CN105948313A

CN105948313A - 不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺

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Publication number: CN105948313A
Application number: CN201610351206.8A
Authority: CN
Inventors: 秦华达; 王锐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明涉及污水处理领域，尤其是一种不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，（1）去除石油类污染物和大颗粒杂质；（2）调节水质水量；（3）采用碳酸钠将综合废水的PH值调节至4.5，析出铁，然后再加入氯化钙，使大部分氟转化为氟化钙；（4）沉淀去除悬浮颗粒物；（5）加入氢氧化钠至PH值，将镍水解沉淀反应生成氢氧化镍；（6）加入硫酸调节PH值，再加入氢氧化钙和PAC，将剩余的氟反应生产氟化钙；（7）沉淀去除氟化钙；（8）排入城市污水管网。本发明的不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，通过清洗废水稀释酸洗废水，降低特征污染物浓度，然后通过各个步骤实现污染物的分离，同时可实现镍的回收，而且操作过程简单方便，处理成本低。

Description

不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其是一种不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺。

背景技术

不锈钢因其优良的耐腐蚀性和良好的外观而被广泛应用。不锈钢在生产过程中，不可避免地要经过退火、正火、淬火、焊接等加工过程，表面时常会产生黑色的氧化皮。氧化皮不仅影响不锈钢的外观质量，也会对产品的后续加工产生不利影响，故在后续加工前必须采用酸洗、抛光等表面处理方法将其除去。

不锈钢酸洗过程中用90-160g/L(现场为10%)硝酸和50-60g/L(现场为5%)氢氟酸混酸进行酸洗。具有强氧化性的硝酸可以将金属和金属氧化物氧化，生成Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺离子，这些金属离子（尤其是Cr³⁺和Fe³⁺）和氢氟酸形成稳定的复合物。

发生的化学反应主要有：

Fe₂O₃＋6HNO₃→2Fe(NO₃)₃＋3H₂O

Fe＋4H⁺＋NO₃ ^-→Fe³⁺＋NO＋2H₂O

Cr＋4H+＋NO₃ ^-→Cr³⁺＋NO＋2H₂O

3Ni(微量)＋8H⁺＋2NO₃-→3Ni²⁺(微量)＋2NO＋4H₂O

而HF与溶液中的各种金属离子发生反应，生成一些可溶或难溶的金属氟化物：

3HF＋Fe³⁺→FeF₃↓＋3H⁺

2HF＋Fe³⁺→FeF₂ ⁺＋2H⁺

3HF＋Cr³⁺→CrF₃↓(微量)＋3H⁺

2HF＋Cr³⁺→CrF₂ ⁺＋2H⁺

HF＋Ni²⁺(微量)→NiF⁺(微量)＋H⁺

随着酸洗过程的进行，酸洗液中游离的硝酸和氢氟酸越来越少，反应生成物越来越多。因此，不锈钢酸洗废水中含有大量的硝酸、氢氟酸和铁、镍、络等金属离子。

酸性冲洗废水，主要的污染物是PH、Cr、重金属离子和氟离子等，特点是水量大，污染物浓度较低。

传统不锈钢酸洗废水处理方法是中和沉淀法，即向不锈钢酸洗废水中投加熟石灰，中和废水中的酸并将铁镍铬等金属离子和氟离子沉淀下来。这种方法消耗大量中和药剂的同时产生大量含镍铬等重金属及氟化钙的沉渣，已被列入国家危险废物名录(HW17)，药剂费用和危险废物处置费用均非常高。

用氢氧化钠代替石灰作为中和药剂，对废水中的重金属单独沉淀，然后再投加石灰除氟，使产生的重金属污泥和氟化钙分开收集分类处置。该工艺虽然产生的重金属污泥具备回炉条件，但由于污泥中镍铬未实现分离回收，镍铬组分随水质的变化波动较大，回炉后难以确定需要补加的镍铬量，不利于不锈钢生产的稳定运行。

不锈钢酸洗废水中酸和金属离子的资源回收技术研宄，主要涉及三类有效的处理技术：单纯酸回收技术(包括扩散渗析法、双极膜电渗析法、蒸发法、酸阻滞法等)、金属离子回收技术(典型的选择性沉淀法)、酸和金属离子联合回收技术(包括热解法、纳滤-结晶法等)。

不锈钢酸洗废水处理技术选择----酸回收工艺

扩散渗析法利用阴离子交换膜选择透过性及膜两侧溶液的浓度差，使高浓度的酸透过膜迁移至水中，而镍、络、铁等金属阳离子被膜阻挡而留在废水中，实现酸与金属阳离子分离的目的。HNO3的回收率接近100%，但HF的回收率小于60%，由于回收液中HNO3和HF的浓度仅分别达到60 g/L和6.4 g/L，若回用于酸洗工艺尚须进行浓缩处理。

双极膜能将水直接离解成H⁺和OH^-，实现对无机盐的劈裂式分解，制得相应的酸和碱。由于该系统投资较高，且双极膜易受K2SiF6污染，并不适用于某些含硅不锈钢行业的酸洗废水处理。

蒸发法，由于HNO3和HF的蒸汽压比较高，容易挥发，所以可以通过投加硫酸发生复分解反应，加热或减压使摘酸和氢氟酸蒸发出来，从而实现酸回收。蒸发法对设备的防腐要求非常高，必须使用高质量的特殊钢和碳氟聚合物材料，设备投资较大。

离子交换装置利用某些离子交换树脂具有吸附强酸但不吸附金属盐离子的性质，即酸阻滞(Acid Retardation)原理，分离废酸和金属离子，然后通过清水将废酸从树脂中洗脱回收。其缺点是对进水SS要求高，一般须用微滤装置进行预处理。

不锈钢酸洗废水处理技术选择----污泥减量工艺

传统不锈钢酸洗废水处理过程中污泥来源于投加的石灰，一方面，石灰投加中和氢离子，水解析出铁、铬离子，此后与F离子反应生成氟化钙。由于石灰溶解度较低，需要过量，导致大量未溶解的石灰进入污泥中，使污泥产量较大。用氢氧化钠代替石灰作为中和药剂，对废水中的重金属单独沉淀，然后再投加石灰除氟，使产生的重金属污泥和氟化钙分开收集分类处置，有助于减少污泥产量。

不锈钢酸洗废水处理技术选择----有价金属镍回收工艺

酸洗废水回收酸后仍然含有大量的重金属离子，具有很高的回收价值。但铁、镍、铬三种金属离子性质相近，而且铁、镍和氟离子形成了络合离子，因而难以分离，这方面的回收技术很少。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种能将酸洗废水和清洗废水共同处理，且可以回收有价金属的不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺。

为了达到上述目的，本发明所设计的不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，将不锈钢酸洗废水和清洗废水混合后形成综合废水，然后具体处理步骤：（1）：将混合后的综合废水通入隔油沉淀池，去除石油类污染物和大颗粒杂质；（2）：经过步骤（1）处理后的综合废水输送至调节池，调节水质水量；（3）：经过步骤（2）处理后的综合废水输送至一号中和池中，采用碳酸钠将综合废水的PH值调节至4.5，析出铁，然后再加入氯化钙，使大部分氟转化为氟化钙；（4）：经过步骤（3）处理后的综合废水输送至初级沉淀池中，沉淀去除悬浮颗粒物；（5）：经过步骤（4）处理后的综合废水输送至二号中和池中，加入氢氧化钠至PH值为10，将综合废水中的镍水解沉淀反应生成氢氧化镍，再将含镍污泥分离；（6）：将步骤（5）处理后的综合废水输送至混凝反应池中，加入硫酸调节PH值至6.5，再加入氢氧化钙和PAC，将综合废水中的剩余的氟反应生产氟化钙；（7）：将经过步骤（6）处理后的综合废水输送至二沉池中，沉淀去除步骤（6）中生产的氟化钙；（8）：将经过步骤（7）处理后的综合废水直接排入城市污水管网或者通过砂滤罐处理，滤除其中细小的悬浮颗粒物，形成回用水。

其中步骤（5）中通过氢氧化钠调节PH值，将综合废水中的镍充分回收利用。

将初级沉淀池和二沉池中沉淀出来的污泥输送至污泥浓缩池，形成泥饼；产生的污泥量少。

本发明所得到的不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，通过清洗废水稀释酸洗废水，降低特征污染物浓度，然后通过各个步骤实现污染物的分离，同时可实现镍的回收，而且操作过程简单方便，处理成本低。本发明中采用氯化钙将氟转化为氟化钙，使用的钙离子少，成本低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，将不锈钢酸洗废水和清洗废水混合后形成综合废水11，然后具体处理步骤：（1）：将混合后的综合废水11通入隔油沉淀池1，去除石油类污染物和大颗粒杂质；（2）：经过步骤（1）处理后的综合废水输送至调节池2，调节水质水量；（3）：经过步骤（2）处理后的综合废水输送至一号中和池中3，采用碳酸钠将综合废水的PH值调节至4.5，析出铁，然后再加入氯化钙，使大部分氟转化为氟化钙；（4）：经过步骤（3）处理后的综合废水输送至初级沉淀池4中，沉淀去除悬浮颗粒物；（5）：经过步骤（4）处理后的综合废水输送至二号中和池5中，加入氢氧化钠至PH值为10，将综合废水中的镍水解沉淀反应生成氢氧化镍，再将含镍污泥分离；（6）：将步骤（5）处理后的综合废水输送至混凝反应池6中，加入硫酸调节PH值至6.5，再加入氢氧化钙和PAC，将综合废水中的剩余的氟反应生产氟化钙；（7）：将经过步骤（6）处理后的综合废水输送至二沉池7中，沉淀去除步骤（6）中生产的氟化钙；（8）：将经过步骤（7）处理后的综合废水直接排入城市污水管网8或者通过砂滤罐9处理，滤除其中细小的悬浮颗粒物，形成回用水。

将初级沉淀池4和二沉池7中沉淀出来的污泥输送至污泥浓缩池10，形成泥饼。

具体如下：

（1）隔油沉淀池

性质：去除废水中石油类污染物，沉淀钢皮等大颗粒杂质。按最大流量15m³/d设计。

工艺尺寸：2.5×1.5×3.0

有效水深：1.7m

有效容积：6 m³

停留时间：9h

配套设备：隔油板，UPVC材质。池壁采用聚四氟乙烯塑料衬里。

（2）调节池

性质：生产废水低位调节池；调节水质水量，为聚四氟乙烯塑料板制作。按平均流量400m³/d设计。

工艺尺寸：15.0×8.0×3.0

有效水深：2.3m，高出地面0.2m

有效容积：350m³

停留时间：10h

配套设备：废水提升泵，数量：2台，1用1备，可选氟塑料液下泵或IHF65-50-125型泵。主要参数：设计流量为25m³/h，扬程20m，N=3KW。

（3）一号中和池

性质：采用碳酸钠将废水pH调节到4.5，析出铁，此后投加氯化钙，将大部分氟生成氟化钙。聚四氟乙烯塑料板制作，设计流量400m³/d。

工艺尺寸：2.0×2.0×5.5，3组

有效水深：4.5m

有效容积：18m³

反应时间：1 h

配套设备：搅拌机，1.5Kw，3台。

（4）初级沉淀池

性质：沉淀废水中悬浮颗粒，降低SS。采用聚四氟乙烯塑料板制作，内壁做玻璃布防腐，设计流量400m³/d，分为清水区和沉淀区。

工艺尺寸：5.5×5.5×5.5

有效水深：5m。

有效容积：150m³

停留时间：180min，表面负荷1m³/m³ h

配套设备：配套DN600竖流筒。

（5）二号中和池

性质：投加氢氧化钠，调节pH至适合镍水解沉淀反应要求的pH值，pH为10.0；采用碳钢制作，壁厚度6mm，底板厚度8mm。

工艺尺寸：2.0×2.0×5.5

有效水深：4.8m

有效容积：19.2m³

停留时间：1h

配套设备：搅拌机，1.5Kw，1台。配套氢氧化镍离心过滤机1台，SS300-水洗，用于分离含镍污泥，装料10kg，功率1.1kw。

（6）混凝反应池

性质：投加硫酸调节Ph到6.5，投加氢氧化钙和PAC，将尾水中的氟生成氟化钙。采用碳钢制作，壁厚度6mm，底板厚度8mm。设计总进水量400m³/d。

工艺尺寸：2.0×2.0×5.5，2组

有效水深：4.8m

有效容积：19m³

停留时间：1h

配套设备：搅拌机，1.5Kw，2台。

（7）二沉池

性质：将前步骤生成的氟化钙沉淀去除，设计流量400m³/d。

工艺尺寸：5.5×5.5×5.5

有效水深：4.5m

有效容积：22m³

停留时间：3h

配套设备：配套DN600竖流筒。采用碳钢制作，壁厚度6mm，底板厚度8mm。

（8）中间水池

性质：为砂滤提供稳定水源。采用碳钢制作，壁厚度6mm，底板厚度8mm

工艺尺寸：1.5×4×5.5

有效水深：4.5 m

有效容积：27m³

停留时间：1.5h

配套设备：2台IHF65-50-125氟塑料泵，1用1备，流量25m³/h，扬程20m，N=3kw。采用碳钢制作，壁厚度6mm，底板厚度8mm。

（9）砂滤罐

性质：滤除水中细小悬浮物，为后续超滤反渗透服务。钢制设备，设计流量400m³/d。

工艺尺寸： 1.2×2.5

（10）污泥处理

性质：初级沉淀池、二沉池产生的污泥排至污泥浓缩池，污泥浓缩池尺寸2.0×3.2×5.5，2组，容积为60m³。板框压滤机XAY100/1000-U，过滤面积100m2，N=3.0KW。压滤机配套污泥泵G50-1，为螺杆泵，设计流量20m³/h，扬程600kpa。

Claims

1.一种不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，其特征是：将不锈钢酸洗废水和清洗废水混合后形成综合废水，然后具体处理步骤：（1）：将混合后的综合废水通入隔油沉淀池，去除石油类污染物和大颗粒杂质；（2）：经过步骤（1）处理后的综合废水输送至调节池，调节水质水量；（3）：经过步骤（2）处理后的综合废水输送至一号中和池中，采用碳酸钠将综合废水的PH值调节至4.5，析出铁，然后再加入氯化钙，使大部分氟转化为氟化钙；（4）：经过步骤（3）处理后的综合废水输送至初级沉淀池中，沉淀去除悬浮颗粒物；（5）：经过步骤（4）处理后的综合废水输送至二号中和池中，加入氢氧化钠至PH值为10，将综合废水中的镍水解沉淀反应生成氢氧化镍，再将含镍污泥分离；（6）：将步骤（5）处理后的综合废水输送至混凝反应池中，加入硫酸调节PH值至6.5，再加入氢氧化钙和PAC，将综合废水中的剩余的氟反应生产氟化钙；（7）：将经过步骤（6）处理后的综合废水输送至二沉池中，沉淀去除步骤（6）中生产的氟化钙；（8）：将经过步骤（7）处理后的综合废水直接排入城市污水管网或者通过砂滤罐处理，滤除其中细小的悬浮颗粒物，形成回用水。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢酸洗废水和清洗废水混合处理工艺，其特征是：将初级沉淀池和二沉池中沉淀出来的污泥输送至污泥浓缩池，形成泥饼。