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某家用不銹鋼管廠廢液酸洗處理工藝的改進(jìn)

發(fā)布時(shí)間：2021-06-28 08:41:19 丨 瀏覽次數(shù)：

不銹鋼管廠原有的廢酸處理工藝資源回收率低，處理規(guī)模小，能耗高，易產(chǎn)生二次污染；廢水處理中，鐵離子氧化不完全，污泥量大，處理難度大；出水氯離子達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。該改造采用二次曝氣氨中和工藝制備鐵基水處理化學(xué)品和廢酸酸洗廢水。運(yùn)行結(jié)果表明，改造后的酸洗廢液處理工藝穩(wěn)定可靠，有效解決了原工藝存在的問(wèn)題，同時(shí)為公司提供了一定的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

不銹鋼管在加工前一般要在一定溫度下浸酸或在表面噴一定濃度的酸，以去除不銹鋼管表面的氧化層。這個(gè)過(guò)程稱為酸洗。酸洗工藝可以改善不銹鋼管的表面性能，酸洗后排出的殘液為殘酸液。酸洗后的不銹鋼管表面仍有殘留的酸洗液，需要用水清洗。由此產(chǎn)生的洗滌水就是酸洗廢水，這兩種廢液統(tǒng)稱為酸洗廢液。這種廢液對(duì)環(huán)境危害極大，已被列為危險(xiǎn)廢液。對(duì)其無(wú)害化處理和回收利用技術(shù)的研究引起了廣泛關(guān)注。

米東區(qū)某不銹鋼管廠采用工業(yè)用31%鹽酸作酸洗劑。鋼帶經(jīng)酸洗、清水清洗后即可加工。它每天產(chǎn)生20立方米的殘酸和80立方米的酸洗廢水。工藝改造前，剩余酸液經(jīng)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶提取氯化亞鐵晶體，堿液吸收尾氣。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)該工藝的加工規(guī)模有限。能耗高，去除得到的氯化亞鐵晶體難點(diǎn)：廢水處理采用石灰中和沉淀曝氣法。出現(xiàn)疏浚困難，部分外排水困難。這些問(wèn)題制約了公司的進(jìn)一步擴(kuò)張和發(fā)展，同時(shí)在當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)下，對(duì)處理工藝進(jìn)行技術(shù)改造勢(shì)在必行。

1 殘留酸洗液主要指標(biāo)

經(jīng)過(guò)數(shù)周的連續(xù)檢測(cè)分析，殘酸酸度為3%~5%，F(xiàn)e2+為9.0%~9.2%，總鐵為9.1%~9~5%。酸洗廢水及改造前出水主要指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 改造前的流程及存在的問(wèn)題

2.1 廢酸處理工藝

2.1.1 流程介紹

殘酸液通過(guò)不銹鋼管（管口裝有過(guò)濾器）進(jìn)入殘酸液儲(chǔ)罐，殘酸液用提升泵泵送到加熱蒸發(fā)結(jié)晶裝置。 熱處理后，大部分水分和殘留酸蒸發(fā)，使氯化亞鐵綠色結(jié)晶結(jié)晶。 揮發(fā)的鹽酸蒸氣經(jīng)堿性吸收塔中和。

2.1.2 問(wèn)題

由于設(shè)計(jì)考慮不足，設(shè)計(jì)吞吐能力為5m3/d。隨著酸洗車間生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)生的殘酸量增加到20立方米/天，現(xiàn)有的處理規(guī)模已不能滿足生產(chǎn)需要。大部分殘留酸必須運(yùn)輸處理，費(fèi)用昂貴。

蒸發(fā)結(jié)晶工藝不能回收廢酸溶液中殘留的鹽酸，增加了公司的生產(chǎn)成本，不符合廢舊資源回收利用的原則。此外，由于市場(chǎng)需求小，回收的氯化亞鐵晶體存在長(zhǎng)期滯后。

蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程需要大量熱量，消耗大量能源。燃燒煤或天然氣會(huì)產(chǎn)生SO2、NO等大氣污染物，對(duì)大氣環(huán)境造成污染。

2.2 酸洗廢水處理工藝

2.2.1 流程介紹

酸洗廢水通過(guò)不銹鋼管（管口安裝濾網(wǎng)）流入曝氣中和池，與曝氣中和池管道附近的石灰水儲(chǔ)罐相連，并進(jìn)行處理。管道加藥，中和污水池曝氣。調(diào)節(jié)pH值至7左右，然后加入一定量的聚丙烯酰胺。 曝氣和中和反應(yīng)后的廢水由提升泵泵送至高位沉淀池進(jìn)行沉淀處理，然后進(jìn)入二沉池，最后溢流至澄清池。 澄清池的出水部分作為回用水進(jìn)入回用池，部分外排。 沉淀池中的污泥由污泥泵泵送到板框壓濾機(jī)房進(jìn)行脫水處理，然后集中堆放進(jìn)一步輸送。

2.2.2 存在的問(wèn)題

中和劑使用石灰，使整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生大量污泥，難以堆放，處理成本較高；石灰溶解時(shí)呈粉狀，溶解后易結(jié)垢，堵塞管道；時(shí)間，無(wú)法解決部分外排液氯離子含量高、不達(dá)標(biāo)排放的問(wèn)題。

中和槽曝氣不足，水力停留時(shí)間短。一旦廢水被中和，F(xiàn)e2+就不能被充分氧化，容易形成氫氧化亞鐵絮凝沉淀。此時(shí)出水雖然呈清澈狀態(tài)，但含有大量Fe2+。一段時(shí)間后，F(xiàn)e2+在沉淀池中被空氣氧化形成氫氧化物，鐵的沉淀使?jié)崈舫刂械乃疁啙?、發(fā)紅。

中和、曝氣氧化、混凝三道工序在曝氣池內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致各工序處理效率極低。廢水中的鐵離子不能完全去除，也不能充分發(fā)揮其混凝沉淀作用。需要額外添加絮凝劑，導(dǎo)致沉淀池污泥量大，污泥去除頻繁，投入成本較高。

3 廢酸洗液的轉(zhuǎn)化工藝

3.1 轉(zhuǎn)化原理

根據(jù)實(shí)際工況，修改后的工藝充分利用原有工藝結(jié)構(gòu)，工藝緊湊，占地面積合理，節(jié)約成本。無(wú)需大規(guī)模修改即可保證處理系統(tǒng)的靈活性，以適應(yīng)殘留液體指標(biāo)的變化。

3.2 轉(zhuǎn)型要點(diǎn)

對(duì)工廠酸洗廢液處理工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)廢酸液處理工藝蒸發(fā)結(jié)晶回收氯化亞鐵晶體，大量鹽酸既沒(méi)有回收也沒(méi)有循環(huán)利用。造成極大浪費(fèi)；這個(gè)過(guò)程消耗更多的能量。高，投入產(chǎn)出比極低；由于原設(shè)計(jì)規(guī)模有限，擴(kuò)產(chǎn)后大部分殘酸溶液將運(yùn)往處置。

選用石灰作為中和劑處理酸洗廢水。產(chǎn)生的污泥量極大，堆放困難，處理成本高，不能解決氯離子排入外排的問(wèn)題。同時(shí)曝氣氧化混凝池設(shè)計(jì)功能復(fù)雜，處理負(fù)荷大，導(dǎo)致Fe2+氧化不完全，混凝沉淀不完全，返色、出水污泥等問(wèn)題明顯。

3.3 改造后的工藝流程

3.3.1 殘酸制備鐵基混凝劑

過(guò)程

殘留的酸性液體通過(guò)管道進(jìn)入緩沖罐進(jìn)行批處理。 b) 配料完成后，酸液溢入爐排井，濾除鐵屑和漂浮物，送入原料儲(chǔ)罐備用。 c) 將原料通過(guò)泵送入反應(yīng)系統(tǒng)，加料完畢后，打開(kāi)循環(huán)泵進(jìn)行預(yù)反應(yīng)。預(yù)反應(yīng)完成后，定量的催化劑通過(guò)自吸收進(jìn)入反應(yīng)體系。供氣站將反應(yīng)所需的氧化劑氣體減壓后，通過(guò)自控系統(tǒng)送入反應(yīng)系統(tǒng)，全程嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。 d) 反應(yīng)結(jié)束，抽檢合格后，調(diào)整并妥善存放在成品組中。

工藝分析

a) 該工藝總建設(shè)成本低于購(gòu)買處理量20m3/d的殘酸蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備。生產(chǎn)過(guò)程不需要加熱，能耗僅為物料輸送和反應(yīng)過(guò)程中物料的混合和混合，每噸產(chǎn)品能耗為35千瓦時(shí)。

b) 反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，不產(chǎn)生殘留液體、殘留氣體或殘留殘留物，不需要輔助設(shè)備。

C。間歇生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。

d.生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制，反應(yīng)速度易于控制，大大降低人工成本，反應(yīng)終點(diǎn)明確指示。

和。實(shí)現(xiàn)危廢資源的不進(jìn)廠利用。生產(chǎn)的鐵基混凝劑具有無(wú)生物毒性、明礬開(kāi)花大、混凝反應(yīng)快、沉降快、加工成本低、加工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。并具有很高的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

3.3.2 污水酸洗二次曝氣氨中和工藝

二次曝氣氨水中和工藝

至。酸洗廢水通過(guò)不銹鋼管流入爐排室，過(guò)濾掉大塊鐵屑和漂浮物，然后進(jìn)入曝氣中和池，同時(shí)向進(jìn)水管加氨水。灣將一級(jí)曝氣池（曝氣中和池）中的廢水pH值調(diào)至5.05.5（防止pH值過(guò)高產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀），曝氣中和徹底，不再聚合丙烯酰胺C。一級(jí)曝氣后，廢水進(jìn)入二級(jí)曝氣池（混凝沉淀反應(yīng)池）繼續(xù)曝氣，控制曝氣量和曝氣時(shí)間。加入少量熟石灰調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值。 d) 曝氣完成后，廢水進(jìn)入二級(jí)曝氣池后端的調(diào)壓池，然后直接進(jìn)入板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾處理。若壓濾液濁度高，則先進(jìn)入沉淀池，再進(jìn)入澄清池；如果壓濾液濁度低，則直接排入澄清池。 e) 澄清池中的部分水作為循環(huán)水流入循環(huán)池，部分作為水用于綠化植物。

工藝分析

至。更新石灰水儲(chǔ)罐，用氨水作為中和劑代替石灰。藥劑成本略有增加，但污泥量減少2/3左右，大大節(jié)省堆放地、處理成本和人工成本。改造前的部分外排水經(jīng)簡(jiǎn)單調(diào)理后可直接作為綠化植物用水，解決了公司外排水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

灣原曝氣中和混凝池改造為一級(jí)曝氣池（曝氣中和池），只進(jìn)行曝氣中和處理，使廢水中的Fe2+完全氧化，同時(shí)曝氣時(shí)間達(dá)到pH值為5.0-5.5 在氣相中，不會(huì)發(fā)生氫氧化亞鐵絮凝沉淀，后端混凝沉淀可以徹底去除鐵離子，解決出水渾濁、反色現(xiàn)象。

C。拆除原高位沉淀池，建設(shè)二次曝氣池（混凝沉淀反應(yīng)池），采用二次曝氣工藝，充分發(fā)揮污水中原有鐵離子的混凝作用。這樣既可以有效去除水中的鐵離子，又可以作為混凝劑，通過(guò)混凝沉淀去除其他污染物，無(wú)需添加絮凝劑，節(jié)約成本。

d.最后，混凝沉淀池出水直接泵入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，然后根據(jù)出水狀態(tài)進(jìn)入沉淀池或澄清池，有效減少沉淀池污泥量，大大減少污泥清理頻率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

4 調(diào)試運(yùn)行及利潤(rùn)分析

4.1 廢酸處理工藝

4.1.1 運(yùn)行狀態(tài)

新的廢酸處理工藝設(shè)計(jì)為以30m3/班（4-6h）的規(guī)模處理廢酸。已穩(wěn)定建設(shè)運(yùn)行兩個(gè)月，處理殘酸液20m3/d，生產(chǎn)鐵基水處理藥劑約22t/d，產(chǎn)品符合《水處理劑聚氯化鐵》（HG/T4672-2014）及標(biāo)準(zhǔn)要求《水處理劑氯化鐵》（GB4482-2006）。同時(shí)在烏魯木齊周邊生活污水處理廠和工業(yè)污水處理廠得到應(yīng)用，客戶反映處理效果良好。

4.1.2 利潤(rùn)分析

設(shè)備投資：管道及安裝費(fèi)30萬(wàn)元，儲(chǔ)罐及防腐罐15萬(wàn)元，廠房建設(shè)12萬(wàn)元，其他費(fèi)用2萬(wàn)元，共計(jì)59萬(wàn)元。

生產(chǎn)成本：元/t，人工成本46元/t，藥房成本70元/t，合計(jì)116元/t。

:經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)按實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模6000t/a，鐵基混凝劑價(jià)格450元/t計(jì)算，故收益為200萬(wàn)元。在正常生產(chǎn)條件下，不到4個(gè)月即可收回投資成本。

4.2 酸洗廢水處理工藝

4.2.1 運(yùn)行狀態(tài)

改造后污水處理站已連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月，處理后水試驗(yàn)結(jié)果與改造前對(duì)比見(jiàn)表2。

由表2可以看出，工藝改造后出水pH值波動(dòng)幅度較小，對(duì)鐵離子、COD、SS的去除效果明顯。雖然轉(zhuǎn)化前后氯離子濃度沒(méi)有變化，但經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)理后不再排放或直接使用。

4.2.2 成本分析

改造前污水處理運(yùn)行費(fèi)用為24.5元/m3，其中化工費(fèi)22.5元/m3，人工費(fèi)1.5元/m3，電費(fèi)0.5元/m3。污泥產(chǎn)量約65t/年，處理費(fèi)用14.3萬(wàn)元/年。

改造過(guò)程無(wú)需新建池，只需改造高位沉淀池，購(gòu)置風(fēng)機(jī)一臺(tái)和曝氣裝置一套，共計(jì)3萬(wàn)元。改造后運(yùn)行成本25.3元/m3，其中藥費(fèi)24元/m3，電費(fèi)0.8元/m3，人工費(fèi)0.5元/m3。理論污泥量減少60%，可節(jié)省處理費(fèi)用85000元/年。

5. 結(jié)論

在充分利用原有結(jié)構(gòu)、節(jié)約成本的前提下，針對(duì)酸洗廢液處理工藝原有設(shè)計(jì)不足、資源回收不完全、能耗高、處理效果差等問(wèn)題，進(jìn)行了技術(shù)改造。改造后，在保證主營(yíng)業(yè)務(wù)正常生產(chǎn)、最大限度回收利用和資源化利用的前提下，將酸洗殘液轉(zhuǎn)化為水處理劑，并在實(shí)際應(yīng)用中，不僅解決了困難。危險(xiǎn)廢物的處置，也給不銹鋼管廠帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益；對(duì)于廢水酸洗，根據(jù)實(shí)際情況合理選擇中和劑，采用二次曝氣處理沉淀工藝，有效解決原工藝亞鐵氧化、污泥量大、堆放困難、處理成本高、沉淀池清淤頻繁、人工成本高，處理后的水變色，外排無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。