某汽車配件廠酸洗廢水處理實(shí)例
吉林某汽車標(biāo)準(zhǔn)配件廠每年加工汽車用零部件而產(chǎn)生酸洗廢水6000m3，富含H2SO4及FeSO4，堿中和后排入外環(huán)境，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)浪費(fèi)了大量的寶貴資源。對(duì)于鋼鐵企業(yè)酸洗廢水處理，相關(guān)資料曾有原理性的報(bào)道，但無(wú)典型具體的可行性的工藝條件。針對(duì)該廠酸洗廢水的具體情況，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)研究，確定了其相應(yīng)的處理工藝技術(shù)條件和工藝流程，并提出了相應(yīng)的工業(yè)設(shè)計(jì)方案。
鋼鐵加工生產(chǎn)廠酸洗廢水的處理方法通常有中和法和回收法，pH在2以上的通常采用中和法。該廠酸洗廢水pH低、FeSO4濃度高，如果采用中和法，則中和藥劑用量和渣量大，需用大量水稀釋，場(chǎng)地和設(shè)備投資高，二次污染嚴(yán)重;而且中和法需對(duì)酸洗廢水進(jìn)行曝氣氧化，而高濃度的FeSO4對(duì)曝氣氧化過(guò)程不利，因此該廠酸洗廢水不適合用中和法處理。
目前，回收法主要有真空濃縮冷凍結(jié)晶法(減壓蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)、自然結(jié)晶-擴(kuò)散滲析法、聚合硫酸鐵法、加鐵屑生產(chǎn)硫酸亞鐵和加酸冷凍結(jié)晶法(無(wú)蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)等5種方法。處理量較大的企業(yè)通常采用前4種方法，酸洗廢水量少及FeSO4濃度高的則應(yīng)選擇工藝流程簡(jiǎn)單、投資較少、回用率較高的加酸冷凍結(jié)晶法。
工藝流程
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設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)在冷卻沉降池中加H2SO4，使H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高到40%左右，降低FeSO4溶解度。此過(guò)程為自然冷卻過(guò)程，根據(jù)實(shí)際水量設(shè)定冷卻時(shí)間為24h。
冷卻沉降池出口溫度為30℃，按原水酸度和目標(biāo)酸度計(jì)算出加酸量為5m3，所以要求設(shè)計(jì)冷卻沉降池總體積為30m3，池內(nèi)設(shè)折流隔墻，間距設(shè)為1.0m，長(zhǎng)為4.0m，寬取3.0m，根據(jù)實(shí)際水高及保護(hù)高度，冷卻沉降池高度設(shè)為2.5m。
(2)通過(guò)結(jié)晶釜夾套中鹽水介質(zhì)的冷卻作用，使結(jié)晶釜內(nèi)的酸洗廢水冷卻至5℃左右，使FeSO4達(dá)到最大飽和度形成結(jié)晶，結(jié)晶釜內(nèi)設(shè)有攪拌器對(duì)結(jié)晶混合液進(jìn)行攪拌，使溫度均衡。每批分4次對(duì)酸洗廢水進(jìn)行冷卻，每次制冷量為5.19×104kJ，需加入3.68m3的制冷劑進(jìn)行冷卻。每次需要通入結(jié)晶釜的廢酸液為18.7m3，需要4臺(tái)容積為5000L的結(jié)晶釜，選定FK200型搪玻璃反應(yīng)罐。
(3)結(jié)晶后的混合液在離心機(jī)里進(jìn)行固液分離，分離出FeSO4·7H2O晶體和酸液。晶體量為6.95t/d，每天分3次處理，每次大約處理3t，所以采用三足式離心機(jī)SS-Φ1250兩臺(tái)。
(4)母液池中對(duì)分離出的酸液加水稀釋到25%左右回用，加水量為4m3，酸液為16m3/d，則設(shè)計(jì)母液池有效容積為20m3。
經(jīng)此工藝處理過(guò)的回用酸液中FeSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于6%，不會(huì)影響酸洗的效果。
系統(tǒng)構(gòu)筑物(設(shè)備)規(guī)格及投資概算
冷凍結(jié)晶法處理及回用鋼材酸洗廢水生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的主要構(gòu)筑物、設(shè)備規(guī)格及投資概算見(jiàn)表2。
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回用酸液設(shè)計(jì)要求
經(jīng)過(guò)上述處理系統(tǒng)后，回用的酸液水質(zhì)設(shè)計(jì)要求見(jiàn)表3，可以達(dá)到鋼材酸洗用酸的基本需求，在實(shí)現(xiàn)回用生產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)酸洗廢水的零排放。
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經(jīng)濟(jì)核算
每年按300d計(jì)。
中和法處理酸洗廢水造成的經(jīng)濟(jì)損失核算
(1)H2SO4損失:H2SO4密度為1.139×103kg/m3，則20m3/d×(1.139×103)kg/m3×8%=1.82t/d。
(2)H2SO4回收價(jià)值:H2SO4單價(jià)為400元/t，則400元/t×1.82t/d×300d/a=218400元/a。
(3)Na2CO3費(fèi)用:Na2CO3單價(jià)為1480元/t，中和酸洗廢水消耗Na2CO32.1t/d，則1480元/t×2.1t/d×300d/a=932400元/a。
(4)FeSO4·7H2O流失:20t/d×(25%-6%)/152×(152+126)=6.95t/d。
(5)FeSO4·7H2O未回收資源損失費(fèi)用:FeSO4·7H2O單價(jià)為150元/t，則150元/t×6.95t/d×300d/a=312750元/a。
(6)資金流失數(shù):218400+932400+312750=1463550元/a。
3.2 冷凍結(jié)晶工藝運(yùn)行費(fèi)用核算
(1)電費(fèi):101kW×12h/d×300d/a×0.5元/(kW·h)=181800元/a。
(2)水費(fèi):6m3/d×300d/a×2元/m3=3600元/a。
(3)設(shè)備維修費(fèi)(包括構(gòu)筑物的防腐等):50000元/a。
(4)工資(6人/班，兩班制):8000元/(人·a)×12人=96000元/a。
(5)費(fèi)用合計(jì):181800+3600+50000+96000=331400元/a。
3.3 純經(jīng)濟(jì)效益
純經(jīng)濟(jì)效益:1463550-331400=1132150元/a。投資86.0萬(wàn)元，工程投產(chǎn)后1年內(nèi)可全部回收并有盈利。
結(jié) 論
采用本方案設(shè)計(jì)，以不同溫度及酸度條件下FeSO4的溶解度為理論依據(jù)，對(duì)現(xiàn)有酸洗廢水處理工藝進(jìn)行改造后，酸洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢酸液直接進(jìn)行冷凍結(jié)晶，分離出廢酸液中的FeSO4，得副產(chǎn)品FeSO4·7H2O，可用于鐵氧紅、聚鐵凈水劑生產(chǎn);分離出Fe2+后的母液作為酸洗液回用到酸洗槽，處理過(guò)程中無(wú)廢水排放，同時(shí)也節(jié)約了Na2CO3的消耗。同時(shí)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)核算得知，項(xiàng)目運(yùn)行當(dāng)年即可收回成本并有盈余約27萬(wàn)元。連續(xù)運(yùn)行具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
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