磷肥廠酸性廢水主要來自冶煉煙氣制酸淨化工段稀酸循環洗滌産生的稀廢酸(H2SO4含量1%～10%)，目前處理此類酸性廢水的主要工藝流程為：石灰乳預中和→平流式沉澱池分離→超濾系統處理→納濾系統處理→二級RO膜反滲透處理→電絮凝系統電化學處理，廢水處理達标後可返回生産系統循環利用。此工藝最大的問題是采用石灰乳預中和時會産生大量含有重金屬的石膏副産物，磷肥廠通常采用堆存或對外銷售方式進行處理，而石膏的大量堆存給廠區環保、安全帶來較大壓力。

　　1、選擇沉澱鋅法(SZP)處理磷肥廠酸性廢水的工藝原理及特點。

　　采用選擇沉澱鋅法(SZP)來處理磷肥廠的酸性廢水，不會擾亂原有酸性廢水處理的工藝流程，隻是替換原酸性廢水處理工藝流程中的石灰乳預中和工段。與傳統酸性廢水處理工藝相比，SZP法處理磷肥廠酸性廢水的優點在于:無附加的熟石灰原料費用，不産出需處理的石膏副産物，可實現SO42-的回收。

　　選擇沉澱鋅法(SZP)處理磷肥廠酸性廢水工藝的原則性工藝流程(如圖1)為:用購于電鋅廠的含氧化鋅物料(一般為鋅焙砂或揮發窯氧化鋅粉)從酸性廢水中沉澱出堿式硫酸鋅，再用過濾法将含有堿式硫酸鋅的固體分離出來，将其返回電鋅廠氧化鋅浸出工段中回收SO42-，沉澱出堿式硫酸鋅後的濾液返回原廢酸處理系統進行後續處理。

　　購于電鋅廠的氧化鋅物料一般有50%～65%的鋅以ZnO的形式存在，選擇沉澱鋅法(SZP)處理磷肥廠酸性廢水工藝中，首先氧化鋅物料中的ZnO與酸性廢水中的H2SO4發生中和反應生成ZnSO4(ZnO H2SO4→ZnSO4 H2O)，中和反應完成時，廢液的pH在5～6;繼續加入氧化鋅物料，作為鋅(ZnSO4)的沉澱劑，即ZnO與ZnSO4發生沉澱反應，生成堿式硫酸鋅沉澱。

　　2、試驗研究

　　2.1 試驗原料與儀器

　　本試驗所用原料酸性廢水取自于磷肥廠的污水站，酸性廢水主要成分為［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計)。

　　試驗選取2種不同的氧化鋅物料―――鋅焙砂和氧化鋅粉，均由四川某電鋅廠提供。鋅焙砂需細磨，細磨後粒度0.074mm的占比80%，鋅焙砂主要化學成分為Zn55.30%、Cu0.95%、S3.20%、Pb2.20%、Fe9.10%、As0.39%、Cd0.12%;氧化鋅粉取于電鋅廠揮發窯生産系統的布袋收塵器，粒度0.074mm的占比90%，其主要化學成分為Zn64.700%、Pb11.100%、Cu0.160%、As0.422%、Fe3.250%、C4.230%、Ag0.098%、S1.500%。

　　試驗所用儀器主要有JJ-1型數顯精密電動攪拌器和BHS-6數顯恒溫水浴鍋(控制精度±2℃)。

　　2.2 試驗條件與結果

　　試驗設置的反應條件是結合磷肥廠生産實際并考慮生産成本和便于生産管理得出的。結合選擇沉澱鋅法處理酸性廢水的工藝流程，考察不同氧化鋅物料、反應溫度、氧化鋅粉加入量對反應過程pH、濾液Zn2 含量的影響。當反應終了，沉澱反應廢液的pH在5.5～6.0，濾液Zn2 含量≤2.0g/L，視為鋅完全沉澱，達到滿意的試驗結果。整個反應在1L的燒杯中進行，用恒溫水浴鍋控制試驗溫度，用電動攪拌器控制攪拌強度。

　　2.2.1 不同氧化鋅物料對反應過程pH和濾液Zn2 含量的影響

　　試驗選取的氧化鋅物料為鋅焙砂和氧化鋅粉，2種物料在電鋅廠容易得到，不會增加購買原材料的費用。

　　取酸性廢水500mL，在反應溫度50℃、攪拌強度350r/min的條件下，對于鋅焙砂，中和反應開始時鋅焙砂的加入量為56.2g(理論計算量)，反應進行70min後補加入11.2g(0.2倍理論計算量)的鋅焙砂，鋅焙砂中和反應時間對反應過程pH的影響見圖2。中和反應完成後，繼續加入168.52g(理論計算量)的鋅焙砂進行沉澱反應，反應進行70min後補加入33.7g(0.2倍理論計算量)的鋅焙砂，反應進行120min後再補加33.7g(0.2倍理論計算量)的鋅焙砂，鋅焙砂沉澱反應時間對反應過程pH的影響見圖3。沉澱反應結束後，對反應液進行過濾，濾液Zn2 含量為16.7g/L。

　　仍取酸性廢水500mL，在反應溫度50℃、攪拌強度350r/min的條件下，對于氧化鋅粉，中和反應氧化鋅粉加入量為48.52g(理論計算量)，氧化鋅粉中和反應時間對反應過程pH的影響見圖4。中和反應完成後，繼續加入93.2g(理論計算量)的氧化鋅粉進行沉澱反應，氧化鋅粉沉澱反應時間對反應過程pH的影響見圖5。沉澱反應結束後，對反應液進行過濾，濾液Zn2 含量為8.4g/L。

　　由圖2～圖5可以看出:在中和反應階段，使用鋅焙砂的反應時間是使用氧化鋅粉反應時間的2倍，且鋅焙砂的使用量需多0.2倍理論計算量才能反應完全;在沉澱反應階段，使用鋅焙砂的反應時間同樣比使用氧化鋅粉的反應時間長，而且即使鋅焙砂的使用量多0.4倍理論計算量也不能使堿式硫酸鋅完全沉澱。

　　另外，由沉澱反應完成後濾液Zn2 含量測定結果還可以看出，在所使用的氧化鋅粉不過量的情況下，使用氧化鋅粉時濾液Zn2 含量也比使用鋅焙砂低。

　　鑒于以上試驗結果，同時考慮實際生産過程中鋅焙砂還需要經過球磨處理，會額外增加生産成本，因此，試驗确定選用的氧化鋅物料為氧化鋅粉。

　　2.2.2 反應溫度對反應過程pH和濾液Zn2 含量的影響

　　結合磷肥廠生産實際，考慮生産管理及生産成本方面的要求，通過試驗選取适合的反應溫度。

　　取酸性廢水500mL，在相同的反應時間内加入等量的氧化鋅粉(理論計算量)，在攪拌強度350r/min的條件下考察中和反應(40min)溫度、沉澱反應(80min)溫度對反應過程pH的影響，結果見圖6、圖7。沉澱反應結束後，對反應液進行過濾，濾液Zn2 含量在8.1～9.4g/L。

　　由圖6、圖7可以看出:無論是中和反應還是沉澱反應，溫度在20℃(常溫)時，反應過程pH及濾液Zn2 含量不達标，處理效果不理想;當反應溫度超過50℃時，中和反應和沉澱反應速率加快，反應進行的完全程度提高。由試驗結果得出，反應溫度越高，反應速率越快，但考慮到反應溫度越高蒸汽用量也會相應增加，故反應溫度選取為50℃。

　　2.2.3 氧化鋅粉加入量對反應過程pH和濾液Zn2 含量的影響

　　從上述幾組試驗可以看出：中和反應過程中，加入的氧化鋅粉量為理論計算量時，反應能達到理想的結果(pH在5.0～6.0);但在沉澱反應過程中，加入的氧化鋅粉量為理論計算量時，濾液Zn2 含量達不到小于2.0g/L的要求，故需加入過量的氧化鋅粉。為此，在反應溫度50℃、攪拌強度350r/min的條件下考察沉澱反應氧化鋅粉加入量對廢液pH及濾液Zn2 含量的影響，結果見圖8、圖9。

　　由圖8、圖9可以看出：當氧化鋅粉加入量為理論計算量的1.8倍時，廢液的pH為5.72，濾液Zn2 含量為2.0g/L，濾液的pH為6.5(未過濾之前，未反應的氧化鋅粉影響濾液pH的準确測定，測量所得的pH偏低)，此時試驗達到滿意的結果。因此，沉澱反應過程氧化鋅粉加入量宜為理論計算量的1.8～2.0倍。

　　3、結論

　　(1)采用選擇沉澱鋅法(SZP)處理磷肥廠酸性廢水在工藝上是完全可行的，可使處理後的廢液pH在5.5～6.0、濾液Zn2 含量≤2.0g/L，從而從根本上解決傳統酸性廢水處理工藝帶來的含重金屬石膏副産品問題，解決企業的環保問題，并降低企業的生産成本。

　　(2)在反應溫度50℃、攪拌強度350r/min的條件下，中和反應過程加入理論計算量的氧化鋅粉，沉澱反應過程加入理論計算量1.8～2.0倍的氧化鋅粉，能夠使堿式硫酸鋅完全沉澱，濾液Zn2 含量≤2.0g/L，酸性廢水處理達到滿意的效果。

　　(3)沉澱反應試驗過程中，堿式硫酸鋅開始沉澱時會出現嚴重的結塊現象，需通過加大攪拌強度予以解決;在下一步的工業化試驗中，可采用鼓入空氣輔助攪拌以緩解堿式硫酸鋅的結塊現象。

　　(4)選擇沉澱鋅法(SZP)處理磷肥廠酸性廢水，需要在電鋅廠購買大量的氧化鋅粉，同時反應産生的堿式硫酸鋅需返回電鋅廠回收利用，所以要實現其工業化應用，磷肥廠需與一家電鋅廠形成長期合作關系。

　　(5)磷肥廠購買的氧化鋅粉價格以鋅價計，返回電鋅廠的堿式硫酸鋅價格也以鋅價計，購買氧化鋅粉與賣出堿式硫酸鋅之成本差價來自于留在廢液中的鋅，而這部分鋅大部分可通過後續工段予以回收，隻有極少部分的鋅損失。相較于磷肥廠酸性廢水處理系統中原有的石灰乳中和工藝，選擇沉澱鋅法(SZP)工藝無熟石灰原料費用，同時無處理石膏副産品的費用，可有效降低企業的生産成本。

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