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膜分离技术处理酸洗废水

发布时间:2021-7-20 10:26:59  中国污水处理工程网

  1、工程概况

  1.1 废水处理设计分析

  某钢铁有限公司主要经营项目为焊丝、钢丝、钢绞线、钢丝绳等优质金属制品。在产品生产中会生成大量的酸洗废水,该企业采用固液分离膜技术处理废水的过程中,可以达到污水综合排放的指标,并能带来较大的经济效益。因此该种废水处理方式被该企业积极推广使用。其中该企业对含酸废水量进行计算显示为320m3/h。

  1.2 废水处理流程分析

  工业生产中产生的酸洗废水,排水集水井中,在酸水泵初次处理下,对废水进行提升,在石灰石固定滤床的作用下,进行中和反应,促使废水在石灰石作用下,将PH值稳定在4.5之间。随后经处理后的废水排入隔油调节池中,实现对酸洗废水的水质和水量的调节。在隔油调节池的作用下除去浮油。随后将除去浮油的酸洗废水排入耐腐蚀化工泵中,进行中和反应。将废水PH值设定在8.6左右,促使废水中的Fe2+与Fe3+和OH-反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,并子啊搅拌作用下,防止生成物沉淀下来。然后在将处理后的废水排入中间水池,经缓冲作用后依靠潜污泵提升,流入固液膜分离器中。在固液膜处理器的作用下促使固体颗粒在滤膜作用下被截留,经滤膜处理后的废水进入下个处理单元。当固体颗粒积累到一定量时,利用以秒计的脉冲行反冲处理。一个过滤周期的定义为滤膜表面上的污泥被彻底清除干净。分离器中的污泥稍作停留之后排入污泥池内。将处理后的废水利用重力作用流入回收池中,从而完成了酸洗废水的整个处理流程。并将其处理后的废水一部分用于工业生产中,一部分用来配制石灰乳,还有一部分将其达标后排放。

  1.3固液分离膜处理技术相关设计单元

  固液分离膜处理技术主要构筑物有集水井、石灰石固定滤床、隔油调节池、序批式中和反应池、中间水池、回用水池以及污泥池。此外主要处理设备为耐酸泵、自吸酸洗泵、潜污泵、酸回调泵、离心泵、螺杆泵、回用水供水系统。空压机、罗茨鼓风机、输送机、离心机以及絮凝剂投配装置等。

  2、处理设备运行效果

  该企业在固液分离膜技术工程竣工以来,各设备均正常运行。其中外排废水中的pH值、COD、SS、TP等指标均达到了污水综合排放的标准。其中污水中具体成分分析如下。

  2.1 出水水质分析

  (1)总铁:本次工程项目中,58~232mg/L为进水总铁浓度的波动范围,0.4mg/L以下为出水总铁浓度稳定范围。造成以上结果的原因为固液膜高效的分离性质。固液膜组建在膨化技术作用下,可以确保固液分离膜孔径的均匀。从而保障细小颗粒不能透过分离膜。促使Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀物在固液分离膜的表面截留,将其全部除去。

  (2)COD:COD的变化与总铁变化情况呈现相似的特征,分析其变化没有形成一定的规律,因为还原性亚铁离子在废水中大量出现,其测定COD时还原生成了重铬酸跟。因此可以这样认为COD的除去就是亚铁离子的去除过程。

  (3)TP:金属制品在加工作过程中的磷化程序是TP的主要生成来源。TP进入废水系统中要是通过磷化槽溢流、产品挟带。该工程中Zn2+和磷酸根为磷化液的主要成分。生产工艺与废水中TP含量有重要关系,在生产工艺不确定性的影响下,促使废水中的TP浓度也呈现不确定性的特征。因而没有找到TP处理的规律性。该该企业项目进行分析,发现废水经二级中和/固液分离膜技术处理后,出水TP<0.1mg/L,TP除去率可以达到99%以上。可以达到较好的TP处理效果。

  2.2 回用水质分析

  2.2.1 氯离子浓度在回收水质中积累的影响

  酸洗剂采用盐酸时,会生成大量的Cl-。废水在处理过程中Cl-要想完全除去存在较大困难。若将回用水作为漂洗水使用,Cl-会重新生成,并随着酸洗后的金属制品重新进入废水中,由此将Cl-的浓度不断增加,这样的过程被称为积累效应。作为活化阴离子的Cl-,可以在金属表面缺陷处吸附。点蚀点位达到时,电场强度最高的位置在表面膜的薄弱部分,会溶解金属表面微区,出现点蚀核心。氯离子在阳极极化条件下,会促使金属发生孔蚀问题。此外,金属表面蚀孔问题的可以伴随氯离子浓度的上升,促使孔蚀电位下降,加深孔蚀问题的程度。分析其孔内酸性环境出现的原因是因为FeCl2水解造成的。针对以上问题就需要积极控制氯离子的浓度。采用固液分离技术处理酸洗废水,可以将氯离子浓度控制在恒定水平,即使在某一时间段氯离子浓度增加的飞快,但是到达峰值时会出现逐渐下降的趋势。出现上述变化主要的原因在于酸洗生产工艺自身的特点决定。因此再用固液分离膜技术处理污水时,需要定期更换酸液槽内的盐酸,降低盐酸酸度。酸液槽中的盐酸在更换完成后,会进入正常生产程序,之后回用水中氯离子浓度会逐渐上升,并达到某个峰值,由此不断循环。

  2.2.2 CaCl2浓度在回收水质中积累的影响

  该企业生产中,Fe2+、Cu2+、Zn2+等是盐酸酸洗废水中常见的阳离子,Cl-、PO43-等是盐酸酸洗废水中常见的阴离子。酸洗废水中的重金属离子和PO43-会在固液分离膜技术的应用下,形成悬浮物,并将其除去。重金属离子和PO43-的去除过程,主要是通过向废水中加入Ca2+来实现,经过相关化学反应生成CaCl2盐。本次研究生产中,该企业在加工金属制品的过程中,其中有一条生产线为热镀锡处理工艺,该工艺主要目的是对金属制品行热度处理。具体操作流程为将金属制品加热到400℃以上,并在其表面行镀锡处理操作。当金属构件采用回用水来漂洗时,金属构件的表面会残留大量的CaCl2,当温度达到260℃时,金属构件表面上会生成白色多孔状无水CaCl2。以上操作可以因为白色多孔状无水CaCl2的存在影响之后的镀锡处理流程,进而降低产品生产质量。当回用水比例维持在74%左右时,可以对CaCl2的浓度进行检测,由检测结果可以看出CaCl2和氯离子浓度变化的趋势具有相似性,分析其原因为Ca2+为回收用水中主要阳离子。该企业在对废水处理过程中,发现将其回用水比例控制在74%左右时,对其产品造成的影响较小。并按照1.2m3/t漂洗用水量计算,得出新增耗水量为0.37m3/t,与同行业相比存在较大优势。

  3、膜投入的资金成本分析

  该企业再用固液分离膜技术处理废水中,总的资金投入为1234万元。其中资金投入主要应用在膜组件更换费用、设备折旧费用、人工药剂以及电费上。对该企业运行成本进行分析,得出2.006元/m3为处理成本,0.433元/m3为电费,0.082元/m3为人工费,0.319元/m3为膜组件更换费用等。如过按照70%的出水回收率以及7.6元/m3的工业用水费用来计算,该企业可以每年节约自来用水量192.23×104m3,节约水费为1423.8万元。工程收益在将运行费用扣除之后,可以达到862.27万元/a。由此可见,带来的经济效益是如此巨大。工业生产中回用水比例稳定在一定范围,没有出现明显提高的原因是废水中存在大量氯化钙。在科学技术不断提高的过程中,反渗透脱盐酸技术也不断的更新和完善,在技术不断完善的前提下,膜组件的成本也呈现显著降低的趋势。当工业生产部分出水脱盐处理时,采用反渗透脱盐技术,可以将回用水的比例适当提高,由此将工业生产中的经营成本明显降低,为工业生产带来巨大的经济效益。

  4、结论

  钢铁行业中采用二级中和/固液分离膜技术处理酸洗废水,与传统废水处理工艺相比具有较大有点。比如,污水处理工艺更加简单,避免了传统工艺流程繁杂的问题。此外污水处理后的水质有了较大提高,并能节约占地面积。对于污泥脱水困难的解决有重要意义。对工业生产带来了较大便利。此外,该项污水处理技术的应用,可以将酸洗废水处理后的水质达到污水综合排放标准,并能将其处理后的污水应用于工业生产中,对于提高污水资源的利用率和经济效益有重要作用。最后,固液分离膜技术在处理污水过程中,可以节约工业污水处理的成本。本次研究中显示,回用水的处理成本为2.006元/m3,经固液分离膜技术的投入使用,促使新水耗量极大降低,相比于同行业有了较大节约。可以为企业的发展节约更多经济成本。综上所述,固液分离膜技术在处理酸洗废水中可以被广泛使用。(来源:山东省临沂市蒙阴县环境保护局环境监测站,山东省临沂市蒙阴县环境保护局)

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