第一章 總論
堿洗廢水怎么處理1.1設(shè)計(jì)的依據(jù)和目的
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)鋼材酸洗工段的酸洗廢水的處理及回用提供工藝設(shè)計(jì)，該工藝實(shí)現(xiàn)“零”排放，主要參照吉林中國(guó)一汽富奧標(biāo)準(zhǔn)件公司酸洗廢水車間工藝流程，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的水質(zhì)水量，選擇合適的工藝流程。
處理任務(wù)酸洗廢水量為20噸，且含有大量的硫酸亞鐵。以往通過加入堿性藥劑進(jìn)行中和處理的方法，不僅造成了大量的酸堿物料的浪費(fèi)，同時(shí)在中和過程中產(chǎn)生的大量亞鐵沉淀物給后處理工作造成了很大的困難。
因此結(jié)合以往同類硫酸廢液的治理經(jīng)驗(yàn)，提出了采取冷卻結(jié)晶工藝分別回收硫酸及水和硫酸亞鐵的綜合治理改造方案。根據(jù)硫酸亞鐵的溶解度特性，以及酸洗工序的工藝特點(diǎn)，因此將在酸洗溫度（65℃左右）條件下接近硫酸亞鐵飽和狀態(tài)的硫酸廢液進(jìn)行加酸冷凍結(jié)晶，使其達(dá)到過飽和條件而結(jié)晶析出，從而實(shí)現(xiàn)廢硫酸母液的回收利用及副產(chǎn)硫酸亞鐵水合沉淀物。
1.2處理廢水的技術(shù)指標(biāo)
1.2.1設(shè)計(jì)的主要條件及技術(shù)參數(shù):
表1 廢水水質(zhì)：
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指標(biāo) |
進(jìn)水 |
出水 |
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硫酸含量 硫酸亞鐵含量 水量 |
≤ 10% ≥ 25% 20 噸 |
20-40% 5-8% 20 噸 |
1.3酸洗廢水的來源
鋼廠的酸洗工序是將鋼材侵入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右的硫酸洗槽中進(jìn)行酸洗。隨著酸洗的進(jìn)行，硫酸濃度逐漸降低，硫酸亞鐵濃度不斷增高，當(dāng)溶液中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至6%——8%,生成的硫酸亞鐵質(zhì)量濃度超過200——250g/l時(shí)，酸洗速率下降，必須更換酸洗液，排放酸洗廢液。酸洗好的鋼材必須用清水進(jìn)行沖洗以去除表面的酸性物質(zhì)，又造成了廢酸水的外排。另外也可用鹽酸代替硫酸，形成鹽酸廢水。
第二章 工藝方法論證
堿洗廢水怎么處理2.1硫酸酸洗廢水的方法
(1)提高廢酸濃度，在低溫或高溫下使硫酸亞鐵從廢液中析出，回收的硫酸再用于酸洗。低溫分離有濃縮冷凍、蒸汽噴射真空結(jié)晶（簡(jiǎn)稱蒸噴真空結(jié)晶）。產(chǎn)品為FeSO4.7H2O 和再生酸。
(2) 某一物質(zhì)于廢液內(nèi)，在一定的條件下使之與游離酸反應(yīng)生成其他有用的物質(zhì)后予以回收。如加入鐵屑使之全部生成硫酸亞鐵的鐵屑法、加鐵屑和苛性鈉處理的氧化鐵紅法、加氨處理的氧化鐵紅——硫酸銨法（HA法）等。
(2)廢液中硫酸亞鐵重新變?yōu)榱蛩岷脱趸F（或純鐵），以回收全部硫酸如用擴(kuò)散滲析法——電解法、氯化氫置換法（魯茲鈉法）等。
酸洗過程中，在鋼件表面的氧化鐵得到去除的同時(shí)，也使大量單質(zhì)鐵與硫酸反應(yīng)而進(jìn)入酸洗液中，這是酸洗液硫酸消耗的主要因素。當(dāng)酸洗液硫酸濃度降低到10%左右時(shí)，酸洗速度就會(huì)影響到生產(chǎn)進(jìn)度，從而需要重新調(diào)整酸洗液硫酸濃度或全部進(jìn)行置換。
對(duì)于酸洗硫酸廢液的處理，國(guó)內(nèi)一般傳統(tǒng)工藝一是采用焚燒法回收硫酸和氧化鐵，但由于耗能較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題，以被廢棄;二是采用石灰中和法進(jìn)行中和處理，但由于產(chǎn)生大量的泥渣給后續(xù)處理造成了較大的困難（采用碳酸那種和也同樣要產(chǎn)生大量的碳酸鐵沉淀），而且，中和處理法本身也造成了資源的浪費(fèi)。
堿洗廢水怎么處理2.2工藝基本原理
根據(jù)硫酸亞鐵的溶解度特性，以及酸洗工序的工藝特點(diǎn)，我們處理含硫酸小于10%的廢液，因此將在酸洗溫度（65℃左右）條件下接近硫酸亞鐵飽和狀態(tài)的硫酸廢液進(jìn)行加酸冷凍結(jié)晶，加酸是使酸度增加的同時(shí)硫酸亞鐵的溶解度減�。淮诉^程在沉降池中完成，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)自然冷卻，使溫度接近硫酸亞鐵析出所需的臨界溫度，因?yàn)樵谒岫纫欢ǖ臈l件下，溫度越低，硫酸亞鐵的溶解度越小，所以要繼續(xù)降低廢液溫度，此過程在結(jié)晶罐里完成，用冷凍鹽水冷卻將廢液溫度降低至0度左右，使其達(dá)到過飽和條件，硫酸亞鐵結(jié)晶析出，從而實(shí)現(xiàn)廢硫酸母液的回收利用及副產(chǎn)硫酸亞鐵水合沉淀物。比較于其他的回收利用方法，加酸冷凍結(jié)晶法集濃縮冷凍法和蒸噴真空結(jié)晶法的優(yōu)點(diǎn)于一身，它的主要優(yōu)點(diǎn)是無需蒸發(fā)濃縮，減少蒸氣耗能這一項(xiàng)，操作簡(jiǎn)便，但需要冷凍設(shè)備，勞動(dòng)強(qiáng)度大。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
堿洗廢水怎么處理2.3處理工藝可行性分析
在處理過程中通過加酸的方式,使得酸洗廢水中的SO42 + 濃度升高,使FeSO4 的溶解平衡向著結(jié)晶析出的方向移動(dòng),從而使Fe2 +以結(jié)晶的形式析出,達(dá)到綜合利用的目的;析出FeSO4后的酸液經(jīng)過處理后可回用于鋼材的酸洗工藝,間接減少了新酸的消耗。其工藝原理是基于不同溫度、H2SO4濃度條件下FeSO4 的溶解度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)).見圖
通過理論計(jì)算得出將原廢水硫酸濃度調(diào)到25%時(shí)
堿洗廢水怎么處理2.4工藝流程
堿洗廢水怎么處理2.5工藝流程簡(jiǎn)介
（1）向酸洗廢液中加工業(yè)硫酸，硫酸濃度由10%提高到24——25%，以提高廢液的酸度和硫酸亞鐵的飽和度；
（2）含硫酸濃度24——25%的廢酸液加入冷卻槽，自然降溫冷卻到30℃。以降低硫酸亞鐵的溶解度；
（3）30℃的廢酸液泵入結(jié)晶器中，加冷凍鹽水冷卻至5℃，間歇操作，繼續(xù)降低硫酸亞鐵的溶解度；
（4）為達(dá)到析出臨界溫度，廢酸液被冷卻到5℃，大部分硫酸亞鐵呈七水硫酸亞鐵結(jié)晶析出。
（5）結(jié)晶料漿流入人工卸料的三足式離心機(jī)中間歇操作，分離硫酸亞鐵回收利用，此回收晶體采用人工包裝，人力運(yùn)輸入庫。
（6）母液自流入母液槽，然后泵送母液進(jìn)入酸洗槽，并加入水調(diào)節(jié)硫酸濃度至25%左右，可以直接送入酸洗槽中進(jìn)行酸洗，即達(dá)到回收利用作用，實(shí)現(xiàn)“零”排放。
更多內(nèi)容請(qǐng)見附件：某酸洗廢水處理及回用提工藝設(shè)計(jì)
