收稿日期：2006-9-18? 　　作者簡介： 馬明蘭（1982-），女，湖北宜昌人，武漢科技大學中南分校生命科學學院教師；易求實（1943－），男，湖南長沙人，武漢科技大學中南分校生命科學學院教授。?
　　（武漢科技大學中南分校 生命科學學院，湖北 武漢 430223）?
　　摘要：本文對有色冶煉尾氣凈化中產(chǎn)生的污酸進行處理的重要性作了介紹，對污酸處理的不同方法進行了比較和評價。著重指出，使洗凈水閉路循環(huán)是污酸處理的科學和合理的方式，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和循環(huán)經(jīng)濟的要求。根據(jù)污酸處理實踐，對如何實現(xiàn)洗凈水閉路循環(huán)處理進行了論述和思考。?
　　關鍵詞：污酸；處理；閉路循環(huán)?
　　中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A??
　　
　　一、污酸處理的重要性?
　　
　　環(huán)境污染物中，重金屬汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，對人和動物危害最為嚴重。進入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境的重金屬，均可通過呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被動物吸收。當這些重金屬在動物體內積累到一定程度時，即會直接影響動物的生長發(fā)育、生理生化機能，直至引起動物的死亡[1]。由于重金屬不能被微生物降解，在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉化，所以，重金屬污染的消除往往更為困難，對生物引起的影響和危害也是人們更為關注的問題[2]。在有色冶煉中，環(huán)境毒害非常嚴重的砷、鎘、氟等，相當一部分進入煙氣中，我國將它們列為一類污染物。據(jù)估計，有色冶金系統(tǒng)每年有約1萬噸以上的砷進入煙氣[3]，如果不進行處理，將使2000億立方米以上（相當4條黃河的年流量）的水砷含量達到50ug以上，不進行處理則不能飲用。在利用煙氣制酸的過程中，它們又轉移到洗滌煙氣產(chǎn)生的“污酸”中，因此，有效回收污酸中包括砷、鎘在內的重金屬以及氟，實際上是扼住了有色冶煉中最重要的污染源。?
　　
　　二、污酸處理現(xiàn)狀?
　　
　　含砷及重金屬廢水的治理方法很多，如中和法、硫化法、鐵氧化法、電凝聚法、離子交換法、吸附法等等[4]。隨著國家對污染控制力度的加強、控制指標的要求更加嚴格，對這些方法的研究及實踐，將越來越深入。面對污酸廢水排量大、含量高和組成復雜的特點，目前采用得較多的是硫酸亞鐵―石灰法和硫化法兩大類。?
　　
　　（一）硫酸亞鐵―石灰法?
　　這類方法用石灰中和污酸并調節(jié)PH，利用硫酸亞鐵中的鐵能與砷、鎘生成難溶鹽、鐵的氫氧化物具有強大的吸附和絮凝能力的特性，達到去除污酸中砷、鎘等有害重金屬的目的，此過程中氟也同時被去除[5][6]。杜冬云、易求實等在一種去除水中重金屬的專利技術[7]的基礎上對于砷含量8000mg/L，含鎘165mg/L的高砷高鎘污酸廢水，提出新改進的鐵鹽法。該方法能確保砷鎘的達標排放，砷的去除率達到99?99％[8]。?
　　石灰―硫酸亞鐵法處理污酸產(chǎn)生的渣量很大，砷等重金屬在渣中呈稀散分布。年產(chǎn)量20萬噸的廠，有近7萬噸濕廢渣產(chǎn)生，砷鎘等資源化再回收困難，廢渣的無泄漏永久存放也難以實現(xiàn)。二次污染隨時都可發(fā)生。?
　　
　�。ǘ�）硫化法?
　　硫化法是用可溶性硫化物與重金屬反應，生成難溶硫化物，將他們從污酸中除去。硫化渣中砷鎘等含量大大提高，在去除污酸中有毒重金屬時，同時實現(xiàn)重金屬的資源化，這類反應可在PH較低的條件下發(fā)生，留下的稀酸可用于磷肥生產(chǎn)[9]。?
　　硫化法去除砷鎘的效果目前還不能和石灰―鐵鹽法比較，處理后的污酸中砷含量還有幾十mg/L，有的可達100mg/L[10]。因此，硫化法目前實際是一種預處理方法，用它將大部分重金屬取走并富集余渣中，使后續(xù)的達標排放處理難度降低。不同的側重點，形成不同的硫化工藝路線，常見的有：?
　　
　　工藝路線回收了大部分砷鎘，但砷鎘含量仍較高，有將此“凈化酸”用于磷肥生產(chǎn)的報道，砷鎘有可能超標。當凈化酸找不到出路時，為了使污酸廢水達標排放，必須采用鐵鹽―石灰法除砷鎘氟，但渣量大幅度減少。?
　　如何進一步提高硫化法的砷鎘去除率，金隆銅業(yè)公司等單位研究采用了中和―硫化―氧化工藝[11]，將硫化法的砷的去除率提高到95％以上，剩下的5％仍采用石灰―鐵鹽法處理：?
　　
　　?
　　三、污酸處理的原則思考?
　　
　　黨的十六大以后，中央對我國的經(jīng)濟建設和社會發(fā)展，提出了可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和構建和諧社會等重大決策。我國的環(huán)境保護政策，隨之進入一個新時期，對污染防治認識將更深遠，要求將更嚴格，執(zhí)法將更嚴厲。國家環(huán)�？偩謱⑺�污染作為污染防治的重中之重。明確指出在污染的防治中要防止污染物形成二次污染。在這樣的總體形式下。對污酸污染治理的原則也要進行新的思考。?
　　第一，資源化和無害化原則。重金屬和氟的不可降解性的特點，防止在處理過程產(chǎn)生的廢渣廢水成為新的污染源，是治理方案或工藝流程設計必須重點考慮的。對于重金屬污染物，重點考慮資源化回收，對于硫酸，首先考慮無害化再兼顧資源化。重金屬污染物一旦不能做到資源化，就難以有無害化的路線可走，勢必會導致污染物轉移或出現(xiàn)二次污染的后果。資源化回收工作不僅有技術問題，也有環(huán)境政策問題，例如，污酸硫化渣中砷含量可達52％，人們還在采用水泥固化棄置[12]，原因之一就是因為白砒價格太低，將含砷濾餅制成白砒無利潤可言。?
　　第二，高效去除和高度富集并重原則。高效去除是治理工藝的根本前提，離開這個根本前提，將失去環(huán)境法規(guī)和環(huán)境政策的肯定和支持。但高效去除并不等于高度富集，現(xiàn)某公司采用的“新改進的鐵鹽法”[8]砷的去除率可達到99?99％，但是，這是以大量的石灰，超量的鐵鹽投入取得的效果。藥劑大量的投加必然產(chǎn)生大量的廢渣，必然導致重金屬在渣中的稀散分布，為后續(xù)處理帶來重重困難，必然導致二次污染的危險。?
　　人們在孜孜不倦的追求高效去除高度富集功能的處理劑和處理方法。污酸有害成分復雜，試圖用一種藥劑或某種單一手段輕易達到去除目的的愿望，近期內還不太可能實現(xiàn)。在處理水中高濃度有害重金屬方面，雖然多種有機制劑問世，還沒有一種能與硫化鈉這樣廣普、高效和廉價的藥劑相比擬。善用巧用無機硫化物處理重金屬廢水，會收到高效去除高度富集的效果。?
　　第三，閉路循環(huán)原則。現(xiàn)行的污酸處理大多采用達標排放的方案，對污酸中的砷氟，采用的是“除惡務盡”的處理方法。要求去除率高到令人難以置信的程度，例如采用“新改進的鐵鹽法”處理8000mg/L的高砷廢水，在工業(yè)規(guī)模的連續(xù)流程中，外排水中砷濃度可小于0?5mg/L，去除率在99?99％以上。這么高的去除率除了要有可靠的工藝保障外，還必須具有優(yōu)良先進的設備支撐，嚴格的規(guī)章督促管理，高素質的職工隊伍運作實施。這么高的去除率，留給設備的“安全裕量”必然是很小的。、留給工藝的“自由度”必定是很窄的，上班時工程師和工人的神經(jīng)都還是高度緊張的。如何改變這樣的狀況？使污酸廢水經(jīng)處理后洗凈水循環(huán)使用，使污酸廢水實現(xiàn)零排放，當是根本的辦法。?
　　第四，客觀成本原則。污染的防治是需要資金投入的，是有一定治理成本的，人類對污染防治，經(jīng)歷了一個由淺入深，由被動到主動的過程。這種被動和膚淺意識長期主宰著環(huán)境污染防治工作，表現(xiàn)為追求形式而不注重效果，追求短暫的目前而不注重長久的將來，追求污染的局部治理而不注重污染的遷移。在這種思想觀念下形成的治理成本，是不客觀的，往往是偏低的，只考慮局部治理的成本，顯然要比兼顧防止二次污染產(chǎn)生的全局治理成本要低�，F(xiàn)在環(huán)境污染治理正處在一個轉型時期，如果仍以老的成本觀念來審視新的處理方法，新方法可能由于處理費用過高被否決。因此，樹立一個新的客觀的成本觀念在新時期的環(huán)境污染治理中更為重要。?
　　
　　四、污酸閉路循環(huán)處理?
　　
　�。ㄒ唬┪鬯崽幚硭�閉路循環(huán)基本構想?
　　污酸是對SO2尾氣除塵除SO3煙霧的凈化工藝中產(chǎn)生的，凈化工藝對水質并無特殊嚴格要求，所以，對污酸中的重金屬、砷、氟進行適當削減處理后，仍可返回凈化工段循環(huán)使用，應仍能滿足凈化工藝的要求。有報道20世紀70年代起，廈門化肥廠[13]和荊門市磷肥廠[14]等就開始研究閉路循環(huán)工藝。江蘇瑞和化肥有限公司在100Kt/a裝置上實現(xiàn)了閉路循環(huán)，達到零排放[15]。武漢青江化工股份有限公司在成功實現(xiàn)部分循環(huán)實踐的基礎上，開始準備實現(xiàn)全閉路循環(huán)[16]。?
　　
　�。ǘ�）污酸處理水閉路循環(huán)的關鍵?
　　全閉路循環(huán)工藝在用化學方法削減污酸中有害重金屬和稀酸過程中，必然造成水的硬度增加和無機鹽積累。硬度過高會使管路和設備結垢堵塞，無機鹽的累積（例如氟鹽，錳鹽）還會影響凈化效果。實現(xiàn)全封閉無限循環(huán)的困難也主要集中在這里。要實現(xiàn)全封閉無限循環(huán)最重要的是要防止垢的產(chǎn)生和氟砷等影響凈化效果物質超過限度。研究發(fā)現(xiàn)，少量聚丙烯酸或馬丙共聚物等，對CaSO4•2H2O晶種表面具有吸附作用，抑制了CaSO4•2H2O的結晶生長，從而具有很好的阻垢作用，這類物質稱為阻垢劑[17]，能有效阻止循環(huán)冷卻水水垢的產(chǎn)生。循環(huán)冷卻水的鈣鎂總量是固定的，有理由相信，阻垢劑能很好發(fā)揮阻垢作用，而二氧化硫尾氣洗凈水的閉路循環(huán)，水中的鈣會在每一次循環(huán)中得到補充。因此，阻垢劑能否在二氧化硫尾氣閉路循環(huán)洗凈水的處理中很好發(fā)揮阻垢作用？值得研究。特別是無限閉路循環(huán)工藝。?
　　由上可知，實現(xiàn)污酸處理水無限閉路循環(huán)，達到零排放的目的，最根本的是要控制離子濃度，初步試驗發(fā)現(xiàn)，控制恰當PH，以石灰中和硫酸，添加少量助劑，有可能使砷鈣氟濃度保持在允許范圍內，有實現(xiàn)零排放的可能。根本上消除污酸可能產(chǎn)生的危害。進一步研究表明，運用系統(tǒng)工程理論，污酸可以零排放，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟模式。相信在可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和構建和諧社會等重大決策支持下，污酸的零排放處理，SO2洗凈水的閉路無限循環(huán)工藝一定能建立并逐步完善起來。有色冶煉有毒重金屬廢水將得到徹底的防治。?
　　
　　參考文獻?
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