吉林某汽車標準配件廠每年加工汽車用零部件而產(chǎn)生酸洗廢水6000m3，富含H2SO4及FeSO4，堿中和后排入外環(huán)境，造成了嚴重的環(huán)境污染，同時浪費了大量的寶貴資源。對于鋼鐵企業(yè)酸洗廢水處理，相關(guān)資料曾有原理性的報道，但無典型具體的可行性的工藝條件。針對該廠酸洗廢水的具體情況，經(jīng)過一段時間的實驗研究，確定了其相應(yīng)的處理工藝技術(shù)條件和工藝流程，并提出了相應(yīng)的工業(yè)設(shè)計方案。

鋼鐵加工生產(chǎn)廠酸洗廢水的處理方法通常有中和法和回收法，pH在2以上的通常采用中和法。該廠酸洗廢水pH低、FeSO4濃度高，如果采用中和法，則中和藥劑用量和渣量大，需用大量水稀釋，場地和設(shè)備投資高，二次污染嚴重;而且中和法需對酸洗廢水進行曝氣氧化，而高濃度的FeSO4對曝氣氧化過程不利，因此該廠酸洗廢水不適合用中和法處理。
　　
目前，回收法主要有真空濃縮冷凍結(jié)晶法(減壓蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)、自然結(jié)晶-擴散滲析法、聚合硫酸鐵法、加鐵屑生產(chǎn)硫酸亞鐵和加酸冷凍結(jié)晶法(無蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)等5種方法。處理量較大的企業(yè)通常采用前4種方法，酸洗廢水量少及FeSO4濃度高的則應(yīng)選擇工藝流程簡單、投資較少、回用率較高的加酸冷凍結(jié)晶法。

工藝流程

設(shè)計計算
　　
(1)在冷卻沉降池中加H2SO4，使H2SO4質(zhì)量分數(shù)升高到40%左右，降低FeSO4溶解度。此過程為自然冷卻過程，根據(jù)實際水量設(shè)定冷卻時間為24h。
　　
冷卻沉降池出口溫度為30℃，按原水酸度和目標酸度計算出加酸量為5m3，所以要求設(shè)計冷卻沉降池總體積為30m3，池內(nèi)設(shè)折流隔墻，間距設(shè)為1.0m，長為4.0m，寬取3.0m，根據(jù)實際水高及保護高度，冷卻沉降池高度設(shè)為2.5m。
　　
(2)通過結(jié)晶釜夾套中鹽水介質(zhì)的冷卻作用，使結(jié)晶釜內(nèi)的酸洗廢水冷卻至5℃左右，使FeSO4達到最大飽和度形成結(jié)晶，結(jié)晶釜內(nèi)設(shè)有攪拌器對結(jié)晶混合液進行攪拌，使溫度均衡。每批分4次對酸洗廢水進行冷卻，每次制冷量為5.19×104kJ，需加入3.68m3的制冷劑進行冷卻。每次需要通入結(jié)晶釜的廢酸液為18.7m3，需要4臺容積為5000L的結(jié)晶釜，選定FK200型搪玻璃反應(yīng)罐。
　　
(3)結(jié)晶后的混合液在離心機里進行固液分離，分離出FeSO4·7H2O晶體和酸液。晶體量為6.95t/d，每天分3次處理，每次大約處理3t，所以采用三足式離心機SS-Φ1250兩臺。
　　
(4)母液池中對分離出的酸液加水稀釋到25%左右回用，加水量為4m3，酸液為16m3/d，則設(shè)計母液池有效容積為20m3。
　　
經(jīng)此工藝處理過的回用酸液中FeSO4的質(zhì)量分數(shù)小于6%，不會影響酸洗的效果。

系統(tǒng)構(gòu)筑物(設(shè)備)規(guī)格及投資概算
　　
冷凍結(jié)晶法處理及回用鋼材酸洗廢水生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的主要構(gòu)筑物、設(shè)備規(guī)格及投資概算見表2。

回用酸液設(shè)計要求
　　
經(jīng)過上述處理系統(tǒng)后，回用的酸液水質(zhì)設(shè)計要求見表3，可以達到鋼材酸洗用酸的基本需求，在實現(xiàn)回用生產(chǎn)的同時，實現(xiàn)酸洗廢水的零排放。

經(jīng)濟核算
　　
每年按300d計。

中和法處理酸洗廢水造成的經(jīng)濟損失核算

(1)H2SO4損失:H2SO4密度為1.139×103kg/m3，則20m3/d×(1.139×103)kg/m3×8%=1.82t/d。

(2)H2SO4回收價值:H2SO4單價為400元/t，則400元/t×1.82t/d×300d/a=218400元/a。

(3)Na2CO3費用:Na2CO3單價為1480元/t，中和酸洗廢水消耗Na2CO32.1t/d，則1480元/t×2.1t/d×300d/a=932400元/a。

(4)FeSO4·7H2O流失:20t/d×(25%-6%)/152×(152+126)=6.95t/d。

(5)FeSO4·7H2O未回收資源損失費用:FeSO4·7H2O單價為150元/t，則150元/t×6.95t/d×300d/a=312750元/a。

(6)資金流失數(shù):218400+932400+312750=1463550元/a。

3.2　冷凍結(jié)晶工藝運行費用核算
　　
(1)電費:101kW×12h/d×300d/a×0.5元/(kW·h)=181800元/a。

(2)水費:6m3/d×300d/a×2元/m3=3600元/a。

(3)設(shè)備維修費(包括構(gòu)筑物的防腐等):50000元/a。

(4)工資(6人/班，兩班制):8000元/(人·a)×12人=96000元/a。

(5)費用合計:181800+3600+50000+96000=331400元/a。

3.3　純經(jīng)濟效益
　　
純經(jīng)濟效益:1463550-331400=1132150元/a。投資86.0萬元，工程投產(chǎn)后1年內(nèi)可全部回收并有盈利。

結(jié)　論
　　
采用本方案設(shè)計，以不同溫度及酸度條件下FeSO4的溶解度為理論依據(jù)，對現(xiàn)有酸洗廢水處理工藝進行改造后，酸洗過程中產(chǎn)生的廢酸液直接進行冷凍結(jié)晶，分離出廢酸液中的FeSO4，得副產(chǎn)品FeSO4·7H2O，可用于鐵氧紅、聚鐵凈水劑生產(chǎn);分離出Fe2+后的母液作為酸洗液回用到酸洗槽，處理過程中無廢水排放，同時也節(jié)約了Na2CO3的消耗。同時，通過經(jīng)濟核算得知，項目運行當年即可收回成本并有盈余約27萬元。連續(xù)運行具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

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