钢铁厂废酸水处理技术

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摘要：钢铁厂废酸水处理技术的应用，减少了废水排放量，既保护了周围的自然环境，同时处理后的水可以再利用，节省了水资源，降低了企业成本，因此企业应当重视废酸水的处理工作，并掌握废酸水的一些处理技术，本文就此介绍了钢铁厂废酸水的几种处理技术。

关键词：废酸水处理；膜处理法；冷却结晶法；硫酸铁盐法

Abstract: the application of the steel plant waste water treatment technology, reduce the waste water emissions, both to protect the surrounding natural environment, and treated water can be recycled, save water, reduce the cost of enterprise, so enterprises should attach great importance to the process of waste acid water, and master some of the waste acid water treatment technology, the paper introduces some steel plant waste water treatment technology.

Key words: waste water treatment; Membrane treatment method; Cooling crystallization; Iron sulfate method

中图分类号：[TE992.2]文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、膜处理法

膜处理法主要有气升式膜过滤法、减压膜蒸馏法和渗析法。

气升式膜过滤技术在污水处理中有着广泛应用，具有出水水质好和便于自动控制等优点，同时可以综合利用曝入的空气，实现供氧、错流和搅拌作用，降低能耗空气中的氧气可将水溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，并生成氢氧化铁沉淀，污水中其他重金属离子也能与铁离子、氧离子生成氧化物晶体，以铁氧体形式析出，提高水处理效果陶瓷膜由于其耐腐蚀、强度高和使用寿命长等特点，在含油轧钢乳化液的处理中得到了广泛应用。应用此方法既可以提高生产质量，又可以降低生产成本，达到一举两得的目的。

膜蒸馏是以膜两侧蒸汽压力差为驱动力的膜分离过程，它使用只允许蒸汽通过膜孔，而不允许溶液通过膜孔的疏水微孔膜。将待处理的热溶液置于膜的一侧称为热侧，热侧溶液中的易挥发物质在膜表面气化，呈气态通过膜孔传递到膜的另一侧，冷却成液体!这一侧称为冷侧，减压膜蒸馏则是在冷侧采用空气吹扫或负压下从冷侧不断抽出热侧传递过来的蒸汽，并在膜器外实现冷凝，减压蒸馏装置由加料系统、膜蒸馏器、接收系统和真空系统部分组成。其中，膜蒸馏器是整个装置的核心部分，主要由料液室、微孔分离膜、膜支撑板、密封件等组成。外循环减压蒸发回收工艺适用性强，回收的稀酸通过适当再配制全部回用于酸洗工段，应用此方法实现了废酸的零排放，环境效益和经济效益显著。

电渗析是借助于电场力使离子通过选择性渗透膜而发生分离的过程。在无电场情况下，如果存在浓度差，离子也会通过膜发生选择性渗透而达到分离的目的，扩散渗析就是其中的一个例子，它是用阳膜分离阴离子（如碱的回收）或用阴膜分离阳离子（如酸的回收），这里以阴膜进行酸回收为例介绍扩散渗析的原理。如图1，一张阴膜隔开的两室中，分别通入废酸液及接受液（自来水）时，废酸液侧的硫酸及其盐的浓度远高于水的一侧，因此由于浓度梯度的存在，废酸及其盐类有向B室渗透的趋势，但膜是有选择透过性的，它不会让每种离子以均等的机会通过，首先阴离子膜骨架本身带正电荷，在溶液中具有吸引带负电水化离子而排斥带正电荷水化离子的特性，故在浓度差的作用下，废酸侧的阴离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧。同时根据电中性要求，也会夹带带正电荷的离子，由于H+的水化半径比较小，电荷较少；而金属盐的水化离子半径较大，又是高价的，因此会优先通过膜，这样废液中的酸就会被分离出来。如果一定数量的上述单元组合在一起，就构成了扩散渗析器，流道与电渗析完全相同，不同的是扩散渗析器不需要电极。

图一

二、冷却结晶法

冷却结晶法即为降低溶液温度使溶质析出的方法。运用在废酸处理工艺上即是把废酸中的杂质降温析出，以回收得到符合要求的酸溶液得以重新利用。如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。冷却结晶在工业上应用很多，在此以金属加工中的酸洗工艺加以说明。在钢铁、机械加工过程中,普遍采用硫酸溶液来去掉金属表面的铁锈。因此,废酸的回收利用可以大大降低成本,保护环境。工业上多用冷却结晶法来实现这一过程。

查阅数据知，当温度为-5℃硫酸浓度为15%至20%时,硫酸亚铁的溶解度将降低到5.1%至3.8%。根据这一特性,对废酸采取处理措施,适当调整酸度和温度,可使其中溶解的硫酸亚铁大部分结晶析出并加以分离,从而大大降低溶液中硫酸亚铁的含量,以便将得到再生的酸洗液回收再用。如此循环,可以形成无废酸排放的酸液封闭系统,以便回收有用物质，从而降低和保护环境。例如，江西某钢厂采用真空度0．08至0.088MPa的负压蒸发。冷冻结晶温度为-7至-5℃的工艺条件，处理该厂的酸洗废液，每平方酸液回收再生酸625kg，七水硫酸亚铁90kg，获得了很好的经济效益和环境效益。

三、硫酸铁盐法

硫酸铁盐法的特点是废液中的铁能够再利用,因此,受到研究人员重视,逐渐形成了较成熟的实用技术。以下六种方法,已投入生产实践。

1、浓缩 —过滤 —自然结晶法

又名铁屑法,先将硫酸废液与铁屑置于一个反应槽中充分反应,再将溶液加热到100℃,反应2h,再加热浓缩后自然冷却,使硫酸亚铁结晶析出,最后由甩干机脱水烘干。其工艺流程见图2。

图2

该法可以从酸洗废水中回收低、中、高三级硫酸亚铁,供工农业、医药、化学试剂用。具有简单易操作、投资少、费用低等优点,但只能回收硫酸亚铁,不能回收硫酸,处理能力小;产品质量差、生产周期长,

比较适合于乡镇企业小型生产。首钢特殊钢公司采用该法处理轧钢酸洗废液,经离心甩干后,残液含酸浓度为0. 5% ,硫酸亚铁为150～170g /L。

2、浸没燃烧高温结晶法

该法的主要原理是将煤气和空气燃烧,产生高温烟气,直接喷入废酸水,使水分蒸发,浓缩了硫酸,同时析出硫酸亚铁。工艺流程见图3。

图3

四、氢氧化钙处理电镀含酸废水

处理电镀含酸废水一般采用烧碱中和法和石灰(氢氧化钙)中和法，用烧碱操作简便，但成本高，用石灰(氢氧化钙)成本低，但操作复杂。目前，许多电镀厂家和专业电镀废水处理公司使用烧碱处理，而一些用酸量大的电镀厂则使用石灰(氢氧化钙)处理。

废水处理车间含酸废水的处理设备主要有：含酸废水调节池，一级中和反应池，二级中和反应池，絮凝池，沉淀池，清水池，污泥浓缩池，板框压滤机和石灰乳液配制池等。工艺流程如下：含酸废水从电镀车间流人含酸废水调节池，用泵将含酸废水从调节池泵人一级中和反应池，在一级中和池中加入石灰(氧化钙)乳液中和废酸和沉淀重金属离子。废水从一级中和池流人二级中和反应池，在二级中和池中继续加石灰(氧化钙)乳液中和废酸，并调节废水的pH至合适的范围。废水从二级中和池流人絮凝池，在絮凝池中加絮凝剂使沉淀物絮凝成较大的颗粒，然后流人沉淀池，在沉淀池中水和沉淀物分离，上清液流入清水池，最后从出水口排出，沉淀池中的泥渣用泵泵入污泥浓缩池，然后用板框压滤机压滤，滤液流回到含酸废水调节池，滤饼送至相关部门处理。

五、焚烧法处理高浓度丙烯酸及其酯类废水

焚烧法是目前处理高浓度丙烯酸及其酯类废水的主流工艺。焚烧法是在高温下用空气氧化处理废水的一种比较有效的方法。焚烧的化学过程是很简单的，它包括碳和氢的燃烧，实际上所有的可燃有机废物的主要成分就是碳和氢。当有机废水不能或难以用其他方法有效处理时，常采用焚烧的方法。如废水中可燃物浓度较高，发热量达4360 KJ／Kg以上时，则燃烧可自动进行，如废水中的可燃物浓度较低，则需要消耗大量的燃料油，甚至可达250-300 kg／m3 废水，另外，对较低浓度的有机废水需要进行浓缩预处理后再进行焚烧。丙烯酸废水的主要有机成分是低沸物，浓缩预处理不易进行，操作上有很大难度。对丙烯酸废水而言，采用焚烧法需消耗大量的燃料油，故操作费用昂贵。 传统的焚烧处理法可以保证处理效果，但是，每处理20吨废水，除回收14吨工艺水外，要排放含Na2SO4、Na2CO3、NaCl废水6吨，这部分水含盐浓度6%左右，对环境造成一定程度污染。废水焚烧后排气含有Na2CO3、NaCl，采用一般技术很难捕集，污染周围大气。使用一段时间后，焚烧炉会出现结焦板结、耐火材料脱落、助燃材料吨耗增大等问题，管理及维修均比较有难度。 废水处理成本计药剂、蒸汽、燃料、压缩空气四项，则单位处理成本为300元／吨左右。

参考文献

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[2]宋中余.萃取法处理含硝基苯废酸的研究[J].化学工程与装备,2012(01).

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