硫酸锰生产过程对环境的影响及污染治理

第26卷第5期湖南科技学院学报Vol.26 No.5 2005年5月 Journal of Hunan University of Science and Engineering May.2005

硫酸锰生产过程对环境的影响及污染治理

彭礼英1 ，田宗平2，张自异2

（1、怀化市鹤城区环保局，湖南 怀化 418000；2、湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007） 摘要：通过对硫酸锰生产工艺过程中影响环境质量的水、烟气、固体废弃物、噪声、地表水和环境风险等项目进行了系统的监测与评价，在监测结果基础上，拟定出一套完整的治理方案，并对该方案治理效果进行了综合评价。结果表明，我们的治理方案能够满足三废排放标准，是一种简便、经济、快速处理硫酸锰生产工艺过程污染的好办法。

关键词：硫酸锰；环境检测；环境评价；环境治理

中图分类号：X781.1 文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2005）05-0103-03

湘西及周边地区是锰矿资源及为丰富的地区，硫酸锰是一种市场前景较好的基础化工原料。因此，投资少、原材料资源方便、经济效益较好的小型硫酸锰生产线便成为这一地区锰矿资源开发的首选投资项目。但该项目是一个污染较重，治理方案有待进一步研究完善的项目。为考察该类项目的污染状况及配套治理方案，我们就最近新建的一条年产3000吨硫酸锰生产线，在文献[1-7]的基础上，对其环境影响因子进行了2年的跟踪调查，实地取样检测、全面考察的基础上设计了治理方案，取得了一定的效果。

1 水环境影响与治理

1.1 给排水

给水：该厂生产用水直接用泵从舞水河中抽取，日供水能力1500-2000m3/d。厂区总用水量最大700m3/d，包括：锅炉用水，生产工艺用水；生活用水。硫酸锰(生产线)最大用水量300m3/d。该厂供水能力能满足生产用水需要。

排水：生产废水经沉淀处理后经专用排污管道排入舞水河，日平均排放量约80m3/d，工艺废水约120m3/d以蒸汽形式外排空气中，生活污水约18m3/d经化粪池消化处理后供附近的农田、菜地等作农用肥料。

1.2 水文资料：本项目厂址面临舞水河。舞水河系沅水的主要一级支流，发源于贵州省翁安县境内，于鹤城区盈口乡红岩段进入区内。根据怀化市水文站近30年的水文资料统计，舞水河鹤城区段平均河流宽度105m，水深6m，年平均流量173m3/s，年平均径流量54.6亿m3，历年最大流量6440m3/s（1952），历年最大月平均流量834m3/s（1954年7月），历年最小月平均流量39m3/s（1960年12月）。

1.3 废水来源与污染物组分

本项目废水主要来源于压滤工段压滤冲洗废水、生产车间地板冲洗废水、专用渣场渗滤废水、办公生活污水以及锅炉间接冷却水。对污水取样进行水质分析，结果为：CODcr11.72mg/L、PH值5.80、悬浮物28 mg/L、总锰52.06 mg/L、总铁5.13 mg/L、总铬0.019 mg/L、总镍0.86 mg/L、总铜0.092 mg/L、总镉0.11 mg/L。根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996），该污水的主要超标污染成分是总锰，且超过最高允许排放浓度的26倍。专用渣场渗滤废水的各种污染物组分及含量与压滤冲洗废水基本相同。

1.4 污水的治理与结果分析

该厂在污水中加入35mg/L聚合氯化铝、200mg/L的生石灰、2mg/L聚丙稀酰胺，混合均匀并静置4h以上，处理后废水再取样进行水质分析，结果见表1：

表1 污水处理前后各种组分含量变化对照表mg/L

序号组分名称污水中组分含量处理后水中各组分含量国家允许排放标准

1 Mn 52.06 0.18 2.00

2 Fe 5.1

3 0.46 0.50

3 Cr 0.091 0.080 0.10

4 Ni 0.86 0.02

5 0.10

5 Cu 0.092 0.061 0.10

6 Cd 0.11 0.072 0.10

收稿日期：2005－03－11

作者简介：彭礼英（1965－）女，湖南邵东人，助理工程师，主要从事环境保护与治理的研究。

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104试验结果表明，该厂采用的污水处理方法基本可行。经处理后的水质能达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。

2 环境空气影响及治理

废气主要来源于锅炉和烘干窑炉燃煤燃烧过程中产生的烟气，其次是化合反应过程中产生的少量硫化氢、硫酸雾以及烘干过程中产生的硫酸锰飘尘等。

燃煤蒸汽锅炉日燃煤量约11吨，烘干窑炉日燃量约0.8吨，均使用辰溪煤系，属烟煤。煤质分析结果如下：含硫量3%-5%、灰分27%-35%、发热量20900KJ/Kg-24600KJ/Kg 。烟气经过旋风加水沫除尘，除尘效率在95%以上，脱硫效率已在40%以上。SO 2和烟尘排放浓度为：1812.5mg/Nm 3和312.5mg/Nm 3，分别超过《锅炉大气污染排放标准》（GB13271-2001）中II 类时段标准值的

1.83倍和1.13倍。烘干窑炉暂未采取治理措施，故SO 2和烟尘的排放浓度为：3826.3mg/Nm 3和965.2mg/Nm 3，分别超过《工业窑炉大气污染排放标准》（GB9078-1996）中极限值的4.07倍和4.53倍。

针对该生产线环境空气质量状况，我们与生产厂家共同研究认为可从以下几个方面着手治理该废气。

1)从源头控制污染，选用含硫量低的优质煤或白煤代替现用的辰溪系烟煤。

2)采用蒸汽锅炉先进的除尘、脱硫新技术，使燃煤烟气排放达到国家规定标准。

3)化合车间的废气，拟采用集气罩集中收集后，经网络式净化器处理。

4)对烘干车间的废气，拟采用封闭式自然冷却布袋收尘器处理，达到减少产品损耗，提高经济效益的目的，同时减少对周边环境特别是车间内环境的影响。

3 固体废弃物的影响与治理

本生产线的固体废弃物主要为：燃煤渣3吨/d ，压滤渣10吨/d 。由于辰溪煤系燃煤渣的危害较小，现已直接用于生产水泥砖，每天都有砖厂专车按时清运，不至产生环境危害。压滤渣经取样分析，其主要组分及含量为：二氧化硅35.65%、锰5.34%、硫5.03%、铁15.26%、镍0.013%、砷0.031%、镉0.0061%、铬0.0010%。由于镍、砷、镉、铬含量少，且被水浸出量更低，故对环境污染小，对环境造成污染的主要物质来源是固体废弃物中的二价锰离子，它能被水溶解并迁移，故对固体废弃物要进行有效处理。

3.1、化学固化处理

研究[1]表明，以氧气作为氧化剂，将Mn 2+氧化为MnO 2较多，MnO 2 化学性质稳定，不会对环境产生危害，可作为Mn 2+ 的最终形式。其氧化反应总方程式为：2Mn 2+(aq)+O 2 (g)+2H 2O(1)=2MnO 2(s)+4H +(aq)。由于反应过程中有氢离子生成，要使反应向生成MnO 2的方向进行，必须保持体系中有足够的碱度，故采用加生石灰的办法确保。

研究[2]表明，Mn 2+ 的氧化及其去除符合自动催化模型。即Mn 2+ 首先很快被在反应缓慢生成的MnO 2分子吸附，然后才慢慢被氧化，具体的反应方程式为：

Mn 2+(aq)+MnO 2

Mn 2+·MnO 2(s)

Mn 2+·MnO 2(s)+1/2 O 2(g)+H 22(s)+2H + 研究[3]表明，聚合氯化铝是良好的无机高分子絮凝剂，能帮助缓慢生成的 MnO 2 分子吸附Mn 2+ ，最终完成化学固化目的。 3.2 集中防渗填埋

研究[4]已对含锰废渣进行了用作公路回填土的研究。本文经研究与试验，生产聚合氯化铝的废渣对二价锰离子有较高的絮凝作用，可减少二价锰离子的迁移。同时，为使废渣中的二价锰离子达到化学固化的目的，在废渣中加入1%生石灰后，将聚合氯化铝的废渣与锰废渣集中填埋，效果更好。 3.3 综合利用

经试验，本压滤废渣是良好的制粘土红砖的填料，在制造粘土红砖坯时添加5%-8%的该废渣，经烧结能起到增加强度和砖体红色的双重效果。

4 噪声环境的影响与治理

本项目的主要噪声源为锅炉和窑炉鼓风机、引风机、柴油发电机组、电极、水泵等运行时产生的A 声级等效噪声，其强度为70—105dB(A)。本生产线厂界外150m 范围内无人居住，噪声主要是对生产一线工人身心健康产生影响，它对人体的听觉系统、血液循环系统及新成代谢产生影响，临床表现为头痛、脑胀、耳鸣、多梦、记忆力衰退和全身乏力等症状。因此，项目主管单位对噪声污染的治理也非常重视，我们采取了很多降噪措施，如选择低噪声机电设备，对强噪声源安装销声筒和修建隔音室等，同时对经常接触高噪声的操作工和技术人员，配备必要的防噪声劳保用品，如耳罩、耳塞等。

6 排污以地表水的影响

为考察本生产线排污对地表水的影响，采用排污口上下游取样对照比较分析结果的方式，监测时间为2004年2月10