對(duì)中、小型熱浸鍍鋅加工廢水處理工程的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與探討

王健旭 王秋菊 李薇

摘要：以某熱浸鍍鋅加工廠已建廢水處理工程為例，總結(jié)中、小型熱浸鍍鋅加工廠廢水處理過程中存在的典型問題。對(duì)此類廢水處理工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討，并為設(shè)計(jì)出造價(jià)低廉、維護(hù)簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單的中小型熱浸鍍鋅加工廢水處理工程提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與建議。

關(guān)鍵詞：熱浸鍍鋅廢水處理維護(hù)簡(jiǎn)便

Abstract：Taking the wastewater treatment project of a hot-dip galvanizing plant as an example， the typical problems existing in the wastewater treatment process of small and medium-sized hot-dip galvanizing plants were summarized. This paper discusses the design of this kind of wastewater treatment project， and puts forward some understanding and suggestions for the design of small and medium-sized hot-dip galvanizing wastewater treatment project with low cost， simple maintenance and simple operation.

key：Hot dip galvanizing， waste water treatment， easy maintenance

1引言

熱浸鍍鋅是延緩鋼鐵材料環(huán)境腐蝕的最有效手段之一。目前，中、小型熱浸鍍鋅加工企業(yè)在我國(guó)熱浸鍍鋅行業(yè)中占有相當(dāng)大的比例，因此，做好中、小型熱浸鍍鋅加工廢水治理對(duì)提高熱浸鍍鋅清潔生產(chǎn)水平、發(fā)展環(huán)境保護(hù)和能源利用等都能起到很好的促進(jìn)作用。

由于中、小型熱浸鍍鋅加工企業(yè)規(guī)模有限，在廢水治理上存在資金不足、專業(yè)管理人員缺乏等問題。因此設(shè)計(jì)出造價(jià)低廉、維護(hù)簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約的熱浸鍍鋅廢水處理系統(tǒng)對(duì)熱浸鍍鋅行業(yè)的廢水治理有著非常重要的意義。就此，以某熱浸鍍鋅加工廠已建廢水處理工程為例，總結(jié)中、小型熱浸鍍鋅加工廠廢水處理過程中存在的典型問題，對(duì)此類廢水處理工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討，并為設(shè)計(jì)出造價(jià)低廉、維護(hù)簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單的中、小型熱浸鍍鋅加工廢水處理工程提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與建議。

2熱浸鍍鋅廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)

2.1熱浸鍍鋅生產(chǎn)工藝流程

各熱浸鍍鋅生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝流程基本相同，如下圖所示：

2.2廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析

1、酸洗：將五金電力配件放入除銹槽內(nèi)進(jìn)行除銹，除銹槽內(nèi)為除銹液，主要成分為鹽酸，將鍍件懸掛在專用吊具上浸入酸洗槽中浸泡一定時(shí)間，酸洗完成后，將鍍件提出移至水洗槽。酸洗槽需定期補(bǔ)充鹽酸，以維持較好的清洗效果。酸洗的目的為了去除構(gòu)件表面的鐵銹和氧化鐵皮，主要方程式為：FeO+HCl→FeCl2+H2OFe2O3+HCl→FeCl3+H2O。

此過程產(chǎn)生污染物主要為廢酸，按危廢進(jìn)行處置，不產(chǎn)生廢水。

2、水洗：酸洗后的毛坯件通過行車移送放入水洗槽中進(jìn)行水洗，洗去殘留的鹽酸，使表面潔凈。水洗為常溫，此工序有水洗廢水產(chǎn)生。水洗液在使用一定時(shí)間后，鹽酸濃度升高，影響水洗效果，需進(jìn)行更換。同時(shí)由于廠內(nèi)浸鍍鋅過程中鋅塵與廢水接觸，進(jìn)入廢水中。

因此，此過程產(chǎn)生清洗廢水，主要污染因子為pH、Fe、Zn、SS、CODcr等。

3、助鍍：為使后續(xù)熱浸鍍鋅效果更好，必須進(jìn)行助鍍處理，在助鍍槽內(nèi)加入助鍍劑（氯化鋅、氯化銨），加水配置助鍍液，助鍍后助鍍劑附著在結(jié)構(gòu)表面。助鍍?cè)恚褐兙褪菍⑺嵯春蟮墓ぜ俳胍欢ǔ煞值闹円褐?，在工件表面形成一層薄的鹽膜的過程。

此過程產(chǎn)生污染物為廢助鍍液，按危廢處置，不產(chǎn)生廢水。

4、熱浸鍍鋅：將助鍍后的工件加入熱鍍鋅鍋中，工件浸入鋅液中進(jìn)行熱浸鍍鋅，由于鍍鋅之前采用氯化銨助鍍，氯化銨加熱至350℃即可升華，337.8℃時(shí)可離解成氨和氯化氫。因此后續(xù)清洗廢水中不考慮氯化銨。

此過程主要污染物為廢氣，不產(chǎn)生廢水。

5、水冷卻：將整理后的工件放入冷卻水槽內(nèi)進(jìn)行冷卻，此工序有大量水蒸氣及槽底殘?jiān)a(chǎn)生，冷卻水定期添加，不外排。

由于熱浸鍍鋅是直接在鋅液中進(jìn)行浸鍍、鋅在工件表面以單質(zhì)形式附著，因此清洗過程中冷卻水中鋅也以單質(zhì)形式存在，冷卻后直接沉降，因此冷卻水中鋅離子濃度極低。經(jīng)沉淀后可直接回用無需處理。

綜上，熱浸鍍鋅產(chǎn)生廢水主要為酸洗后的清洗廢水，主要污染因子為pH、Zn、Fe、SS、CODcr等。

3鋅、鐵離子沉淀工藝原理

堿性條件下，對(duì)鐵離子進(jìn)行沉淀的工藝原理如下：

化學(xué)原理：主反應(yīng)HCl+NaOH=H2O+NaCl

ZnCl2+2NaOH=Zn（OH）2+2NaCl↓

FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3+2NaCl↓

FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2+2NaCl↓

副反應(yīng)2Fe（OH）2+O2+H2O=2Fe（OH）3↓

Fe2+離子開始沉淀pH=7.6，完全沉淀pH=9.6，而Fe3+在3.5左右開始沉淀，在5左右沉淀完全沉淀完。Zn2+完全沉淀pH=11左右。

4擬采取的工藝思路

根據(jù)工藝原理，提高pH值，由于同離子效應(yīng)，對(duì)Fe3+和Zn2+沉淀完全有利，但氫氧化鐵具有微弱的兩性，新生態(tài)Fe（OH）3或Zn（OH）2在大大過量的OH-中是會(huì)部分溶解的，同時(shí)造成OH-的浪費(fèi)。

同時(shí)，廢水中主要污染物為Fe2+和Fe3+，F(xiàn)e2+和Fe3+在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表四一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，沒有單獨(dú)的排放限值要求，其污染指標(biāo)是通過SS和色度表征出來的，因此去除Fe2+和Fe3+的目的在于降低廢水中SS并去除廢水色度。因此，只需控制廢水SS≤70mg/L即可，此條件下，只需進(jìn)行化學(xué)沉淀即可實(shí)現(xiàn)，無需再加入PAC和PAM進(jìn)行絮凝沉淀。

而廢水中重點(diǎn)控制的污染因子為Zn2+。Zn2+在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表四一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，排放限值為5mg/L，顯然僅通過化學(xué)沉淀的方式不能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，需增加絮凝沉淀單元并進(jìn)行過濾才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)的目的。

同時(shí)，F(xiàn)e2+和Fe3+和Zn2+化學(xué)沉淀時(shí)具備較好沉淀效果所需pH值不同，如果直接將pH調(diào)至12，固然Zn2+、Fe2+和Fe3+均能夠得到較好的去除，但顯然對(duì)于Fe2+和Fe3+來說造成了OH-的浪費(fèi)，同時(shí)由于Fe2+和Fe3+的存在，為了保證后續(xù)Zn2+的達(dá)標(biāo)，進(jìn)行絮凝沉淀時(shí)，會(huì)造成大量絮凝劑與Fe（OH）3的結(jié)合，造成PAC和PAM使用量的增加，進(jìn)而造成污泥量增加。

綜上，采取Fe和Zn分級(jí)沉淀的處理方式顯然較為合適，F(xiàn)e采取單純化學(xué)沉淀方式去除，Zn采取化學(xué)沉淀+絮凝沉淀的方式去除，確保污染物達(dá)標(biāo)，并減少污泥產(chǎn)生量。

5某廠現(xiàn)處理工藝存在的問題

5.1現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

為了解中、小型熱浸鍍鋅企業(yè)廢水處理現(xiàn)狀，筆者對(duì)某小型熱浸鍍鋅企業(yè)進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)其現(xiàn)有廢水處理設(shè)施進(jìn)行了2次取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下：

根據(jù)廢水檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)廢水產(chǎn)排及現(xiàn)狀污水處理站運(yùn)行情況分析如下：

1、原水和出水中SS指標(biāo)均較低，而鐵、鋅含量較高，主要原因?yàn)镾S測(cè)定對(duì)于在水中能沉淀下來的物質(zhì)，不納入SS指標(biāo)，而本次測(cè)定水中鐵、鋅等污染物指標(biāo)是在消解后進(jìn)行測(cè)定，沉淀物中鐵、鋅也在檢測(cè)數(shù)據(jù)中反應(yīng)出來。說明在充分沉淀后，原水和出水中的鐵、鋅將大大減少。

2、出水指標(biāo)中鐵、鋅含量減少近90%，而SS變化僅約50%，造成原水中鐵、鋅含量很高的主要原因?yàn)閺U水經(jīng)處理后未充分沉淀，回用后沉淀物在沉淀池內(nèi)長(zhǎng)期累積。

現(xiàn)有廢水處理站具有較明顯處理效果，但由于沉淀性能不佳，水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中有部分沉淀物反應(yīng)到的總鐵、總鋅指標(biāo)中，表征為總鋅出現(xiàn)超標(biāo)，水質(zhì)感官較差。

5.1現(xiàn)處理工藝存在的問題

根據(jù)現(xiàn)狀水質(zhì)檢測(cè)分析，某熱浸鍍鋅廠廢水處理存在很多不足，也是目前行業(yè)內(nèi)中、小型熱浸鍍鋅企業(yè)廢水處理普遍存在的問題，具體如下：

1、處理過程中直接加堿沉淀，未考慮將Fe2+氧化為Fe3+。由于Fe2+沉降性弱于Fe3+，導(dǎo)致沉降性不好，后續(xù)需加入大量PAC和PAM，導(dǎo)致污泥量大大增加。

2、鐵和鋅未分級(jí)處理，處理工藝為化學(xué)沉淀+絮凝沉淀，同時(shí)由于Fe2+和Fe3+的存在，進(jìn)行絮凝沉淀時(shí)，造成大量絮凝劑與鐵離子結(jié)合為沉淀物，造成PAC和PAM使用量的增加，進(jìn)而造成污泥量增加。

3、為節(jié)約成本，處理選用一體化處理設(shè)施。一體化處理設(shè)施由于受到場(chǎng)地、運(yùn)輸、安裝等條件的限制，往往沉淀池沉淀區(qū)高度嚴(yán)重不足。以某廠為例，其現(xiàn)有沉淀池高度僅1.8m，除去泥斗，沉淀區(qū)僅1.2m，造成污泥分層不足，泥水未完全分離，污泥濃度低。

4、污水處理設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，管路布置不規(guī)范，存在跑、帽、滴、漏的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

6針對(duì)現(xiàn)有問題的改進(jìn)措施

6.1改進(jìn)后的工藝流程

根據(jù)工藝原理，結(jié)合調(diào)查某企業(yè)處理過程中存在的問題，提出采取二級(jí)化學(xué)沉淀+絮凝沉淀。一級(jí)化學(xué)沉淀采取曝氣沉淀方式，將Fe2+氧化為Fe3+。同時(shí)加入NaOH，將pH值控制在7.2左右，既有利于Fe3+沉淀，又不會(huì)因?yàn)閜H值過高造成浪費(fèi)。二級(jí)化學(xué)沉淀主要針對(duì)Zn2+將pH調(diào)至11。工藝流程如下：根據(jù)以上分析，改進(jìn)后的廢水處理工藝流程如圖4所示：

6.2改進(jìn)后工藝流程細(xì)節(jié)要點(diǎn)

1、處理過程中加入氧化劑（雙氧水或次氯酸鈉），同時(shí)改進(jìn)現(xiàn)有曝氣系統(tǒng)，使曝氣系統(tǒng)不僅有混合作用，同時(shí)增加空氣與Fe2+的接觸，最大程度將Fe2+氧化為Fe3+。

2、因?qū)e2+氧化為Fe3+，pH可控制在7.2左右，此pH條件下，F(xiàn)e3+具備良好的沉降性能，僅采用化學(xué)沉淀就可以使SS≦70mg/L，減少污泥產(chǎn)生量。

3、更換絮凝沉淀設(shè)備，增加沉淀區(qū)高度，優(yōu)化處理效果，減少PAC和PMA加入量，提高污泥濃度，降低污泥脫水難度。

4、對(duì)沉淀區(qū)高度進(jìn)行調(diào)整，保證沉淀高度不低于3.5m，沉淀復(fù)合不大于2.0m3/（m2.h）。

7結(jié)束語

通過合理的設(shè)計(jì)，提高廢水處理系統(tǒng)的處理效率并減少污泥的產(chǎn)生，有效的降低成本，將會(huì)極大地提高企業(yè)主對(duì)中、小型熱浸鍍鋅廢水處理的積極性，是對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的巨大推動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

王健旭（1983-），男，四川彭州人，2005年畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程系環(huán)境工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。現(xiàn)主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水污染治理和大氣污染治理相關(guān)工作。