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酸洗废水(废酸)的资源化利用

北极星环保网来源:环保技术项目对接2019/8/19 9:14:12我要投稿

北极星环保网讯:酸洗废水(废酸)具体指在轧钢、金属表面处理、电子元件制造等过程产生的一种液体废弃物,被列入《国家危险废弃物名录》。根据其中所含化学成份的不同,酸洗废水(废酸)分为盐酸酸洗废水(酸)、硫酸酸洗废水(酸)和混酸酸洗废水(酸)三种。其中盐酸酸洗废水(酸)含有盐酸,氯化亚铁等;硫酸酸洗废水(酸)含有硫酸和硫酸亚铁等;混酸酸洗废水(酸)含有盐酸、硫酸及相应的铁盐。

1酸洗废水(废酸)处理工艺现状

1.1双极膜法

双极膜法是膜分离法的一种,适合于处理酸浓度较高的酸洗废水(废酸)。膜分离是利用膜对离子的高选择性将金属离子和酸分离的高效处理工艺,可以充分回收酸和金属盐。常见的膜技术有双极膜、微滤、超滤、电渗析、扩散渗析、陶瓷膜、反渗透和纳滤等。双极膜法工艺简单,投资成本低,回收率高,而且回收酸的纯度较高。然而,与其他几种膜相比,该方法运行成本较高,并且由于膜的材质问题,会出现质子穿透阴离子交换膜的现象,从而影响回收酸的浓度和电流效率。

1.2结晶法

结晶法主要包括浓缩结晶法和冷冻结晶法。浓缩结晶法通过蒸发酸组分析出盐晶体;冷冻结晶法利用无机盐在废酸中溶解度随温度下降而降低的特性,通过低温降低金属盐的溶解度,析出盐晶体,达到酸盐分离的目的。结晶法的优点是处理过程不需要消耗新酸,回收酸可直接用于耗酸工段;缺点是设备多、投资大、能耗高。该方法无论在环境效益还是技术可行性方面都具有明显优势。

1.3中和法

中和法是目前最普遍应用的酸洗废水(废酸)处置方法,常用的中和剂有石灰石、苏打、氢氧化钠、飞灰等。采用石灰中和+三效蒸发处置工艺,以石灰石为中和剂提高废酸的pH值,形成硫酸钙和金属氢氧化物的共沉淀,滤液经蒸发后达标排放。

石灰中和沉淀法的优点是工艺成熟、简单,出水含盐量低、水质较好;缺点是污泥量大,酸洗废水(废酸)中的金属难以回收,蒸发过程产生的废盐难以处置,所产生的二次固废综合利用难度大,对环境会产生二次污染,因此不是一种的很好的酸洗废水(废酸)处置方法。

1.4喷雾烧结法

盐酸、硝酸等易挥发酸的再生可通过焙烧法实现。焙烧法是在高温条件下蒸发酸洗废水(废酸),通过吸收塔回收酸,废酸液中的金属离子在高温条件下发生水解氧化反应生成金属氧化物,通过炉底的输送管道进入粉料仓,从而达到分离重金属、回收酸的目的。

焙烧工艺的主要设备包括焙烧反应炉、旋风分离器、预浓缩器、液滴分离器、洗涤塔等,其优点是酸再生效率高、再生酸浓度高,缺点是设施投资大、运营费用高、维修困难、技术难度大、能耗高、存在二次污染。以含铁废酸的处置为例,虽然实现了对酸的再生与回收,但产生的酸洗氧化铁利用价值不高。喷雾焙烧法在大型钢铁厂废酸再生过程应用较普遍,但不适用于对酸洗废水(废酸)的处理。

1.5离子交换法

钢铁加工企业会产生大量的酸洗废水(废酸),该类废液重金属离子浓度高,只要能降低重金属离子浓度,再生酸便可回到酸洗工段循环利用。目前,离子交换树脂是处理重金属废水最常用的技术。离子交换树脂主要由单体、交联剂和交换基团组成,其结构主要包括高分子骨架、离子交换基团和孔3个部分。离子交换树脂按孔型可分为大孔型树脂和凝胶型树脂。大孔型树脂的作用机理为分子间范德华力,能够吸附大分子有机物质;凝胶型树脂属于高分子构架,吸水膨胀,产生很多细孔,能够吸附无机离子。离子交换树脂为再生型材料,且对重金属离子的吸附效果好,因而凝胶型树脂普遍应用于重金属废水处理。

1.6化学转化法

酸洗废水(废酸)来源广泛,其中钢压延加工、金属表面处理及热处理加工行业所产生的酸洗废水(废酸)主要为盐酸废水和硫酸废水,废酸中的杂质主要为Fe2+、Fe3+,以及少量的锌、铜等其他重金属离子。直接处置此类废酸,不仅费用高、难度大,而且不能有效利用其中的金属资源。根据此类废无机酸的特性,将其用于制备絮凝剂,不仅降低了废酸的处置难度,还可以带来一定的经济效益。

絮凝剂是20世纪80年代出现的高分子无机絮凝剂,主要有铝系絮凝剂和铁系絮凝剂。水处理中最常用的铝系絮凝剂为聚合氯化铝和聚合硫酸铝。聚合氯化铝具有水解速度快、絮凝体密度大、适应pH值范围广、比表面积大、吸附能力强、处理成本低等特点,被广泛应用于水处理。

聚合氯化铝的制备原料主要有铝灰、煤矸石、铝土矿、高岭土及铝酸钙矿粉等,制备方法有热分解法、电解法、膜反应器法、酸溶法等,酸溶法是目前生产聚合氯化铝最常用的方法。以铝土矿为原料,采用酸溶法合成聚合氯化铝主要分为3个步骤,即浸出铝土矿、调节盐基度、不溶杂质及重金属的去除。

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