拉管酸洗废水零排放工艺研究
酸洗废水酸度高且富含F-及重金属离子,废水腐蚀性强,治理难度大,且运行费用高,以达标为目的的治理工艺也是资源浪费工艺,而如何实现废水重复利用和变废为宝是彻底解决该问题的关键。从资源重复利用,变废为宝的角度研究酸洗废水治理中实现废水零排放的工艺路线,并从数学原理、技术经济的角度对该新工艺进行了可行性的论证。
不锈钢行业目前已经成为温州地区的一个支柱产业,不锈钢拉管是温州不锈钢行业中的一个重要分支。对于不锈钢拉管加工工艺来说,酸洗工序是拉管生产加工过程中的重要环节,而酸洗工序中产生大量的废水,是不锈钢拉管行业成为重污染行业的主要原因。
目前温州地区拉管企业普遍采用石灰中和曝气二级混凝沉淀工艺对拉管酸洗废水进行处理。该处理方法能够做到达标排放,但产生的污泥量大,废水治理达标后多直接排放,不仅浪费了宝贵的水资源而且水中大量的NO3-进入环境,也是形成水环境富营养化的一个重要原因。
由于拉管加工产生大量污水的特性,对于一些缺乏环境容量和污水处理厂的地区,希望在引进不锈钢拉管项目以发展地方经济的过程中,多因无纳污环境而使项目成为泡影。
笔者从资源利用角度对酸洗废水治理进行研究,在现行成熟治理工艺的基础上提出优化措施,实现废水治理的零排放,不但能节约宝贵的水资源,还可以将水中大量的NO3-回收作为副产品而产生一定的经济效益。不仅为无排污条件的地区发展不锈钢拉管业找到一条出路,而且为优化、改造现有的拉管企业废水治理工艺提供了新方向。
1 生产工艺与污染
1.1 生产工艺
拉管加工工艺主要是将管锭或管径、壁厚等不符合要求的管胚通过机械加工和表面处理的方式,将管锭毛胚管加工成标准规格的钢管。拉管的过程其实就是圆管改径、壁厚减薄的过程。不锈钢拉管生产的主要工艺流程见图1。
生产过程中,每一道酸洗工序都产生大量的酸性废水。酸洗所采用的酸是HF和HNO3按一定比例混配而成,因而在酸洗后产生的废水中含有大量的F-和NO3-,酸洗过程中在去除不锈钢表面氧化膜的同时,还会形成大量的Fe2+、Cr3+、Ni2+等。
1.2 污染源强分析
根据对温州市龙湾区大量拉管企业的调查,统计得到拉管企业生产过程中吨钢的主要原辅材料消耗,见表1。
表1 拉管企业主要原辅材料单耗统计(以吨钢计)
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表2 进出水水质指标(除pH外,其余为mg/L)
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根据龙湾区拉管企业废水监测数据及温州市龙湾区不锈钢拉管基地酸洗废水治理设施的进水指标,酸洗废水水质主要指标见表2。
根据以上数据,每吨拉管加工产生废水中的NO3-质量浓度及产生量分别为10.45 g/L和62.7 kg。温州地区一些拉管企业废水治理监测数据表明,废水经过处理后,pH、F-及重金属离子可以达标排放,但大量的NO3-却随着出水进入环境中,这不仅浪费了水资源,也是形成水体富营养化的重要原因。
1.3 现状治理工艺及效果
目前温州地区拉管酸洗废水普遍采用的处理工艺见图2。
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