鋼管酸洗廢水處理工程改造實例

胡婷　楊佳　王松

【摘 要】根據(jù)酸洗廢水的水質(zhì)特點，對小型鋼管廠原酸洗廢水處理工藝存在的運行費用高和亞鐵離子轉(zhuǎn)化不徹底等問題進行了分析，提出了間歇式中和曝氣氧化的改進工藝，合理對壓濾機工藝布局，解決污泥量大、轉(zhuǎn)運難的問題。改造后，出水水質(zhì)滿足鋼管酸洗用水要求，符合排放要求，工藝合理可行。

【關(guān)鍵詞】鋼管酸洗廢水；中和曝氣；工藝改造

0 前言

某鋼管廠位于重慶市大渡口區(qū)，該廠每月生產(chǎn)低碳鋼冷拔無縫鋼管2000噸，酸洗劑選用的是5%～25%濃度的硫酸溶液，鋼管酸洗后必須清洗后才能進行磷化和皂化表面處理。每日排放廢酸液10噸，清洗廢水400余噸。廢酸采用配酸20%用冷凍結(jié)晶法提取七水硫酸亞鐵后再回用，廢水采用中和曝氣法處理。原廠對廢水的水質(zhì)特性了解不夠，處理設(shè)施設(shè)計不合理，造成處理廢水成本過高，中和后廢水無法澄清并發(fā)生返色，不能回用清洗鋼管。經(jīng)過反復(fù)實踐和工程總結(jié)，在最大限度利用原有構(gòu)筑物的情況下進行工藝的改造和強化。經(jīng)實際運行強化和改造后，處理工藝出水達標(biāo)，運行穩(wěn)定。

1 進水水質(zhì)

廢水處理站進水主要來自酸洗后鋼管的清洗廢水，經(jīng)一周連續(xù)檢測，水質(zhì)特征為pH：2，F(xiàn)e2+濃度：2000mg/L，COD：200mg/L，SS：300mg/L。原處理站進水及改造前的出水水質(zhì)情況為pH：6，F(xiàn)e2+濃度：800mg/L，COD：35mg/L，SS：100mg/L.

2 改造方案及工藝流程

2.1 改造原則

根據(jù)實際情況和工藝要求，對工藝流程提出如下改造原則是新構(gòu)筑物設(shè)計充分利用原有構(gòu)筑物，流程緊湊，節(jié)約成本；處理系統(tǒng)運行應(yīng)有較大的靈活性，以適應(yīng)水質(zhì)和水量的變化；改造后出水可回用清洗鋼管，達標(biāo)排放。

2.2 改造前工藝流程

原廢水處理工藝流程如圖1所示

處理原理：廢水自流至緩沖池，用提升泵將廢水抽至中和池，投加中和試劑10%濃度的NaOH將pH值5-6，再投加絮凝劑3%濃度的聚丙烯酰胺。經(jīng)曝氣反應(yīng)完全后，廢水自流至沉淀池，最后溢流至清水池。通過污泥泵將污泥從沉淀池內(nèi)抽至干化池干化。

原有工藝存在的主要問題是：由于設(shè)計廢水量少，中和試劑選用的是NaOH。隨著廢水量的增加，NaOH加藥量大，成本高。原系統(tǒng)的緩沖池和清水池容積小，又無應(yīng)急池，不能保證系統(tǒng)正常連續(xù)運行。廢水中和pH只調(diào)至5-6，生成的氫氧化鐵沉淀不穩(wěn)定易分解，造成清水池出現(xiàn)返色和pH值降低的現(xiàn)象。該系統(tǒng)為連續(xù)式運行，但廢水中酸度和亞鐵離子濃度不定，中和試劑通過加藥泵固定濃度投加，欠加和多加的情況時有發(fā)生，導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)。

沉淀池設(shè)計能力不足，不能實現(xiàn)泥水有效的分離。污泥只是從沉淀池內(nèi)抽出干化處理。污泥量增大后，堆放難度大。

2.3 改造后工藝流程

對該廠酸洗廢水水質(zhì)和污水處理站實際運行狀況進行分析后發(fā)現(xiàn)，藥劑選擇不當(dāng)及藥劑投加混合不均勻、亞鐵轉(zhuǎn)化不徹底和沉渣分離困難時廢水處理站運行費用過高和出水水質(zhì)不達標(biāo)的主要原因。改造的主要思路是降低處理成本、提高反應(yīng)池的效率和加強固液分離效果。在盡量利用原有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)廢水達標(biāo)處理，改造后處理工藝流程見圖2。

處理原理：

針對原有廢水站處理能力不夠，系統(tǒng)連續(xù)運行反應(yīng)池條件控制不好，出水水質(zhì)差。新增1套能夠滿足200噸/天的2號處理系統(tǒng)。原有系統(tǒng)和新建系統(tǒng)采用間歇式處理方式。漂洗廢水經(jīng)緩沖池調(diào)節(jié)水量后，由提升泵進入1號中和池（2號中和池），投加石灰將PH調(diào)至8-9，完全曝氣使二價鐵被氧化成三價鐵，生成氫氧化鐵沉淀，鋅離子生成氫氧化鋅沉淀，磷酸根生成磷酸鐵沉淀，待反應(yīng)完全后，加入絮凝劑，再由提升泵抽至1號沉淀池（2號沉淀池），經(jīng)過沉淀后溢流至1號清水池（2號清水池），再經(jīng)管路回用至車間。

沉淀池內(nèi)污泥經(jīng)污泥泵抽至壓濾機脫水處理，壓濾機出水為清水自流至回用池，出水為濁水自流至2號曝氣池，待壓濾機不出水時，關(guān)閉壓濾機，將污泥卸于泥斗內(nèi)。

針對廢水水量小，污染物濃度高，水質(zhì)變化大等原因，將廢水處理關(guān)鍵工序中和曝氣由原來的連續(xù)性運行改為間歇式運行，新修一座中和曝氣池。保證在水質(zhì)經(jīng)常變化的情況下能夠徹底被氧化并最終完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀得以分離去除。新建一口沉淀池和購置一臺壓濾機，將中和試劑由氫氧化鈉改為石灰，增加沉淀時間，使沉淀效果不受污泥量增加的影響。新建一口應(yīng)急池，預(yù)防水處理系統(tǒng)運行不正常時，設(shè)備設(shè)施能夠及時檢修；新建一口回用水，增加儲水能力，來滿足生產(chǎn)用水需要。

廢水量和回用水量的平衡控制；廢水中只有在PH調(diào)至7-9時，加入堿液才能使亞鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀；中和試劑由氫氧化鈉改為石灰后，污泥量會增加一倍以上，需增加沉淀池的容積和壓濾機的處理能力；工藝布局需不改變進水和出水流程；壓濾機的位置便于每日2噸污泥的清運；解決石灰用量大帶來的裝卸問題。

（1）中和曝氣

石灰溶解后易結(jié)垢，堵塞管道，不宜采用自動管路復(fù)雜的投加泵，只有采用短流程人工投加方式。為保證加藥量投加比例便于計算，2號中和曝氣池設(shè)計尺寸按照原曝氣池設(shè)計。

（2）斜管沉淀池

中和曝氣完成的廢水由原來的溢流至沉淀池改為用提升泵抽至沉淀池，保證反應(yīng)完全。為了提高沉淀效果，新修沉淀池設(shè)計為豎流式沉淀池。由于工程選址為原地改造，豎流沉淀池深度只能有6.4米，在清水區(qū)增加50m2斜管，加快氫氧化鐵沉淀。

（3）污泥處置系統(tǒng)

因為酸洗介質(zhì)及鐵離子的腐蝕性較強，而污泥介質(zhì)中含石灰石等堅硬顆粒，污水泵、污泥泵選用耐腐蝕耐磨損抗堵塞泵，污泥的主要成分為氫氧化鐵、石灰渣、石油類等雜質(zhì)，具有一定的粘性，濾水性差且不易自然脫水等特點，采用廂式壓濾機將污泥壓成濾餅，便于運輸、堆放。每日污泥產(chǎn)量約2噸，壓濾機布置采用高架結(jié)構(gòu)，設(shè)計高度為中和曝氣池標(biāo)高2.6m，充分利用中和曝氣池與沉淀池池壁做支架，以便泥餅?zāi)苤苯有队谀喽?，減少人工勞動強度。

3 改造增加的主要構(gòu)筑物和設(shè)備

新增構(gòu)筑物：204m3一座應(yīng)急池， 62m3一座中和曝氣池，220m3一座沉淀池，171m3一座清水池，1.5m3一座壓濾機集水井，1.2m3一座石灰溶解池，2m3絮凝劑加藥桶。

新增設(shè)備：1臺UHB-ZK-A污水泵，4臺50ZW20-10污水泵，2臺65ZW30-50污泥泵，1臺XMY100/1000-UB壓濾機，1臺LF1515濾布清洗機。

4 處理效果

改造后廢水處理站連續(xù)運行1個月后，水樣檢測結(jié)果為PH值：7-9，COD：27.4 mg/L，石油類：0.881 mg/L，色度：8；總鐵：20-60 mg/L。改造后出水水質(zhì)滿足GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)，而且滿足鋼管漂洗用水要求。

5 經(jīng)濟分析

改造工程直接投資為45萬元，其中土建為30萬元，設(shè)備為15萬元。運行費用為 4.5元/m3，其中電費為1 元/m3，藥劑費為2.5 元/m3，人工費為1元/m3。

6 結(jié)論

在工藝設(shè)計時，選擇中和藥劑一定要充分考慮處理成本，如果處理工藝選擇不當(dāng)，會造成運行成本過高。中和曝氣池采用間歇式運行，均化了廢水濃度，保證廢水調(diào)整pH為7～9時充分的曝氣，氧化成。否則亞鐵沉渣會緩慢氧化，隨之發(fā)生酸化，釋放出可溶解鐵，影響出水水質(zhì)。充分考慮污泥處理的勞動強度，壓濾機采用高架式，卸泥后可直接裝入料斗中，便于機械轉(zhuǎn)運。

[責(zé)任編輯：鄧麗麗]