韶关运田金属化成箔厂稀酸废水处理方案.doc

韶关运田金属化成箔厂稀酸废水 （200m3/h） 处 理 方 案 运田环保与中南大学 2015 年 3 月 8 日 目目 录录 1、基本原理及处理工艺流程、基本原理及处理工艺流程 .2 1.1 基本原理 .2 1. 工艺流程3 1. 设备流程图3 2、处理工艺条件、处理工艺条件 .4 2.1 还原及还原剂的选择4 2.1.1 亚硫酸钠.4 2.1.2 保险粉.4 2.1.3 还原剂的选择.5 2.2 中和剂的选择及沉淀PH 值.5 2.3 絮凝剂的选择.6 2.4 压滤工艺条件.7 3、设备设施改造方案、设备设施改造方案 .7 原设施与设备保留部分如下：原设施与设备保留部分如下：.8 需增加或改造部分如下（见附图）：需增加或改造部分如下（见附图）：.8 3、 操作条件的控制操作条件的控制 .8 4、 运行成本运行成本 .9 、原有沉淀池改造图、原有沉淀池改造图 .10 6、参考文献、参考文献 .11 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 0 页 韶关运田金属公司化成箔车间，在生产过程中产生的稀酸废水，pH 约 为 34,铝离子的浓度约为 1g/L，每小时产生量约为 200M3。根据污水 综合排放标准 （GB 89781988） ，及广东省地方标准水污染物排放限值 (2001 年 8 月)等相关法律法规的规定，铝没有明确排放限量，但中和后的 废水中，因 3 价铝离子水解成氢氧化铝，产生大量的乳白色浑浊，SS 将超 过允许排放标准，必须严格处理达标后才能排放。 运田公司的运田环保领导对三废处理极为重视，投入巨资建立了稀酸 废水处理系统，并且不断对原有废水处理的工艺流程及设备设施进行改进， 提高处理效率。为处理稀酸废水，化成箔厂现采用两次 NaOH 溶液中和， 严格控制废水的 pH 值，浑浊沉淀经六个斜管沉淀池沉淀，使氢氧化铝絮 状沉淀通过斜管沉淀池的沉淀作用，消除废水中的 SS。清水经砂滤池过滤 后排放。池底的污泥不能过滤，送往送石灰池中和池，与其他废水混合后 压滤排出。现运行状况良好，但有时出现一些异常情况，主要是悬浮颗粒 物 SS 不能完全沉淀下来，斜管沉淀池的表面出现大量的白色松散沉淀， 水中带有少量的白色絮状沉淀，在严重的情况下，六个沉淀池有四个布满 了白色的浑浊。 运田公司的运田环保领导极为重视稀酸废水的处理，为解决上述问题， 与中南大学合作，成立了运田环保科技人员与中南大学科研组组成的科研 小组，从 2007 年 10 月份开始，对稀酸废水的处理进行了系统的研究。中 南大学现在具有较强的师资队伍，通过多年的建设，配置了大量先进的现 代化仪器设备，具有较强的科研实力；运田环保科技人员长期从事废水的 处理，积累了丰富的实践经验。 中南大学科研组人员在实验室对稀酸废水的性质及处理方法进行了系 统地研究，双方通过多次交流，在大量实验的基础上，提出韶关运田金属 公司化成箔厂稀酸废水处理的初步方案。 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 1 页 本方案主要是处理工艺的改进，针对原有工艺的若干部分进行了适当 的调整；工程部分充分利用原有的设备设施，只需在原有基础上进行少量 的改造，使之适合于新工艺的运行，因此具有实施的可行性。建议根据本 方案实施稀酸废水的治理，达到解决斜管沉淀池水质不清的目的。 1、方案制定的基本原则方案制定的基本原则 实验表明：稀酸废水处理的方法较多，各有不同的优缺点。研究人员 从诸多的方案中进行筛选，新方案采用的原则是： 、运田公司现有较为完善的稀酸废水处理系统，新的方案必须充分利用 现有设备与设施，尽可能控制新增设备与设施，减少设备与设施的改造。 、新的工艺流程应使处理效果达到预期目标，六个斜管沉淀池均不应出 现白色浑浊。 、保持水质的清亮，不应出现何颜色。 、在确保处理效果的基础上，使用最低的运行成本。 根据上述四个原则，研究人员从数十个方案中筛选出两个效果好、可行 性高、实施较为方便的方案： 方案一：氢氧化钠PAM 本方案的优点是沉降速度快，水质特清澈，无细小悬浮物，无固体沉 淀渣；缺点是氢氧化钠的价格较贵。 方案二：石灰聚铁 本方案的优点是石灰价格较为便宜，沉降速度快；缺点是水质微黄（很 难觉察） ，水中有细小悬浮物，细小悬浮物的沉降速度较慢。 东阳光厂废水处理系统已完全具备采用方案一的条件，而方案二还需要 增加一定的设备、联系高纯石灰、并且需要破碎至 500 目以上。故先按第 一方案实施，迅速消除斜管沉淀池泛白的现象，不让细小的悬浮物进入外 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 2 页 排水中，以确保外排水质的清澈。 2、基本原理及处理工艺流程、基本原理及处理工艺流程 运田公司化成箔废水中铝的浓度约为 1g/L，处理后每立方米废水将产 生氢氧化铝 2.89kg，氢氧化铝以絮状或片状的形式聚集，缓慢地下降至池 底，来不及沉淀的氢氧化铝细小沉淀悬浮在水中，导致水中弥漫着白色的 浑浊，有部分吸附在斜管壁，形成白色块状沉淀堆积在斜管上部，流出的 水质中也有少量的白色浑浊，本方案针对上述情况而制定。 2.1 基本原理 运田公司稀酸废水 pH 值约为 34，在中和池中，3 价铝离子与氢氧化 钠反应，生成氢氧化铝的沉淀： Al3+3OH- Al(OH)3 生成的沉淀为无定形沉淀，颗粒细小，絮状，在水中呈漂浮状，沉淀 速度很慢，需要加入絮凝剂，使细小的絮状沉淀积聚成较大的絮状沉淀， 加快沉淀速度。采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺（PAM） ，PAM 是一种有机高分 子材料，分子量为 700012000 之间，它有很强的絮凝作用，能将细小的 沉淀粘合成为较大的颗粒，加速氢氧化铝的沉淀。 在实际操作中，无论加与不加 PAM，沉淀池底部的氢氧化铝沉淀污泥 都无法过滤，采用聚铁作为絮凝剂，也是一样，因此，必须沉淀池中的污 泥打入混酸处理的石灰中和池，利用石灰颗粒吸附带有 PAM 絮状沉淀，形 成包裹状的固体颗粒，这种颗粒可以用板框式压滤机压滤。 其次，在完全沉淀的情况下，沉淀污泥体积占废水总体积的 21%,为了 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 3 页 外排废水中完全不带有任何的白色悬浮物，从池底抽走的污泥水体积应为 总体积的 30%左右，这样才能使污泥抽取完全，没有沉淀物悬浮在水中。 2. 工艺流程 根据研究结果，采用方案一实施，化成箔厂稀酸废水处理工艺流程图 示如下： 图 1 稀酸废水处理工艺流程 新的工艺流程与原有工艺流程比较，表面上只增加了絮凝剂 PAM， 实际上，氢氧化钠加入的方式、污泥的抽取等细节地方，均有较大的 变化，在新的工艺流程上，将对原有的部分设备与设施进行改造、实 际操作控制条件将有较大的改变。 2. 设备流程图 根据稀酸废水处理工艺流程，选用相应的设备与设施，组成设备流程 图如下： 废水原液 中和水解PAM 絮凝 斜管沉淀池抽取浑浊液与石灰颗粒 混合 压滤 清液排放 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 4 页 中和池 斜管沉淀池 固液混合池 压滤机 氢氧化钠 P-2 P-3 P-5 P-6 P-7 P-8 E-8 P-9 P-10 图 2 稀酸废水处理设备流程图 上述设备与设施除中和池（迷宫）需作出一定的变动以外，其余各设 施与设备均保持现有稀酸处理系统。 3、处理工艺条件、处理工艺条件 3.1 中和试剂的选择及沉淀 pH 值 稀酸废水呈酸性，还原后需用碱中和，常用的碱有氢氧化钠与石灰， 其中用石灰沉淀效果好，沉淀速度快，但实验证明：采用石灰存在下列问 题： 、采用石灰将会带入大量的石灰渣，除非使用高纯石灰，而现在韶关并 不生产高纯石灰，需要有专厂制作。如采用 500 目以上的石灰，也需要纯 度较高的石灰，然后磨至 500 目以上，否则也会产生相当量的石灰渣。石 灰渣过多有可能堵塞管道。 、采用石灰将会在清液中悬浮极少量的氢氧化铝悬浮，在仔细观察的情 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 5 页 况下，可以觉察少量的 SS，这些少量的固体颗粒沉淀的速度极慢，有可能 会随清液排入环境。 因此，尽管采用石灰的效果很好，也暂不使用石灰作为中和剂。 氢氧化钠中和所产生的氢氧化铝，沉淀的颗粒细小，这也是用氢氧化钠作 沉淀剂沉淀各种金属离子时，带有普遍性的规律。需要加入絮凝剂，使沉 淀的颗粒变大，加快沉淀速度，并减少清液中悬浮的细小颗粒，增加铝的 去除率。 中和后的废水酸度为 67 时，废水呈微略酸性，此时，氢氧化铝沉淀 颗粒非常细小，悬浮在水中，使水呈现淡淡的白色浑浊；中和后的废水酸 度为 78 时，废水呈微略碱性，氢氧化铝沉淀较为完全，得到的颗粒比较 大，絮状颗粒也比较大，沉淀速度快。国家对废水 pH 值的规定为 69,因 此，选择沉淀的 pH 值为 77.5 较为合适。 3.3 絮凝剂的选择 常用的絮凝剂有聚铝、聚铁、聚铁铝、明矾、PAM 等，取废水还原中 和后，逐一加入一定量的絮凝剂，实验表明：聚铁对加快沉淀速度有良好 的效果，而聚铝、聚铁铝对于氢氧化铝的沉淀效果均较差；与含铬废水不 同的是，PAM 可以加快氢氧化铝絮状沉淀的沉降速度，而且澄清液更为清 澈。它将细小飘浮的颗粒粘合在一起，成为较大的絮状沉淀，有效地减少 了清液中的悬浮物，加大的絮状沉淀的重量，沉淀速度为不加 PAM 的 3 倍 以上。 PAM 是一种长链高分子化合物，分子量为 70001.9 万，能使氢氧化 铝的胶体颗粒及很细微的胶粒迅速吸附和桥联，可去除很微细的胶粒，从 而去浊效果大大提高。聚丙烯酰胺卷曲的高分子链充分伸展开，大大地增 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 6 页 加了它和细小氢氧化铝颗粒相碰和吸附的机会，使聚丙烯酰胺的吸附架桥 网捕作用得到充分的发挥，从而进一步提高凝聚效果。 聚丙烯酰胺对细小颗粒有较强的吸附能力，但由于分子量较大，增加 了废水的粘稠度。当废水中 PAM 较多时，氢氧化铝絮状沉淀的沉降速度较 慢，压滤机过滤困难甚至完全无法过滤，且滤布洗涤不容易。PAM 的浓度 过高，在板框式压滤机的水压下，有可能使滤布破裂，因此，必须控制 PAM 的用量，实验表明：采用浓度为 0.03%的 PAM 溶液，每立方米废水加入 量为 0.2L0.5L，即每立方米废水加入 60mg150mgPAM 溶液可以达到较 好的沉淀效果。 采用石灰作为中和剂时，聚铁有较好的沉降效果，但可能使澄清水带 有很浅的淡黄色，这是铁类化合物常有的颜色，为了减轻这种颜色，必须 降低聚铁的使用量，实验表明：每立方米废水加入浓度为 1%的聚铁溶液 0.5L1L 时，有较好的沉淀效果，废水的颜色也不明显。但在强烈灯光的 照射下，废水中可以发现极少量的悬浮物，因此，暂不宜采用石灰聚铁 方案。 3.4 压滤工艺条件 用氢氧化钠中和得到的氢氧化铝，不加 PAM，得到的絮状沉淀无法过 滤，因为沉淀颗粒过于细小，它将会穿透滤布，得到的是更为细小的悬浮 液，使废水呈乳白色浑浊。 加入 PAM 后，由于 PAM 分子链较长，吸附了细小沉淀后，形成胶状物， 会堵塞滤布的孔隙，造成过滤困难，甚至压破滤布，因此，需要对废水进 行处理，使之能过滤。 在沉淀的浑浊液中加入固体颗粒状的氢氧化铝，可以有效的改善过滤 情况。而最好的办法是将沉淀污泥与石灰中和池所产生的硫酸钙及反应不 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 7 页 完全的石灰渣混合，然后再进行压滤。 研究方案中，曾考虑将沉淀污泥排入锅炉沉淀池，此方案还需要进一 步实验才能确定。 3、设备设施改造方案、设备设施改造方案 在方案实施时应考虑尽量利用原有设施、设备，尽量不增加新的设施与 设备，增加新的设施与设备，不仅增加了投资，延缓了实施的时间，更为 麻烦的是新增加的设施与设备均需要场地，将打乱原有的废水处理布局， 使原有的布局与新的布局发生冲突，最好的方案是尽可能的不改动原有的 设施与设备。 为满足上述要求，新的方案不断地完善后，与原有的设施与设备接轨： 原设施与设备保留部分如下：原设施与设备保留部分如下： 、原中和池、加入 NaOH 溶液的计量泵、斜管沉淀池等的各项设施与设 备均不改动，保持原状及原有使用方法。 、斜管沉淀池的浑浊液抽出的水泵保持原状，管道仍然通往石灰中和 池，与其它废水混合后，经板框式压滤机进行压滤。 需增加或改造部分如下（见附图）：需增加或改造部分如下（见附图）： 1、中和池将有一定的更改，原有加入 NaOH 的管道位置、pH 监控器 的位置将作一定的调整。 2、现有药剂配制间已有 2 个 PAM 配制容器（A 和 B） ，还需增加 1 个 PAM 配制容器（C） 。因为含铬废水需要 PAM，稀酸废水也需要 PAM,需 求量比原来要大。 新增的 PAM 配制容器 C 用来配制浓的 PAM 溶液，浓度建议为 韶关运田金属公司处理工程实施方案 第 8 页 0.3%，每次加入固体 PAM 约为 2.5kg，用来溶解 PAM；另两只容 器 A 与 B 用来将浓液稀释并将稀释后的 PAM 溶液输送至含铬废水 处理池和稀酸废水处理池。两只交替使用，A 用完后使用 B，然 后用泵从浓液容器中抽出已溶解的 PAM 至空容器 A，按 1：10 加 水稀释至浓度为 0.015%后待用。B 用完后使用 A，空容器 B 用来 配制稀溶液。管道连接图见附件。 3、增加一个计量泵用于将稀 PAM 计量，并将输送管道接至中和池。 如按每小时 200M3计算，每立方米加入量为 0.40.8L，则计量泵 应在 80160L/h