污水處理技術(shù)篇：含硫酸廢水的廢硫酸回收處理

　　硫酸在化工、鋼鐵等行業(yè)廣泛應(yīng)用。在許多生產(chǎn)過程中，硫酸的利用率很低，大量的硫酸隨同含酸廢水排放出去。這些廢水如不經(jīng)過處理而排放到環(huán)境中，不僅會使水體或土壤酸化，對生態(tài)環(huán)境造成危害，而且浪費大量資源。近年來許多國家已經(jīng)制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，與此同時，先進(jìn)的治理技術(shù)也在世界各地迅速發(fā)展起來。

　　廢硫酸和硫酸廢水除具有酸性外，還含有大量的雜質(zhì)。根據(jù)廢酸、廢水組成和治理目標(biāo)的差異，目前國內(nèi)外采用的治理方法大致可分為3大類：回收再用、綜合利用和中和處理。

　　1、廢硫酸的回收再用

　　廢硫酸中硫酸濃度較高，可經(jīng)處理后回收再用。處理主要是去除廢硫酸中的雜質(zhì)，同時對硫酸增濃。處理方法有濃縮法、氧化法、萃取法和結(jié)晶法等。

　　1.1濃縮法

　　該法是在加熱濃縮廢稀硫酸的過程中，使其中的有機(jī)物發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯钌z狀物或懸浮物后過濾除去，從而達(dá)到去除雜質(zhì)、濃縮稀硫酸的雙重目的。這類方法應(yīng)用較廣泛，技術(shù)較成熟。在普遍應(yīng)用高溫濃縮法的基礎(chǔ)上又發(fā)展了較為先進(jìn)的低溫濃縮法，下面分別加以介紹。

　　1.1.1高溫濃縮法

　　淄博化工廠三氯乙醛生產(chǎn)過程中有廢硫酸產(chǎn)生，其中H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%～75%、三氯乙醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%、其它有機(jī)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。該廠將其沉淀過濾后，用煤直接加熱蒸餾，回收的濃硫酸無色透明，H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95%，無三氯乙醛檢出，而沉淀物經(jīng)堿解、蒸餾和過濾后可回收氯仿。該廠廢硫酸處理量為4000t/a，回收硫酸創(chuàng)利潤55萬元/a。

　　日本木村-大同化工機(jī)械公司的廢硫酸濃縮法是用搪玻璃管升膜蒸發(fā)和分段真空蒸發(fā)相結(jié)合，將廢硫酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10%～40%濃縮到95%，其工藝可分為3段，前兩段采用不透性石墨管加熱器蒸發(fā)濃縮，后一段采用搪玻璃管升膜蒸發(fā)器濃縮，在每一段中H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)漸次升高，分別達(dá)到60%、80%和95%。加熱過程采用高溫?zé)彷d體，溫度為150～220℃，可將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄晕镔|(zhì)，然后過濾除去，該工藝以2t/h的規(guī)模進(jìn)行中試，5a運轉(zhuǎn)良好。該工藝適應(yīng)能力很強(qiáng)，可用于含多種有機(jī)雜質(zhì)的廢硫酸的處理。

　　1.1.2低溫濃縮法

　　高溫濃縮法的缺點在于：硫酸的強(qiáng)腐蝕性和酸霧對設(shè)備和操作人員的危害很大，實際操作非常麻煩。因此，近年來開發(fā)出了一種改進(jìn)的濃縮法，稱為汽液分離型非揮發(fā)性溶液濃縮法(簡稱WCG法)。

　　WCG法的原理和工藝如下：將廢稀硫酸由儲槽用耐酸泵打入循環(huán)濃縮塔濃縮，然后經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入造霧器和擴(kuò)散器強(qiáng)迫霧化并進(jìn)一步強(qiáng)迫汽化，分離后的氣體經(jīng)高度除霧后進(jìn)入氣體凈化器，凈化后排放。分離后的酸液再度回到循環(huán)濃縮塔，經(jīng)反復(fù)循環(huán)濃縮蒸餾，達(dá)到濃度要求后，用泵打入濃硫酸儲罐。濃硫酸可作為生產(chǎn)原料再利用。其工藝流程見圖1。

　　WCG法濃縮裝置主要由換熱器、循環(huán)濃縮塔和引風(fēng)機(jī)組成。換熱器材質(zhì)為石墨，濃縮塔材質(zhì)為復(fù)合聚丙烯，泵及引風(fēng)機(jī)均為耐酸設(shè)備。

　　該法與高溫濃縮法相比，蒸發(fā)溫度低(50～60℃)，蒸汽消耗量少，費用低(濃縮每噸稀硫酸耗電和蒸汽的費用約為30～60元)。上海染化五廠生產(chǎn)分散深藍(lán)H-GL產(chǎn)生的稀硫酸(H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)，上海染化八廠、武漢染料廠、濟(jì)寧染料廠生產(chǎn)染料中間體產(chǎn)生的稀硫酸，采用WCG法濃縮，都取得了明顯的效果。

　　用WCG法濃縮稀硫酸應(yīng)注意以下幾點：

　　(1)在濃縮過程中若有固體物析出，會影響傳熱效果和廢酸的分離；

　　(2)該裝置非密閉，廢酸中若有揮發(fā)性物質(zhì)，會影響工作環(huán)境；

　　(3)裝置的主體材料為復(fù)合聚丙烯，工作溫度受主體材料的限制，不能超過80℃；

　　(4)該法僅適用于H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于60%的稀硫酸。

　　1.2氧化法

　　該法應(yīng)用已久，原理是用氧化劑在適當(dāng)?shù)臈l件下將廢硫酸中的有機(jī)雜質(zhì)氧化分解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸肌⑺?、氮的氧化物等從硫酸中分離出去，從而使廢硫酸凈化回收。常用的氧化劑有過氧化氫、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸鹽、臭氧等。每種氧化劑都有其優(yōu)點和局限性。

　　天津染料八廠采用硝酸為氧化劑對蒽醌硝化廢酸進(jìn)行氧化處理〔2，4〕，其操作過程為：將廢酸稀釋至H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出，經(jīng)過濾槽真空抽濾后廢酸進(jìn)入升膜列管式蒸發(fā)器，在112℃、88.1kPa條件下濃縮，在旋液分離器中分離水蒸氣和酸(此時H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為70%)，廢酸再流入鑄鐵濃縮釜(280～310℃，真空度為6.67～13.34kPa)，用噴射泵帶出水蒸氣，使H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到93%，然后流入搪瓷氧化缸，加入濃硝酸(HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)進(jìn)行氧化處理，至硫酸呈淺黃色。反應(yīng)中產(chǎn)生的一氧化氮氣體用堿液吸收。