含铍废气湿法处理方法及装置 技术领域本发明涉及有色金属熔炼过程中废气处理方法及装置，尤其涉及一种铍铜合金熔炼过程中含铍废气湿法处理方法及装置。
背景技术铍铜合金因具有良好的综合性能而其应用范围不断扩大。目前主要分为两大类：一类是含铍量不大于0.80％的高导性铍铜合金，主要用于制作模具材料、电阻焊电极、水平连铸结晶器铜套等；另一类是含铍量大于1.80％的高强度铍铜合金，主要用于制作弹性元件、波纹管、紧固件、开关零件及耐磨零件等。
铍铜合金通常采用真空炉或电炉熔炼，熔炼过程中会产生含铍废气，洗涤后检测废水含铍浓度一般＜0.6mg/L。虽然废气、废水中含铍量小，但其毒性大，不达标，对环境有害，特别对水质影响很大。国家标准GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》允许排放的标准为：含铍废气最高浓度0.012mg/m3·h；15m高排气筒最高允许排放速率二类区1.1×10-3kg/h，三类区1.7×10-3kg/h，一类区禁排。含铍废水国家标准GB 8978-1996《污水综合排放标准》规定最高允许排放为0.005mg/L。对于含铍废气洗涤后废水的处理，传统的物理化学方法如化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解法、凝聚法、膜分离法、氧化还原法和铁氧体法等处理成本高、效率低，有些还会带来二次污染；常见的矿滤、微孔过滤等技术虽然成本低，因存在易于堵塞，运行不稳定，排放达标困难等缺点，难以推广应用。因此，对于铍铜合金熔炼过程中产生的含铍废气目前没有切实可行的处理方法及装置，生产受到限制，影响这一性能优良材料的发展。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺流程简单、运行费用低、铍铜合金熔炼过程中产生的含铍废气经湿法吸收、生物净化处理后的废水循环利用或达标排放，对环境友好的一种含铍废气湿法处理方法及装置。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)含铍废气通过进气管道输入反应罐中pH值为1-5的稀硫酸溶液中进行化学反应，吸收大部分铍元素，少量未被吸收的含铍废气通过反应罐上部的排气管道进入生物净化池中同样pH值为1-5的稀硫酸溶液进一步吸收；
(2)将反应罐中的含铍废水通过排液管道排入生物净化池，根据废水中含铍浓度加入100g/m3-1000g/m3的生物制剂进行搅拌反应8-50分钟，再用碱性溶液将pH值调节为8-10，反应后加入絮凝剂，絮凝沉淀，上清液通过排水管道排入综合水池；
(3)将综合水池的上清液通过抽水管道泵入反应罐循环使用或达标排放；
(4)步骤(2)絮凝沉淀物通过排污管道用泵排入板框压滤机压滤，含铍渣回收利用，压滤废水返回综合水池循环使用或达标排放。
所述的碱性溶液由石灰或氢氧化钠加水配制而成。
所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝或明矾。
所述的生物制剂以氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌为主的复合功能菌群培养的代谢产物与铁盐或亚铁盐的复配物。
一种专用于含铍废气湿法处理方法的装置，包括：反应罐、生物净化池、综合水池、搅拌器、板框压滤机以及连接管道、管道上的阀门、水泵，其特征在于：反应罐上设置进气管道，在罐的上部设置的排气管道以及下部设置的排液管道与生物净化池相连通；在生物净化池上部设置的排水管道与综合水池相连通，下部设置的排污管道与板框压滤机进口相连通，板框压滤机的出口通过管道与综合水池相连通；在综合水池设置抽水管道与反应罐相连通；进气管道、排气管道、排液管道、排水管道、排污管道、抽水管道上设有阀门；排污管道、抽水管道上设有水泵。
所述的生物净化池设有搅拌器。
本发明与现有技术相比其优点是：
1、本发明采用“含铍废气溶液吸收→生物净化→废水循环利用”的湿法工艺，避免了有害气体直接外排，对环境友好。
2、本发明工艺流程简单，结构紧凑，占地面积小，一次性投资，运行费用和能耗低，易于操作。
3、本发明净化后的废水可直接回用于生产，有利于水资源利用，降低生产成本，同时净化率高，可以达标排放，对环境友好。
4、本发明采用的生物制剂使用量少，无毒，可降解，对环境友好。
5、本发明解决了含铍废气污染问题，有利于铍铜合金清洁环保生产。
【附图说明】
附图1为本发明方法的工艺流程图
附图2为本发明装置的结构示意图
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，反应罐1中的溶液采用稀硫酸溶液，用高浓度的硫酸加入水中，调节测试溶液的pH值，使溶液的pH值为1-5，从反应罐1顶上的加料口倒入反应罐1。生物净化池2也放入同样溶液。即可使用。以纯铜、铍铜中间合金(含铍3.4％-4.0％)为主要原料生产不同牌号的铍铜合金时，每炼一炉，盖紧反应罐1顶上加料口上的盖子，打开连接管道上的阀门K1、K2，关闭连接管道上的阀门K3、K4、K5、K6，来自真空炉或电炉的含铍废气通过进气管道输入反应罐1的溶液中，进行化学反应，吸收大部分铍元素，少量未被吸收的含铍废气通过反应罐1上部的排气管道进入生物净化池2中pH值为1-5的稀硫酸溶液进一步吸收；含铍废气在反应罐1中处理完毕后，打开反应罐1下部与生物净化池2连接的排液管道上的阀门K3，含铍废水排入生物净化池2，检测池中废水含铍浓度，为了保证含铍废水生物净化后达标排放(小于5μg/L)，根据废水中含铍浓度加入100g/m3-1000g/m3的生物制剂，为了加快反应，用搅拌器5进行搅拌反应8-50分钟，再用碱性溶液将pH值调节到8-10，反应后加入市售的聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁或聚合氯化铝或明矾的一种絮凝剂，絮凝沉淀，反应完全后，打开阀门K6，上清液通过排水管道排入综合水池3；再打开阀门K5，絮凝沉淀物通过排污管道用泵排入板框压滤机4进口压滤，板框压滤机4的出口压滤废水返回综合水池3循环使用或达标排放。含铍渣作原料回收利用。排入综合水池3的上清液可以打开阀门K7达标排放，但是，为了节约水资源，降低生产成本，在综合水池3与反应罐1之间设置抽水管道，在抽水管道上设置水泵S，打开连接管道上地阀门K4、K2，关闭管道上的阀门K3、K5、K6，可将上清液泵入反应罐1及生物净化池2下次使用，形成闭路循环，减少废水外排，对环境保护有利。该生物制剂为以氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌为主的复合功能菌群培养的代谢产物与铁盐或亚铁盐的复配物。该生物制剂的制作已在公开号为CN 101428931A，申请号为200810143864.3，中南大学申请的《生物制剂处理含铍废水的方法》公开。
实施例1
根据图1、图2，采用50kg真空炉生产铍铜合金。熔炼前，向反应罐1加入配制好的pH值为1稀硫酸溶液0.9m3，同时向生物净化池2加pH值为1的稀硫酸溶液1.0m3。盖紧反应罐1顶上加料口上的盖子，打开系统管道上的阀门K1、K2，关闭管道上的阀门K3、K4、K5、K6，加氮气进行保护熔炼，产生的含铍废气通过进气管道输入反应罐1的稀硫酸溶液中，在反应罐1中少量未被吸收铍元素及不反应气体氮气随上部排气管道排入生物净化池2的稀硫酸溶液中，铍元素被溶液进一步吸收。熔炼完毕，待含铍废气在反应罐1中处理完全后，打开排液管道上的阀门K3，将含铍废水排入生物净化池2，检测到池中废水含铍浓度为20mg/m3，已知含铍废水排入生物净化池2后存液1.5m3，按100g/m3配加中南大学研制的生物制剂150g。用搅拌器5进行搅拌反应10分钟，再用氢氧化钠溶液将pH值调节到9，反应后按3.0g/m3加入聚丙烯酰胺絮凝剂4.5g，絮凝沉淀。反应完全后，打开阀门K6，上清液通过管道排入综合水池3；再打开阀门K5，絮凝沉淀物通过排污管道用泵排入板框压滤机4进口压滤，板框压滤机4的出口压滤废水返回综合水池3循环使用或达标排放。含铍渣作原料回收利用。抽样检测综合水池3含铍浓度为0.04mg/m3，低于国家5mg/m3排放标准。排入综合水池3的上清液可以打开阀门K7达标排放，但是，为了节约水资源，降低生产成本，在综合水池3与反应罐1之间设置抽水管道，在管道上设置水泵S，打开连接管道上的阀门K4、K2，关闭连接管道上的阀门K3、K5、K6，可将上清液泵入反应罐1及生物净化池2下次使用，形成闭路循环，减少废水外排，对环境保护有利。
实施例2
根据图1、图2，采用100kg中频炉生产铍铜合金。熔炼前，向反应罐1加入配制好的pH值为4稀硫酸溶液0.8m3，同时向生物净化池2加pH值为4的稀硫酸溶液1.0m3。盖紧反应罐1顶上加料口上的盖子，打开系统管道上的阀门K1、K2，关闭管道上的阀门K3、K4、K5、K6，进行熔炼，产生的含铍废气通过废气收集罩由进气管道输入反应罐1的稀硫酸溶液中，在反应罐1中少量未被吸收铍元素随上部排气管排入生物净化池2的稀硫酸溶液中，铍元素被溶液进一步吸收。熔炼完毕，待含铍废气在反应罐1中处理完全后，打开排液管道上的阀门K3，将含铍废水排入生物净化池2，检测到池中废水含铍浓度为60mg/m3，已知含铍废水排入生物净化池2后存液1.2m3，按400g/m3配加中南大学研制的生物制剂480g。用搅拌器5进行搅拌反应20分钟，再用石灰水将pH值调节到8，反应后按5.0g/m3加入聚合硫酸铁絮凝剂6.0g，絮凝沉淀。反应完全后，打开阀门K6，上清液通过管道排入综合水池3；再打开阀门K5，絮凝沉淀物通过排污管道用泵排入板框压滤机4进口压滤，板框压滤机4的出口压滤废水返回综合水池3循环使用或达标排放。含铍渣作原料回收利用。抽样检测综合水池3含铍浓度为0.0085mg/m3，低于国家5mg/m3排放标准。
实施例3
根据图1、图2，采用500kg真空炉生产铍铜合金。熔炼前，选用98％的浓硫酸配制pH值为5稀硫酸溶液，向反应罐1加入配制好的pH值为5的稀硫酸溶液0.9m3，同时向生物净化池2加入pH值为5的稀硫酸溶液1.0m3。盖紧反应罐1顶上加料口上的盖子，打开系统管道上的阀门K1、K2，关闭管道上的阀门K3、K4、K5、K6，加氮气进行保护熔炼，产生的含铍废气通过进气管道输入反应罐1的稀硫酸溶液中，在反应罐1中少量未被吸收铍元素及不反应气体氮气随上部排气管排入生物净化池2的溶液中，铍元素被溶液进一步吸收。熔炼完毕，待含铍废气在反应罐1中处理完全后，打开排液管道上的阀门K3，将含铍废水排入生物净化池2，检测到池中废水含铍质量体积浓度为40mg/m3，已知含铍废水排入生物净化池2后存液1.5m3，按500g/m3配加中南大学研制的生物制剂750g。用搅拌器5进行搅拌反应50分钟，再用石灰水将pH值调节到10，反应后按10.0g/m3加入聚合氯化铝絮凝剂15.0g，絮凝沉淀。反应完全后，打开阀门K6，上清液通过排水管道排入综合水池3；再打开阀门K5，絮凝沉淀物通过排污管道用泵排入板框压滤机4进口压滤，板框压滤机4的出口压滤废水返回综合水池3循环使用或达标排放。含铍渣作原料回收利用。抽样检测综合水池3含铍浓度为0.003mg/m3，低于国家5mg/m3排放标准。排入综合水池3的上清液可以打开阀门K7达标排放，但是，为了节约水资源，降低生产成本，在综合水池3与反应罐1之间设置抽水管道，在管道上设置水泵S，打开连接管道上的阀门K4、K2，关闭管道上的阀门K3、K5、K6，可将上清液泵入反应罐1及生物净化池2下次使用，形成闭路循环，减少废水外排，对环境保护有利。
实施例4
如图1、图2所示，采用1000kg工频炉生产铍铜合金。熔炼前，选用70％的硫酸配制pH值为3的稀硫酸溶液，向反应罐1加入配制好的pH值为3的稀硫酸溶液0.8m3，同时向生物净化池2加入pH值为3的稀硫酸溶液1.0m3。盖紧反应罐1顶上加料口上的盖子，打开系统管道上的阀门K1、K2，关闭管道上的阀门K3、K4、K5、K6，进行熔炼，产生的含铍废气通过废气收集罩由管道输入反应罐1的稀硫酸溶液中，在反应罐1中少量未被吸收铍元素随上部排气管道排入生物净化池2的溶液中，铍元素被溶液进一步吸收。熔炼完毕，待含铍废气在反应罐1中处理完全后，打开阀门K3，将含铍废水排入生物净化池2，检测到池中废水含铍质量体积浓度为100mg/m3，已知含铍废水排入生物净化池2后存液1.6m3，按1000g/m3配加中南大学研制的生物制剂1600g。用搅拌器5进行搅拌反应40分钟，再用氢氧化钠溶液将pH值调节到9，反应后按6.0g/m3加入聚丙烯酰胺絮凝剂9.6g，絮凝沉淀。反应完全后，打开阀门K6，上清液通过排水管道排入综合水池3；再打开阀门K5，絮凝沉淀物通过排污管道用泵输入板框压滤机4进口压滤，板框压滤机4的出口压滤废水返回综合水池3循环使用或达标排放。含铍渣作原料回收利用。抽样检测综合水池3含铍浓度为0.0045mg/m3，低于国家5mg/m3排放标准。