₃沉淀物可资源化利用；

经济性：吨水处理成本较传统方法降低40-60%。

关键工艺系统

多级硫化反应系统

针对不同砷浓度采用差异化设计：

高砷污酸（As>500mg/L）：采用两级硫化反应，一级去除率>95%，二级确保出水达标。湖北某化肥厂案例显示，两级系统使As从480mg/L降至0.8mg/L；

低砷污酸：采用大容积单级反应槽，通过延长HRT（≥30min）和优化搅拌（G值50-300s⁻¹）保证去除效果。

气液强化装置

创新性气液强化器通过以下方式提升效率：

压力控制：维持60-75kPa压力提升H₂S溶解度；

清液循环：掺入As<50mg/L的清液携带硫化渣，增大气液接触面积；

尾气回用：含H₂S尾气返回预处理段，实现"以废治废"。

运行参数优化

药剂投加：按S/As摩尔比3-4.5投加，实际用量需考虑重金属竞争消耗。某工程中NaHS投加量为理论值的1.1-1.2倍时效果最佳；

反应条件：

温度30-40℃（过高导致H₂S逸散，过低减慢反应速率）；

pH值1.5-3.0（过酸降低S²⁻浓度，碱性生成可溶性硫代酸盐）；

固液分离：采用FBL过滤器+板框压滤，污泥含水率≤70%，固含量<10mg/L。

工程应用案例

江苏某填埋场处理项目（200m³/d规模）实施效果：

进水指标：As=4160mg/L，Cu=35mg/L，电导率40.8mS/cm；

工艺组合：预处理-接触蒸发-尾气冷凝三级系统；

处理效能：冷凝液As<35mg/L，浓缩液体积减少85%；

经济效益：利用填埋气作热源，运行成本180元/吨。

技术挑战与发展

现存问题

钠盐积累：Na₂S引入的Na⁺影响酸回用，需配套脱盐工艺；

安全风险：H₂S泄漏风险要求严格的气体监测系统；

残液处理：浓缩液含盐量>150g/L，固化填埋成本高。

创新方向

新型硫化剂：采用FeS/FeS₂替代Na₂S，避免钠离子引入且缓释S²⁻；

智能控制：基于ORP-pH联动的PID控制系统，加药误差从±15%降至±5%；

污泥资源化：酸浸-电解工艺回收Cu（纯度99.5%）和Fe₃O₄磁性材料。

硫化法除砷技术通过硫化物沉淀与气液传质强化的协同，为高砷污酸处理提供了高效解决方案。随着材料革新与智能控制技术的融合，该工艺将在实现"近零排放"与"资源循环"目标中发挥更重要作用。