硫酸法钛白生产企业废副产品污染解析与环境风险评估

摘要

我国硫酸法钛白粉企业每年大约产生1300万吨废酸和13000万吨废水，废水和未利用的废酸混合后经中和处理产生以CaSO4·2H2O为主要成分的钛石膏1700万吨。钛石膏不仅产量大且含有多种重金属杂质（如，Cr、Ni、As、Pb等），其堆置处理除了占用大量的土地，也可能会污染水体和土壤环境，但目前我国并没有对钛石膏进行准确的定性，缺乏相应的处理处置技术和控制管理标准。本文通过文献查阅、专家咨询和实地调研三种方法，从钛白粉生产工艺-废水特征-处理工艺-污泥特征-风险评估全过程切入，明确废酸、废水的产生节点、化学组成、处理方式，以及处理后产生的钛石膏的化学组成、处置现状，并对钛石膏进行危险特性分析和环境风险评估。通过明确钛石膏的性质及对环境的潜在风险，来指导全行业污泥的处理处置，也为国家制定相关管理政策提供理论依据。
　　本研究主要内容包括：⑴目前硫酸法钛白行业废酸的资源化利用率大幅度提升，已高达52.1％。废酸被成功应用到回用于引发或浸取、制备聚合硫酸铁净水剂、浓缩至45～55％后再利用、制备普钙或硫酸铵肥料等途径，但这些途径各自还是存在局限性，如浓缩耗能较大、聚合硫酸铁及肥料的销路比较有限等。另外，分析比较华北、江浙及攀枝花三个地区对废酸利用的差异发现，江浙地区对废酸的利用最高，高达61.2％，而华北及攀枝花地区的废酸利用率较低，仅分别为25.3％和17.8％。同时，通过对组分分析发现，废酸中含有大量金属盐类，这可能是制约其再利用的主要因素。因此，研究者还应积极开发切实可行的废酸利用技术。⑵通过对酸性废水组分研究发现，其中的有害重金属含量不高，仅为废酸的1/10左右，这有利于其进行净化处理。目前，硫酸法钛白企业采用的废水处理方法都是碱性粉料中和工艺，各企业间的具体流程稍有差别，但均能达到较好的处理效果。处理后的外排水中除Mn2+外其他重金属离子均能满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的排放浓度，这可能是由于废水中锰含量最高导致的。⑶目前仍有69.8％的钛石膏采用渣场堆存的方式处置，其综合利用方法有:用作水泥缓凝剂、制备建材砖、制成优质白石膏，但这三种方法都存在一定局限性。另外，分析华北、江浙及攀枝花三个地区对钛石膏综合利用的差异发现，华北及江浙地区对钛石膏的利用率稍高，而攀枝花地区的钛石膏尚无资源化利用。⑷对钛石膏进行危险特性分析发现，其浸出液中重金属含量均没有超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中规定的限值，且均低于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的最高允许排放浓度，腐蚀性鉴别pH值也均在标准范围(6～9)之内，因此可初步判定，钛石膏属于Ⅰ类一般工业固体废物，可以参照一般工业固体废物进行处置和管理。⑸对各企业的钛石膏进行环境风险评估发现，地质累积指数法的计算结果中只有企业12钛石膏中的元素Cu处于无-中度污染，内梅罗指数法计算得到的数据中有6家企业存在轻微污染的状况，而潜在生态危害指数法的计算结果表明各企业均是低风险。就评估结果来看，钛石膏对环境的危害应该不是太大，但国家与行业应及时制定钛石膏的统一评判标准，这也有助于钛石膏的处置和利用。

目录

声明

摘要

1．1 我国钛白行业发展现状

1．1．1 硫酸法钛白粉生产工艺简介

1．1．2 氯化法钛白粉生产工艺简介

1．2 硫酸法钛白废副产品解析

1．2．1 废酸

1．2．2 酸性废水

1．2．3 钛石膏

1．3 钛石膏环境污染评估

1．3．1 危险特性鉴别标准

1．3．2 环境风险评估标准确定

1．4 研究目的、意义及内容

1．4．1 课题研究目的、意义

1．4．2 课题研究内容

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 液样的测定

2．2．2 固样的测定

2．2．3 危险特性鉴别

第三章 硫酸法钛白废副产品组成及横向比较

3．1 废酸组成及横向对比分析

3．1．1 废酸组成分析

3．1．2 废酸重金属含量横向比较

3．2 酸性废水组成及横向分析

3．2．1 酸性废水组成分析

3．2．2 酸性废水重金属含量横向比较

3．3 外排水组分分析

3．4 钛石膏组成及横向分析

3．4．1 钛石膏组成分析

3．4．2 钛石膏重金属含量横向比较

3．5 本章小结

第四章 硫酸法钛白废副产品处理现状

4．1 废酸处置现状

4．1．1 各企业废酸处置情况

4．1．2 废酸处置地域差异

4．2 废水处理工艺及效果

4．2．1 四种处理工艺

4．2．2 处理工艺效果比较

4．3 钛石膏处置现状

4．3．1 各企业钛石膏处置情况

4．3．2 钛石膏处置地域差异

4．4 本章小结

第五章 钛石膏危险特性鉴别及环境风险评估

5．1 钛石膏危险特性鉴别

5．1．1 腐蚀性检测结果

5．1．2 浸出毒性分析结果

5．2 环境风险评估结果

5．2．1 地质累积指数法评价结果

5．2．2 内梅罗指数法评估结果

5．2．3 潜在生态危害指数法评估结果

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 对策

6．3 展望

参考文献

致谢