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冷軋含鉻廢水還原沉淀法技術

發布時間:2020-12-19 11:49:09  中國污水處理工程網

  冷軋廢水由于污染物種類多,成分復雜,而且水量、成分變化均較大,因此是冶金行業內最難處理的廢水之一。然而,隨著需求的不斷提高,越來越多的軋鋼表面進行鍍鉻工藝,產品品質提升的同時,帶來了含鉻廢水的處理問題。眾所周知,重金屬鉻,尤其是鉻(Ⅵ)毒性很大,為吞/吸入性毒物,它可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜等方式侵入人體,并在人體及環境中累積,從而造成遺傳性基因缺陷,甚至致癌,并對環境有持久危害性。因此,對冷軋含鉻廢水的處理就顯得尤其重要

  本文采用還原沉淀法對梅鋼現有廢水處理站的廢水處理工藝進行了進一步的優化與改造,使其滿足冷軋廢水排放最新標準,從而減少鋼鐵企業污水排放量,提高廢水循環利用率。

  一、工程概況

  梅鋼冷軋2009年建成投產,其中鍍錫板產能為20萬t/a,鍍錫機組排放的含鉻廢水水量為17m3/h,設計廢水排放情況如表1所示。

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  廢水處理站含鉻廢水設計處理能力為20m3/h。廢水站建成后,工藝上由于二級還原罐還原六價鉻后在反應澄清池之間缺少pH調節罐進行中和生成氫氧化鉻沉淀而容易造成總鉻超標,因此,在2011年對含鉻廢水處理系統進行了技術改造,改造后主要處理工藝為:來自主生產線的含鉻廢水首先進入調節池儲存,調節池起到調節水量均衡水質的功能,保證后續處理線能在相對穩定的流量和水質下運行。調節池內廢水經提升泵進入還原罐,將廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子,然后進入一級中和罐,一級中和罐內投加石灰,并攪拌中和廢水。中和后的廢水重力自流至反應澄清池中,反應澄清池中心筒內投加石灰和PAM,廢水經中和罐后形成了大量的污泥,污泥在反應澄清池內沉淀,上清液溢流至中間水池,再經泵提升進入淺層砂過濾器,對廢水中懸浮物和膠體等物質進行過濾處理,濾后出水經最終pH調節后經泵提升進入回用水廠。污泥經污泥泵進入污泥濃縮池,然后通過板框壓濾機脫水制成泥餅外運處置。含鉻廢水處理工藝流程見圖1。

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  二、現存問題

  隨著鍍錫機組的產品不斷開發與增產,工藝排放水量超出原設計水量,導致含鉻系統沉淀池處理負荷變大,出水濁度變化大,原有砂過濾器處理易板結,過濾效果差,加之含鉻機組不定期排放濃重鉻酸鈉,沖擊負荷大,現有含鉻廢水處理系統出水很難穩定達標,故需對現有含鉻廢水處理工藝進行優化與改造,確保含鉻廢水外排全面穩定達標。

  三、優化和改造

  水處理系統進行工藝優化與升級改造。

  3.1改造和優化后的目標

  (1)增強含鉻廢水處理系統抗負荷沖擊能力,確保出水水質穩定,滿足冷軋廠生產要求。

  (2)含鉻廢水處理系統出水應穩定滿足葉GB13456-2012鋼鐵工業水污染物排放標準曳中對水污染物排放限值的要求,見表2。

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  3.2處理工藝分析

  3.2.1六價鉻還原工藝

  六價鉻還原工藝采用化學還原法。

  現有工藝:含鉻廢水在調節池均化后提升進入一、二級還原罐,在pH2.0~3.0環境中將Cr6+還原為Cr3+。當采用亞硫酸氫鈉為還原劑時,相關反應方程式如下:

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  停留時間:現有一、二級還原罐水力停留時間共為36min,滿足六價鉻還原停留時間要求。

  pH值控制:pH值控制在2.0~3.0之間,滿足還原pH值要求。

  ORP控制:ORP控制在250mV以下,滿足六價鉻還原要求。

  分析改進:根據冷軋廢水站3月份數據為例:化驗室共檢測14次,六價鉻最高值0.1mg/L,最低值0mg/L,平均值0.03mg/L?梢钥闯,在進水水質較為穩定的情況下,六價鉻出水能滿足控制要求,即0.5mg/L的標準?紤]到其它六價鉻還原法,如電解還原法,因其電耗量較大,消耗鋼板,運行費用較高,沉渣綜合利用方面有待進一步解決,故在進行含鉻廢水系統優化與該改造的過程中,六價鉻還原工藝,仍采用化學還原法。對沖擊負荷下,出水不能穩定達標的問題,擬進行如下改進措施:(1)監控廢水沖擊負荷排放。(2)強化運維管理。

  3.2.2三價鉻中和與強化工藝

  三價鉻中和工藝采用投藥中和法。中和劑為石灰與氫氧化鈉。

  現有工藝:經還原罐還原后的含鉻廢水,水中主要污染物為三價鉻,重力流入一級中和罐,其中投加中和劑石灰,相關反應方程式如下:

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  停留時間:現有一級中和罐水力停留時間為5min,無法滿足三價鉻中和生成沉淀的停留時間要求。故需對中和工藝進項改造強化,設計新增二級中和罐和三級中和罐,停留時間75min,使得三價鉻充分反應以生成沉淀物質。

  pH值控制:現場運行pH值控制在9.5~10.5之間,滿足中和pH值要求,pH值對Cr(OH)3、沉淀效果的影響如表3所示。

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  分析改進:三價鉻的強化工藝采用重金屬捕捉劑法。在三級中和池內投加重金屬捕捉劑,對廢水中殘余的、未完全中和反應的鉻離子,進行反應,生成沉淀,提高廢水中鉻離子的整體處理效果,配合后續的沉淀與過濾處理工藝,使其在沖擊負荷下,保證出水可以穩定達標。

  3.2.3沉淀和過濾工藝

  沉淀工藝采用沉淀池,過濾工藝采KEPD過濾器。

  現有工藝:在一級中和罐進行pH調節后進入反應澄清池。經中和沉淀工藝出水,產生大量沉淀物和懸浮物,通過澄清池進行泥水分離。上清水通過砂過濾器過濾后排至回用水。

  水利表面負荷:0.71m3/m2h。

  pH值控制:現場運行pH值控制在9.5~10.5之間,滿足中和pH值要求。

  分析改進:(1)沉淀池:為了提高沉淀池處理能力,增強泥水分離效果,新增斜板沉淀池一座,串聯在三級中和罐與原有反應澄清池之間,并增設響應管路與閥門系統,使斜板沉淀池與反應澄清池既可串聯運行,亦可并聯運行,保證了整體沉淀工藝的處理效果。(2)砂過濾器:砂過濾器對沉淀池出水中懸浮物和膠體進一步去除。所帶來的問題是前段中和沉淀采用石灰投加工藝,水中硬度較高,砂過濾器存在結垢隱患。且砂過濾器處理效率受限制,懸浮物和膠體不可能完全去除,雖出水懸浮物指標可以達標,但少量的懸浮物和膠體對出水總鉻指標可能有一定影響。故新增砂過濾器一套,以提高廢水處理能力。且在前端二級中和罐,中和劑采用氫氧化鈉,以減少廢水硬度,減低過濾器濾料結垢污賭風險。

  3.3優化及改造措施

  針對該廠原有含鉻廢水處理設施和處理能力,進行如下工藝優化與改造,對廢水中所含有的六價鉻和總鉻進行深度處理:

  3.3.1強化中和工藝

  (1)保留一級中和罐,作為備用中和處理設施,新增二級中和罐和三級中和罐,管內設置攪拌裝置和曝氣裝置,以及檢測儀表pH計,使還原出水與投加藥劑充分混合,使亞鐵離子等充分氧化,以利于氫氧化鉻和氫氧化鐵沉淀物質的生成。

  (2)三級中和罐中和劑采用氫氧化鈉,在二級中和罐石灰中和的前提下,采用氫氧化鈉保證pH值調節在9.5-10.5的范圍內,盡量減少石灰的使用,一是減少投加石灰導致廢水硬度過高,為后續砂石過濾帶來結垢堵塞的風險,二是減少石灰雜質導致的污泥量的提高,減少危廢污泥的產生量,具有環保效益和經濟效益。

  (3)三級中和罐輔以重金屬捕捉劑投加系統,深度去除污水中重金屬離子。在事故來水沖擊負荷時,作為應急措施保證重金屬離子的去除效果,使出水穩定達標。

  3.3.2增設沉淀工藝

  (1)新增斜板沉淀池及其附屬設施一套,水力表面負荷0.5m3/(m2h),低負荷運行有利于混合液固液分離效果。

  (2)新增斜板沉淀池與原輔流式斜板沉淀池采用具有高程差的自流設計,兩池既可串聯運行,亦可并聯運行,增加了設備的處理能力以及運行的靈活性,無論是在事故沖擊負荷或是后續產線升級帶來的處理能力提高,均可保證應有的泥水分離功能和處理效果。

  3.3.3更新過濾工藝

  更換砂過濾器。增設砂過濾器及其附屬設施一套,處理水量由原來20m3/h增加到50m3/h。對沉淀池出水中懸浮物和膠體進一步去除,使其在沖擊負荷下也能保證處理效率和出水水質。

  3.3.4增設監測水池

  (1)廢除原pH調節水池和監測水池,新增pH調節水池、中間水池2、最終中和池和出水監測池。

  (2)新增水池采用地下式,沉淀池出水自流進入pH調節水池,后經pH調節和過濾處理,進入出水監測池,達標出水經泵提升進入回用水廠,若不達標回流進入調節池。地下式設計既增加了池體容積又節省了占地面積,保證了工藝的穩定性,有利于出水達標排放。

  四、結語

  隨著環保形勢日益嚴峻,社會和政府對企業的要求也日益嚴格甚至苛刻。作為”兩高”行業的典型代表,鋼鐵企業要生存和發展,必須高度關注廢水處理的新工藝和節能減排的新技術,以滿足企業生產用水的需求和國家法規達標的要求,要隨著企業發展、環境保護要求,積極進行廢水處理工藝的優化和改造,甚至要走在法規和社會要求的前面,為企業生存和發展創造出一個積極的外部環境。

  對于冶金冷軋含鉻廢水的處理,藥劑還原沉淀法法作為一種處理效果穩定,投資不高,操作可行的工藝,已經在國內鋼鐵廠普遍使用。由于各工廠生產線工藝略有不同,廢水故處理工藝細節也不盡相同。隨著冷軋含鉻廢水處理工藝的不斷優化與改進,六價鉻和總鉻均能穩定達標。在新建項目設計時,應著重考慮事故廢水的沖擊負荷以及產線升級后帶來處理量提高的余量問題。并應注重還原、中和、沉淀等工藝單元的設計細節,做到工藝流程穩定可靠,節省藥劑使用量,減少污泥產量,提高操作靈活性,減輕工作人員運維和檢修負荷,提高日常管理效率。(來源:上海三邦水處理技術有限公司)

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