韶关运田金属化成箔厂稀酸废水处理方案 13页

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n目录1、基本原理及处理工艺流程21.1　基本原理21.２工艺流程31.３设备流程图32、处理工艺条件42.1还原及还原剂的选择42.1.1亚硫酸钠42.1.2保险粉42.1.3还原剂的选择52.2中和剂的选择及沉淀pH值52.3絮凝剂的选择62.4压滤工艺条件73、设备设施改造方案7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）：83、操作条件的控制84、运行成本9５、原有沉淀池改造图106、参考文献11n韶关运田金属公司处理工程实施方案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3～4,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》（GB8978－1988），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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案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：⑴、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。⑵、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。⑶、保持水质的清亮，不应出现何颜色。⑷、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排水中，以确保外排水质的清澈。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案2、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3～4，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7000～12000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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案其次，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。2.２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：废水原液PAM絮凝中和水解与石灰颗粒混合压滤抽取浑浊液斜管沉淀池清液排放图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。2.３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：第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案图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：⑴、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。⑵、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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案因此，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6～7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7～8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6～9,因此，选择沉淀的pH值为7～7.5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7000—1.9万，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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案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0.2L～0.5L，即每立方米废水加入60mg～150mgPAM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0.5L～1L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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案3、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：⑴、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。⑵、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）：⑴、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。⑵、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。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案新增的PAM配制容器C用来配制浓的PAM溶液，浓度建议为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。⑴、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0.4～0.8L，则计量泵应在80～160L/h的范围内可调。3、操作条件的控制⑴、pH控制在7～7.5的范围内。氢氧化铝在pH等于7.5时沉淀较完全，颗粒也较为粗大，水质较为清澈。⑵、PAM配制的浓度为0.015%，按每立方米0.6L的比例加入。PAM较多则水质较清澈，但过滤速度慢。将PAM配制的浓度由0.03%更改为0.015%，是因为在实际操作中，含铬废水经还原、中和后，加入0.03%的PAM溶液，PAM很难分散到所有溶液，稀酸溶液也应是一样，浓度降低1倍则加入体积可以增加1倍，PAM溶液可以更好地分散至全体溶液中。⑶、斜管沉淀池的沉淀污泥应保持在底部。过多的沉淀将会被水流搅动，浮至沉淀池的水面，造成水中白色浑浊，一般按60M3/h的速度抽出浑浊液，将其泵入石灰中和池。⑷、采用各斜管沉淀池间断操作。4、运行成本与原有处理成本比较，增加了1台计量泵，另个增加了PAM，使用量为每立方米约100mg，以市场价格3万元/t计算，成本约为人民币0.3分钱，以每小时处理量为200M3，24小时运行计算，运行成本为1.44元/d。第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案其余与原运行成本基本相同。５、原有沉淀池改造图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　底部40×40通道18M3池　　　　　　　接压滤机水泵　　　　　　　　　搅拌电机第10页n韶关运田金属公司处理工程实施方案第10页