冷軋含鉻廢水還原沉淀法技術(shù)

　　冷軋廢水由于污染物種類多，成分復(fù)雜，而且水量、成分變化均較大，因此是冶金行業(yè)內(nèi)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(jìn)行鍍鉻工藝，產(chǎn)品品質(zhì)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(huán)境中累積，從而造成遺傳性基因缺陷，甚至致癌，并對環(huán)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(xiàn)有廢水處理站的廢水處理工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化與改造，使其滿足冷軋廢水排放最新標(biāo)準(zhǔn)，從而減少鋼鐵企業(yè)污水排放量，提高廢水循環(huán)利用率。

　　一、工程概況

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

　　廢水處理站含鉻廢水設(shè)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(yīng)澄清池之間缺少pH調(diào)節(jié)罐進(jìn)行中和生成氫氧化鉻沉淀而容易造成總鉻超標(biāo)，因此，在2011年對含鉻廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后主要處理工藝為：來自主生產(chǎn)線的含鉻廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池儲存，調(diào)節(jié)池起到調(diào)節(jié)水量均衡水質(zhì)的功能，保證后續(xù)處理線能在相對穩(wěn)定的流量和水質(zhì)下運(yùn)行。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水經(jīng)提升泵進(jìn)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(jìn)入一級中和罐，一級中和罐內(nèi)投加石灰，并攪拌中和廢水。中和后的廢水重力自流至反應(yīng)澄清池中，反應(yīng)澄清池中心筒內(nèi)投加石灰和PAM，廢水經(jīng)中和罐后形成了大量的污泥，污泥在反應(yīng)澄清池內(nèi)沉淀，上清液溢流至中間水池，再經(jīng)泵提升進(jìn)入淺層砂過濾器，對廢水中懸浮物和膠體等物質(zhì)進(jìn)行過濾處理，濾后出水經(jīng)最終pH調(diào)節(jié)后經(jīng)泵提升進(jìn)入回用水廠。污泥經(jīng)污泥泵進(jìn)入污泥濃縮池，然后通過板框壓濾機(jī)脫水制成泥餅外運(yùn)處置。含鉻廢水處理工藝流程見圖1。

　　二、現(xiàn)存問題

　　隨著鍍錫機(jī)組的產(chǎn)品不斷開發(fā)與增產(chǎn)，工藝排放水量超出原設(shè)計水量，導(dǎo)致含鉻系統(tǒng)沉淀池處理負(fù)荷變大，出水濁度變化大，原有砂過濾器處理易板結(jié)，過濾效果差，加之含鉻機(jī)組不定期排放濃重鉻酸鈉，沖擊負(fù)荷大，現(xiàn)有含鉻廢水處理系統(tǒng)出水很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，故需對現(xiàn)有含鉻廢水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化與改造，確保含鉻廢水外排全面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　三、優(yōu)化和改造

　　水處理系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化與升級改造。

　　3.1改造和優(yōu)化后的目標(biāo)

　　(1)增強(qiáng)含鉻廢水處理系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定，滿足冷軋廠生產(chǎn)要求。

　　(2)含鉻廢水處理系統(tǒng)出水應(yīng)穩(wěn)定滿足葉GB13456-2012鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)曳中對水污染物排放限值的要求，見表2。

　　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(xué)還原法。

　　現(xiàn)有工藝：含鉻廢水在調(diào)節(jié)池均化后提升進(jìn)入一、二級還原罐，在pH2.0~3.0環(huán)境中將Cr6+還原為Cr3+。當(dāng)采用亞硫酸氫鈉為還原劑時，相關(guān)反應(yīng)方程式如下：

　　停留時間：現(xiàn)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(jìn)：根據(jù)冷軋廢水站3月份數(shù)據(jù)為例：化驗(yàn)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?？梢钥闯觯谶M(jìn)水水質(zhì)較為穩(wěn)定的情況下，六價鉻出水能滿足控制要求，即0.5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)?？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(yùn)行費(fèi)用較高，沉渣綜合利用方面有待進(jìn)一步解決，故在進(jìn)行含鉻廢水系統(tǒng)優(yōu)化與該改造的過程中，六價鉻還原工藝，仍采用化學(xué)還原法。對沖擊負(fù)荷下，出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題，擬進(jìn)行如下改進(jìn)措施：(1)監(jiān)控廢水沖擊負(fù)荷排放。(2)強(qiáng)化運(yùn)維管理。

　　3.2.2三價鉻中和與強(qiáng)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(xiàn)有工藝：經(jīng)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(guān)反應(yīng)方程式如下：

　　停留時間：現(xiàn)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(jìn)項改造強(qiáng)化，設(shè)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(yīng)以生成沉淀物質(zhì)。

　　pH值控制：現(xiàn)場運(yùn)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。

　　分析改進(jìn)：三價鉻的強(qiáng)化工藝采用重金屬捕捉劑法。在三級中和池內(nèi)投加重金屬捕捉劑，對廢水中殘余的、未完全中和反應(yīng)的鉻離子，進(jìn)行反應(yīng)，生成沉淀，提高廢水中鉻離子的整體處理效果，配合后續(xù)的沉淀與過濾處理工藝，使其在沖擊負(fù)荷下，保證出水可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　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(xiàn)有工藝：在一級中和罐進(jìn)行pH調(diào)節(jié)后進(jìn)入反應(yīng)澄清池。經(jīng)中和沉淀工藝出水，產(chǎn)生大量沉淀物和懸浮物，通過澄清池進(jìn)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(fù)荷：0.71m3/m2h。

　　pH值控制：現(xiàn)場運(yùn)行pH值控制在9.5~10.5之間，滿足中和pH值要求。

　　分析改進(jìn)：(1)沉淀池：為了提高沉淀池處理能力，增強(qiáng)泥水分離效果，新增斜板沉淀池一座，串聯(lián)在三級中和罐與原有反應(yīng)澄清池之間，并增設(shè)響應(yīng)管路與閥門系統(tǒng)，使斜板沉淀池與反應(yīng)澄清池既可串聯(lián)運(yùn)行，亦可并聯(lián)運(yùn)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(jìn)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(jié)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(biāo)可以達(dá)標(biāo)，但少量的懸浮物和膠體對出水總鉻指標(biāo)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(jié)垢污賭風(fēng)險。

　　3.3優(yōu)化及改造措施

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

　　3.3.1強(qiáng)化中和工藝

　　(1)保留一級中和罐，作為備用中和處理設(shè)施，新增二級中和罐和三級中和罐，管內(nèi)設(shè)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(zhì)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(diào)節(jié)在9.5-10.5的范圍內(nèi)，盡量減少石灰的使用，一是減少投加石灰導(dǎo)致廢水硬度過高，為后續(xù)砂石過濾帶來結(jié)垢堵塞的風(fēng)險，二是減少石灰雜質(zhì)導(dǎo)致的污泥量的提高，減少危廢污泥的產(chǎn)生量，具有環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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

　　3.3.2增設(shè)沉淀工藝

　　(1)新增斜板沉淀池及其附屬設(shè)施一套，水力表面負(fù)荷0.5m3/(m2h)，低負(fù)荷運(yùn)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(shè)計，兩池既可串聯(lián)運(yùn)行，亦可并聯(lián)運(yùn)行，增加了設(shè)備的處理能力以及運(yùn)行的靈活性，無論是在事故沖擊負(fù)荷或是后續(xù)產(chǎn)線升級帶來的處理能力提高，均可保證應(yīng)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(shè)砂過濾器及其附屬設(shè)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(jìn)一步去除，使其在沖擊負(fù)荷下也能保證處理效率和出水水質(zhì)。

　　3.3.4增設(shè)監(jiān)測水池

　　(1)廢除原pH調(diào)節(jié)水池和監(jiān)測水池，新增pH調(diào)節(jié)水池、中間水池2、最終中和池和出水監(jiān)測池。

　　(2)新增水池采用地下式，沉淀池出水自流進(jìn)入pH調(diào)節(jié)水池，后經(jīng)pH調(diào)節(jié)和過濾處理，進(jìn)入出水監(jiān)測池，達(dá)標(biāo)出水經(jīng)泵提升進(jìn)入回用水廠，若不達(dá)標(biāo)回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。地下式設(shè)計既增加了池體容積又節(jié)省了占地面積，保證了工藝的穩(wěn)定性，有利于出水達(dá)標(biāo)排放。

　　四、結(jié)語

　　隨著環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻，社會和政府對企業(yè)的要求也日益嚴(yán)格甚至苛刻。作為”兩高”行業(yè)的典型代表，鋼鐵企業(yè)要生存和發(fā)展，必須高度關(guān)注廢水處理的新工藝和節(jié)能減排的新技術(shù)，以滿足企業(yè)生產(chǎn)用水的需求和國家法規(guī)達(dá)標(biāo)的要求，要隨著企業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)要求，積極進(jìn)行廢水處理工藝的優(yōu)化和改造，甚至要走在法規(guī)和社會要求的前面，為企業(yè)生存和發(fā)展創(chuàng)造出一個積極的外部環(huán)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(wěn)定，投資不高，操作可行的工藝，已經(jīng)在國內(nèi)鋼鐵廠普遍使用。由于各工廠生產(chǎn)線工藝略有不同，廢水故處理工藝細(xì)節(jié)也不盡相同。隨著冷軋含鉻廢水處理工藝的不斷優(yōu)化與改進(jìn)，六價鉻和總鉻均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在新建項目設(shè)計時，應(yīng)著重考慮事故廢水的沖擊負(fù)荷以及產(chǎn)線升級后帶來處理量提高的余量問題。并應(yīng)注重還原、中和、沉淀等工藝單元的設(shè)計細(xì)節(jié)，做到工藝流程穩(wěn)定可靠，節(jié)省藥劑使用量，減少污泥產(chǎn)量，提高操作靈活性，減輕工作人員運(yùn)維和檢修負(fù)荷，提高日常管理效率。（來源：上海三邦水處理技術(shù)有限公司）