根據(jù)酸洗廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，介紹了二級(jí)曝氣中和法作為酸洗廢水的處理工藝，并在理論上對(duì)該工藝進(jìn)行了探討，模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，二級(jí)曝氣中和法對(duì)酸洗廢水中污染物去除效果顯著，出水符合排放要求，工藝合理可行。

我國(guó)南方某地區(qū)年產(chǎn)不銹鋼制品達(dá)20萬t，在酸洗過程中有大量酸洗廢水產(chǎn)生，酸洗廢水呈酸性且含有大量的鐵、鎳、鉻、氟等污染物質(zhì)，使得該地區(qū)域內(nèi)河流均受到不同程度的污染。受當(dāng)?shù)卣铜h(huán)保部門委托，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣的分析檢測(cè)結(jié)果，提出了該地區(qū)酸性廢水集中處理的工藝技術(shù)方案。

處理工藝

1.1　水質(zhì)分析及其特點(diǎn)

經(jīng)水樣檢測(cè)和分析，進(jìn)水水質(zhì)主要有如下特點(diǎn)：

1)廢水pH<4，必須進(jìn)行中和處理。
2)廢水有機(jī)污染物含量低，COD主要是由于廢水中含有大量的亞鐵離子在測(cè)定過程中還原重鉻酸根造成的，因此需要采取有效的措施將亞鐵離子除去以降低出水的COD。
3)廢水中含有一定濃度的氟化物。在鈣的化學(xué)計(jì)量濃度下，氟化鈣的理論最大溶解度約為8mg/L，采用石灰沉淀法，通過控制藥劑投加量可使出水F-滿足排放要求。
4)廢水中含有大量的鐵離子和亞鐵離子，亞鐵離子在中性或堿性條件下易被水中溶解氧所氧化，最終生成紅褐色氫氧化鐵沉淀而被去除。
5)廢水中含有鉻，由于酸洗廢水中含有大量的亞鐵離子，因此鉻主要以Cr3+形式存在，無需投入化學(xué)還原劑將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，三價(jià)鉻在堿性條件下易生成氫氧化鉻沉淀被去除。
6)廢水中含有鎳，在廢水中以Ni2+存在，通過調(diào)節(jié)廢水至堿性可將鎳以Ni(OH)2沉淀形式去除。
7)廢水中的色度主要是由于亞鐵離子造成的(呈綠色)，亞鐵離子排入水體后被水中的溶解氧氧化生成氫氧化鐵，從而使水體呈現(xiàn)紅棕色，這個(gè)現(xiàn)象可以在加工廠附近的水體中觀察到，只要將廢水中的亞鐵離子去除就可使出水色度達(dá)標(biāo)。

1.2　主體工藝方案的確定

由上述分析可知，采用中和法可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水中的鐵、鎳、鉻、氟等污染物質(zhì)的去除，使出水達(dá)標(biāo)排放。典型的中和系統(tǒng)采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或石灰，而最普遍的是用石灰。石灰石比消石灰更為經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生較稠的污泥，但在pH值6.5以上反應(yīng)慢。除了石灰石以外，石灰是最便宜的化學(xué)品，反應(yīng)又快，其缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的污泥。因此采用石灰石和消石灰二級(jí)中和法可以發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，主體工藝流程見圖1。

1)一級(jí)曝氣中和。一級(jí)中和的機(jī)理是：利用比消石灰價(jià)格更為低廉的石灰石將酸洗廢水的酸性由強(qiáng)酸性中和到弱酸性，這樣可以有效地降低藥劑費(fèi)用。常規(guī)工藝使用石灰石中和處理酸洗廢水時(shí)常常產(chǎn)生一些困難，這是由于中和反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸鈣覆蓋在石灰石表面會(huì)妨礙中和反應(yīng)的進(jìn)行;此外，如果中和程度控制不當(dāng)會(huì)生成絮狀氫氧化亞鐵沉淀，此時(shí)出水上面的澄清液盡管會(huì)一度呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但它還是含有很多的Fe2+，經(jīng)過一段時(shí)間以后亞鐵被空氣中的氧所氧化生成氫氧化鐵沉淀，澄清液會(huì)變成褐色的污濁液，而且該沉淀物不易濃縮，使得沉淀的泥渣處理困難。采用一級(jí)曝氣中和技術(shù)，選用粒徑為0.5mm~3mm的石灰石，則可以有效避免出現(xiàn)上述情況，首先該技術(shù)采用曝氣手段可以確保石灰石顆粒不會(huì)被反應(yīng)過程中生成的硫酸鈣沉淀物所覆蓋，從而保障反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行;其次將一級(jí)曝氣中和出水的pH值控制到4~5，不但可有效防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀，而且可有效吹脫反應(yīng)過程中生成的二氧化碳?xì)怏w，減少二級(jí)過程中泥渣生成量;再次，采用構(gòu)型和流態(tài)合理的反應(yīng)器既能有效吹脫反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二氧化碳，又可以沖走易堵塞濾層的微細(xì)懸浮物質(zhì)，確保一級(jí)中和反應(yīng)的進(jìn)行。

2)二級(jí)曝氣中和混凝。一級(jí)曝氣中和反應(yīng)器出水自流進(jìn)入二級(jí)曝氣中和混凝反應(yīng)池后，投加消石灰對(duì)進(jìn)水酸堿性進(jìn)行微調(diào)。本階段充分利用酸洗廢水中鐵含量較大的特點(diǎn)，使之在反應(yīng)過程中一方面作為污染物被去除，另一方面也起到混凝作用而提高對(duì)其他污染物的去除，保證出水的達(dá)標(biāo)排放，此階段為污染物去除的主要階段。曝氣不但可以將亞鐵氧化成三價(jià)鐵，而且可以起到攪拌作用，防止反應(yīng)生成的泥渣沉積。混合液采用常規(guī)的沉淀法就可以基本滿足出水水質(zhì)要求。

3)砂濾。采用砂濾作為出水保證措施，防止沉淀處理后的出水殘留少量絮狀物導(dǎo)致出水污染物超標(biāo)，從而確保出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

4)污泥處置。由上述分析可知，酸洗廢水中鐵、鉻和鎳是以氫氧化物沉淀的形式、氟是以氟化鈣沉淀形式被去除的，該處理過程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的泥渣，泥渣的妥善處理處置是必要的。由于該泥渣主要成分為無機(jī)物且含有大量的重金屬污染物，幾乎不含有機(jī)污染物，因此不宜采用常規(guī)穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行處理。該泥渣不含放射性物質(zhì)，脫水后可就近運(yùn)往磚廠制磚，使金屬離子晶格化、穩(wěn)定化，有效避免二次污染。

結(jié)果與討論

結(jié)合表1和表2水質(zhì)分析結(jié)果可以看出，本工藝對(duì)于酸洗廢水中污染物去除效果顯著，出水完全符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。這一方面是因?yàn)楸竟に嚦浞掷昧藦U水中含有大量的鐵，通過鐵鹽的混凝作用大幅度地去除污染物;另一方面是試驗(yàn)過程中嚴(yán)格控制了各處理階段的工藝參數(shù)(如pH值、沉渣回流比、加藥量、曝氣強(qiáng)度)，使得本工藝對(duì)各種重金屬離子、氟化物以及其他污染物的去除獲得了令人滿意的效果。模擬試驗(yàn)表明，污染物的去除效率主要取決于混合液中氫氧根離子濃度、鈣離子濃度以及泥水分離效果，大量氫氧化鐵沉淀物的生成對(duì)污染物去除和泥水分離具有積極的影響。處理后泥水分離效果較好，靜置沉淀15min時(shí)泥渣沉降比為78%，靜置2h后泥渣沉降比為20%，上清液無色透明。而且，靜置沉淀2d以后，上清液色度沒有回升，說明本工藝對(duì)鐵的去除很徹底。

3　結(jié)語

1)模擬試驗(yàn)表明，二級(jí)曝氣中和法對(duì)于酸洗廢水中污染物去除效果顯著，該工藝合理可行。
2)污染物的去除效率主要取決于混合液中氫氧根離子濃度、鈣離子濃度以及泥水分離效果，因此，pH值、沉渣回流比、加藥量、曝氣強(qiáng)度等的控制非常重要。
3)工藝出水水質(zhì)完全符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，可有效保護(hù)本地區(qū)生態(tài)環(huán)境。

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