鐵屑法在酸洗廢水處理中的應(yīng)用研究
通化鋼鐵集團(tuán)某鋼管廠每年產(chǎn)生冷拔酸洗廢液5000m3，尚無較好的處理方法，排放后環(huán)境污染嚴(yán)重。對于鋼鐵企業(yè)酸洗廢液處理，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。針對該廠酸洗廢液的具體情況，經(jīng)過一段時間的實驗研究，確定了其處理的具體可行的工藝技術(shù)條件、工藝流程。
1 酸洗廢液水量、水質(zhì)
1.1 酸洗廢液水量
酸洗廢液水量在正常生產(chǎn)情況下為5000m3/a。
1.2 酸洗廢水水質(zhì)
水質(zhì)及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)見表1。
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表中數(shù)據(jù)表明，該廠酸洗廢水懸浮物、濁度，特別是pH值嚴(yán)重超標(biāo)，如不經(jīng)處理，直接排放，不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也浪費了硫酸、硫酸亞鐵資源，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。
2 工藝方法選擇
硫酸酸洗廢水處理方法通常有中和法和回收法。該廠酸洗廢水pH值極低，硫酸亞鐵含量大，采用中和法中和藥劑用量大，需用大量回水，設(shè)備投資高，產(chǎn)生大量廢渣，二次污染嚴(yán)重。處理過程中硫酸亞鐵含量大，對曝氣氧化過程不利，因此本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)、加酸冷凍結(jié)晶法(無蒸發(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)硫酸亞鐵五種方法，前四種方法大多存在設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜、操作技術(shù)要求高的缺點，適用處理廢酸量較大的企業(yè)。針對該廠酸洗廢液水量少及具體水體指標(biāo)，選擇了工藝流程簡單、投資較少、回收回用率較高的加鐵屑回收硫酸亞鐵法。
3 工藝實驗
3.1 實驗方法
采用玻璃電極法(GB6920-86)[1]測pH值，采用重鉻酸鉀法測[Fe2+]濃度。
3.2 鐵屑加入量、投加方式、鐵屑規(guī)格及反應(yīng)時間的確定
加鐵屑生產(chǎn)硫酸亞鐵法的原理是將鐵屑加入廢酸中，鐵屑與其中的游離酸反應(yīng)，生成硫酸亞鐵。故鐵屑的規(guī)格、加入量和投加方式，對其反應(yīng)速度、反應(yīng)限度以及后續(xù)處理工序有較大影響。鐵屑規(guī)格越小比表面積越大，與游離酸的接觸面積越大，對反應(yīng)越有利。但過于細(xì)小的鐵屑，塵埃雜質(zhì)含量大，由于空氣的氧化，鐵的含量少，而且來源也少，加工消耗大。根據(jù)機加鐵屑的具體情況及實驗觀察的結(jié)果，本實驗采用20目篩下鐵屑。
實驗中首先測定原酸洗廢液的pH值，再經(jīng)計算得出其中的游離酸量，以確定理論上所需的鐵屑量，分別以理論量的1倍、1.5倍、2倍、2.5倍一次投加鐵屑。投加鐵屑后充分?jǐn)嚢，每隔相同時間，測定反應(yīng)液中的Fe2+含量及pH值，直至Fe2+含量不再發(fā)生變化，以判定反應(yīng)終點，確定反應(yīng)時間。具體實驗結(jié)果見圖1及圖2。
由圖可見，隨著鐵屑加入量的增加反應(yīng)速度加快，比較1倍至2倍鐵屑加入量之間的pH和Fe2+濃度，其變化明顯，而2倍與2。5倍加入量之間反應(yīng)速度變化較小。為此，選取最佳鐵屑加入量為2倍的理論量。在上述四種加入條件下，經(jīng)3.5~4h，F(xiàn)e2+濃度趨于穩(wěn)定，故確定反應(yīng)時間為3.5~4h。圖1 不同鐵屑加入量條件下[Fe2+]反應(yīng)時間t的關(guān)系(n為倍數(shù))反應(yīng)時間t的關(guān)系(n為倍數(shù))在保持鐵屑規(guī)格為20目，投加量為2倍理論值，充分?jǐn)嚢钘l件不變的情況下，分別采取了將鐵屑分一次、兩次、三次投加的方式，經(jīng)實驗觀察，分次投加反應(yīng)完全，剩余的鐵屑過小。但反應(yīng)時間長，且對絮凝沉淀分離不利。一次投加反應(yīng)時間較短，并且絮凝效果較好。
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