鋼廠(chǎng)酸洗廢水處理
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2015-4-30 10:34:01
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本
天津某金屬制品企業(yè)主要生產(chǎn)鋼絲、鋼絲繩及絞線(xiàn)等金屬制品。日產(chǎn)酸洗廢水7 000 m3,廢水主要來(lái)源于精加工之前為了去除金屬制品表面的氧化鐵皮和鐵銹等雜質(zhì)而進(jìn)行的預處理工序〔1〕,鋼材預處理工藝流程如圖 1 所示。
圖 1 鋼材預處理工藝流程
廠(chǎng)區生產(chǎn)線(xiàn)酸洗槽的酸洗液在使用一段時(shí)間后會(huì )全部清除,一般一個(gè)月到兩個(gè)月排放一次。此時(shí),酸洗廢液會(huì )導致廢水中的H+濃度大大提高。一般情況下,酸洗廢水主要為連續的漂洗廢水,該廢水主要含有Fe2+、H+、PO43-和Zn2+等污染物,兩者的水質(zhì)指標如表 1 所示。
此類(lèi)廢水如不經(jīng)過(guò)處理直接排放,不僅水中的 H+腐蝕外排管網(wǎng),改變環(huán)境介質(zhì)的pH,污染外圍環(huán)境,而且廢水中大量的Fe2+將消耗水體中的溶解氧,轉變成Fe3+ ,而使水體呈鐵銹黃色,使水體變質(zhì)、腐臭,影響農作物、水生生物的生長(cháng),甚至導致其死亡,間接危及人體健康。該企業(yè)為使其所產(chǎn)生廢水達標排放,擬建設一座廢水處理站。該站設計處理規模為7 000 m3/d,其中一期設計處理規模為2 500 m3/d,設計出水水質(zhì)達到《天津市地方廢水綜合排放標準》(DB 12/356— 2008)中的二級排放標準。
1 工藝簡(jiǎn)述
該酸洗廢水的處理目標污染物為H+ 、Fe2+ 、 PO43-、Zn2+。因此,酸洗廢水處理工藝一般為投加堿性藥劑,一方面是利用OH-中和廢水中的H+,另一方面OH-與廢水中的Fe2+結合形成Fe(OH)2,同時(shí)通過(guò)鼓風(fēng)曝氣利用O2 將Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+ 與OH-反應生成Fe(OH)3 沉淀。廢水中的Zn2+與OH-結合生成Zn(OH)2 沉淀而被去除。堿性藥劑主要有石灰、石灰石、氫氧化鈉等〔2〕。其中,氫氧化鈉具有反應速度快、藥劑用量小的優(yōu)點(diǎn),但由于其價(jià)格昂貴,且不能直接去除酸洗廢水中的PO43-,一般很少采用。石灰來(lái)源廣,價(jià)格低廉,因此使用較廣泛。
但由于該廠(chǎng)區生產(chǎn)線(xiàn)酸洗槽的酸洗水在使用一段時(shí)間后會(huì )全部清除,導致廢水處理站的廢水中的H+濃度會(huì )大大提高,pH 甚至低于1。此時(shí)如僅采用堿石灰一次調節pH,會(huì )導致pH 調節不及時(shí),而造成出水水質(zhì)無(wú)法達標排放。石灰石有效成分是 CaCO3,其與酸洗廢水中的H+反應生成H2O 和CO2。采用石灰石固定濾床作為預處理單元,一方面與堿石灰相比,其運行成本更低;另一方面,由于石灰石呈弱堿性,具有穩定調節廢水pH 的特性,可將處理單元出水的pH 穩定控制在4~5,而不受處理單元進(jìn)水pH 波動(dòng)的影響。處理單元內設置鼓風(fēng)曝氣,既可以防止廢水中的懸浮物沉淀,又可以使反應生成的CO2 被從廢水中帶出,進(jìn)一步提升廢水的 pH。
美國環(huán)保局認為石灰石加石灰乳串聯(lián)工藝處理含重金屬離子的礦山酸性廢水是最經(jīng)濟的方法,比單純的石灰乳中和法能降低30%的處理成本。在日本,處理酸性廢水,通常使用石灰石作中和劑,使pH 達到5 左右,用石灰石處理以后,還應加入中和劑石灰,使pH 繼續升高〔3〕。
石灰石作為酸洗廢水的預處理工藝,既能夠降低酸洗廢水的處理成本,又可以避免石灰調堿法投堿精度不穩定的缺點(diǎn),因此本廢水處理站確定采用兩級中和工藝,其中石灰石固定濾床作為本工程的預處理工藝。
2 處理工藝確定
目前,常采用的石灰石處理工藝有兩種,一種是石灰石膨化床,即利用粒徑0.5~3 mm 的石灰石顆粒,通過(guò)曝氣方法使石灰石顆粒呈流化狀態(tài),同時(shí)曝氣產(chǎn)生的大量氣泡可吹脫出CO2 和其他細微懸浮雜質(zhì)。該方法具有反應速度快,易更換的優(yōu)點(diǎn),但具有消耗量大,需要經(jīng)常向處理單元內添加石灰石和操作繁瑣的缺點(diǎn)。另一種是石灰石固定床,即利用粒徑為30~50 mm 的石灰石形成固定床,廢水通過(guò)固定床后,其中的H+與石灰石發(fā)生反應,生成CO2 和水而降低濃度,固定床也通過(guò)曝氣產(chǎn)生的氣泡吹脫出 CO2 且防止其他細微懸浮雜質(zhì)沉淀。該方法具有反應穩定、石灰石無(wú)需經(jīng)常更換、操作簡(jiǎn)單、節省勞動(dòng)強度的優(yōu)點(diǎn)。因此確定采用石灰石固定濾床作為預處理工藝,設計參數:填料為粒徑30~50 mm 的石灰石,停留時(shí)間為30 min,有效高度為2.5 m,數量為1 座(2 格),總尺寸為16 m×8.5 m×3 m,附屬設備為曝氣裝置,整個(gè)廢水處理工藝流程如圖 2 所示。
圖 2 工藝流程
3 運行效果分析
3.1 石灰石固定濾床單元處理效果
石灰石固定濾床的實(shí)際運行效果主要以該處理單元的進(jìn)出水pH 作為考察對象,同時(shí)對濾池內石灰石的消耗量進(jìn)行觀(guān)察。自2011 年3 月7 日起至6 月28 日近4 個(gè)月石灰石固定濾床的進(jìn)出水pH 變化如圖 3 所示。
圖 3 固定濾床進(jìn)出水pH
由圖 3 可見(jiàn),固定濾床進(jìn)水pH 變動(dòng)范圍較大,經(jīng)過(guò)該處理單元處理后,出水pH 穩定在5 左右,取得了良好的處理效果。從圖 3 中幾處進(jìn)水pH 超過(guò)5 的點(diǎn)可知,當進(jìn)水pH>4 后,預中和濾池的去除效果甚微,說(shuō)明了石灰石調堿法對酸洗廢水進(jìn)水pH 的穩定作用。另外,石灰石固定濾床的處理效果與停留時(shí)間關(guān)系密切,并存在一個(gè)限制,當低于限值時(shí),流量過(guò)大會(huì )影響石灰石固定濾床的處理效果。當超過(guò)限值時(shí),則石灰石固定濾床調節pH 能力不受進(jìn)水量影響。
3.2 廢水處理站運行效果
廢水處理站實(shí)際運行效果分析如表 2 所示。
由表 2 可見(jiàn),經(jīng)該工藝處理后出水水質(zhì)達到《天津市地方廢水綜合排放標準》(DB 12/356—2008)中的二級排放標準。
4 經(jīng)濟效益分析
本廢水處理站設計處理水量為7 000 m3/d,其中一期規模2 500 m3/d,自2010 年7 月開(kāi)始正式投入運行,至2011 年7 月的平均處理水量為1 500m3/d,一年按300 d 運行時(shí)間計算,則年處理水量為45 萬(wàn)m3,石灰石固定濾床的年損耗量約為280 t,石灰石市場(chǎng)價(jià)約為150 元/t,則購買(mǎi)石灰石一年需花費4.2 萬(wàn)元,石灰石的CaCO3 質(zhì)量分數約為75%,280 t 石灰石折合90%的堿石灰約需172.7 t,一年約需花費15.5 萬(wàn)元,故用石灰石固定濾床一年約節省11.3 萬(wàn)元。待廢水處理站處理廢水達到設計處理水量7 000 m3/d,則用石灰石固定濾床一年可節省約52.7 萬(wàn)元。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5 結論
(1)本項目采用石灰石固定濾床作為石灰中和的前處理工藝,不但石灰的投加量較少,節省藥劑成本,而且穩定了進(jìn)入石灰中和段廢水的pH,增加了后續石灰粉的投加精度。
(2)本項目采用兩級中和工藝,相對于只采用石灰中和處理工藝,2010 年節約藥劑費11.3 萬(wàn)元,達到設計處理水量后,每年能節省52.7 萬(wàn)元。(3)通過(guò)本項目的實(shí)際運行可知,石灰石固定濾床的曝氣系統應盡量布氣均勻,避免造成石灰石固定濾床局部消耗過(guò)大的情況。
(4)必須保證廢水在石灰石固定濾床的停留時(shí)間,當進(jìn)水流量過(guò)大時(shí),其調節能力將受到限制,無(wú)法達到預期效果。