馬鋼鉻廢水處理工藝

作為制造電機(jī)、變壓器、整流器鐵芯及各種電器元件用以節(jié)能的金屬功能材料之一，硅鋼因其復(fù)雜的生產(chǎn)工藝、精度嚴(yán)、難度大等原因，被稱為鋼鐵產(chǎn)品中的“工藝品”，是高附加值產(chǎn)品。按照制造工藝和用途的不同，硅鋼大致可分為熱軋硅鋼、冷軋硅鋼和特殊用途硅鋼三大類。但不論何種硅鋼，絕緣涂層是硅鋼從生產(chǎn)線到實(shí)際應(yīng)用的紐帶，是生產(chǎn)工藝中必不可少的過程。如在制造鐵芯時(shí)需將減薄的硅鋼片疊裝在一起使用，為了有效地將渦流限制到各疊片中，同時(shí)也為了避免硅鋼片在儲存、運(yùn)輸、使用等過程中出現(xiàn)銹蝕情況，需在硅鋼片表面涂覆一層絕緣涂層。

　　根據(jù)涂層種類可分為有機(jī)涂層、無機(jī)涂層和半無機(jī)涂層。其中有機(jī)涂層因環(huán)保問題而逐漸被淘汰，無機(jī)涂層因自身屬性及各方面條件的制約導(dǎo)致應(yīng)用范圍不廣，目前國際上硅鋼制造廠商仍普遍采用半無機(jī)涂層。然而由于對環(huán)境友好的環(huán)保涂層處于發(fā)展階段，其應(yīng)用性能還需要進(jìn)一步提高，鉻酸鹽涂層暫時(shí)還被硅鋼制造廠商使用。

　　自從2008年3月馬鋼硅鋼生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，與其配套的廢水處理系統(tǒng)也相繼投運(yùn)。鉻廢水處理系統(tǒng)便是其中之一。隨著近幾年硅鋼主線產(chǎn)量的增加，鉻廢水排放量增大以及設(shè)備的老化等問題，沖擊著鉻廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1、馬鋼鉻廢水處理系統(tǒng)

　　鉻廢水處理系統(tǒng)處理六價(jià)鉻的過程是：主線產(chǎn)生的鉻廢水進(jìn)入鉻廢水調(diào)節(jié)池中，經(jīng)提升泵提升至一還原罐，在pH=2~3酸性環(huán)境中與還原劑亞硫酸氫鈉反應(yīng)，再自流到二還原罐中繼續(xù)反應(yīng);然后廢水從二還原罐自流到中和絮凝罐，在pH=8~10堿性環(huán)境中與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鉻，最后經(jīng)絮凝劑絮凝后至鉻斜管沉淀池沉淀，上清液經(jīng)進(jìn)入酸廢水系統(tǒng)做進(jìn)一步處理，污泥則送至板框壓濾成餅，外運(yùn)。

　　其工藝流程如圖1所示。

　　整個(gè)處理過程所涉及的主要反應(yīng)：

　　還原反應(yīng)：

　　沉淀反應(yīng)：

　　2、原工藝系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題

　　鉻廢水處理系統(tǒng)原設(shè)計(jì)基于的標(biāo)準(zhǔn)為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)和針對冶金鋼鐵行業(yè)的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13456-1992)，同時(shí)近年來由于主線產(chǎn)品不斷升級改造、產(chǎn)量增加，產(chǎn)生的鉻廢水水量增加、六價(jià)鉻濃度增高，以及運(yùn)行設(shè)備老化等各種原因?qū)е裸t系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，鉻斜管上清液水質(zhì)波動(dòng)大，偶有超出環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)(Cr6+≤0.5mg/L，總鉻≤1.5mg/L)且水質(zhì)偏綠色。

　　3、試驗(yàn)研究

　　3.1 鉻廢水處理系統(tǒng)效果

　　鉻系統(tǒng)運(yùn)行流量為5m3/h，一還原罐pH為2.5左右，一、二還原罐ORP為180mV左右，中和罐pH為8~10左右。一、二還原罐及中和罐容積約為6.6m3，六價(jià)鉻還原停留時(shí)間約為160min，三價(jià)鉻沉淀停留時(shí)間約為80min。對整個(gè)鉻系統(tǒng)按不同時(shí)間點(diǎn)分段取樣化驗(yàn)取平均值，結(jié)果如表1、圖2。

　　由圖2可知，雖然六價(jià)鉻離子、總鉻濃度明顯下降，但是斜管出水水質(zhì)(六價(jià)鉻離子2mg/L、總鉻18mg/L)不達(dá)標(biāo)。

　　可能原因有：

　　(1)廢水系統(tǒng)運(yùn)行流量較大，反應(yīng)停留時(shí)間較短，反應(yīng)不充分。

　　(2)還原劑投加量不夠，ORP值偏高，廢水中的六價(jià)鉻離子未充分反應(yīng)。

　　(3)中和絮凝時(shí)間短，三價(jià)鉻離子未充分反應(yīng)生成氫氧化鉻沉淀。

　　3.2 調(diào)整鉻系統(tǒng)運(yùn)行流速

　　為增加系統(tǒng)反應(yīng)停留時(shí)間，將鉻調(diào)節(jié)池提升泵提升流量由5m3/h降為3m3/h，運(yùn)行一段時(shí)間后取樣化驗(yàn)，結(jié)果如表2。

　　由表2可知，降低鉻系統(tǒng)運(yùn)行流量，增加系統(tǒng)反應(yīng)停留時(shí)間，的確可以一定程度上使六價(jià)鉻離子濃度及總鉻濃度接近排放合格標(biāo)準(zhǔn)，但效果不明顯。

　　3.3 調(diào)整還原劑投加量

　　現(xiàn)場投加的還原劑是含32%亞硫酸氫鈉溶液，密度為1.23g/cm3，由計(jì)量泵的開度來控制投加量。因此以計(jì)量泵開度百分比并結(jié)合ORP值來反映試驗(yàn)中還原劑投加量。為驗(yàn)證六價(jià)鉻是否反應(yīng)完全，本試驗(yàn)直接從二還原罐出口取水樣并水樣加氫氧化鈉沉淀過濾，摒除三價(jià)鉻影響六價(jià)鉻的檢測。試驗(yàn)初期先準(zhǔn)備好一池鉻廢水，保證試驗(yàn)中六價(jià)鉻起始濃度穩(wěn)定。系統(tǒng)運(yùn)行流量控制在5m3/h，pH控制在2.5左右，間隔1h改變還原劑計(jì)量泵開度，穩(wěn)定運(yùn)行半小時(shí)后取水樣。化驗(yàn)結(jié)果如圖3。

　　當(dāng)ORP值控制在160~190mV，所取水樣中六價(jià)鉻濃度≤0.1mg/L;當(dāng)ORP值在140~200mV，水樣中六價(jià)鉻濃度≤0.5mg/L符合環(huán)保排水標(biāo)準(zhǔn);但當(dāng)ORP值>200mV，六價(jià)鉻濃度則>0.5mg/L，超出環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。因此在相應(yīng)ORP范圍內(nèi)，廢水中六價(jià)鉻能充分被還原成三價(jià)鉻。

　　3.4 增加中和絮凝時(shí)間

　　在現(xiàn)場增設(shè)兩個(gè)中和罐來增加中和時(shí)間。系統(tǒng)運(yùn)行流量控制在5m3/h，一還原罐pH為2.5左右，一、二還原罐ORP均為180mV左右，一、二中和罐pH為8~10左右。穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，取水樣化驗(yàn)。結(jié)果如表3。

　　從表3中可知，六價(jià)鉻濃度大值為0.18mg/L、總鉻濃度最大值為0.41mg/L遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)(Cr6+≤0.5mg/L，總鉻≤1.5mg/L)。并且在現(xiàn)場對鉻斜板出水情況近一個(gè)月觀察，出水基本無色。

　　4、結(jié)論

　　結(jié)合前期現(xiàn)場試驗(yàn)以及化驗(yàn)數(shù)據(jù)，鉻系統(tǒng)增設(shè)兩臺中和罐，系統(tǒng)流量改為3m3/h，一還原罐pH為2.5~3，一、二還原罐ORP為160~190mV，一、二中和罐pH為8~10左右。為使氫氧化鉻更好的沉淀，二中和罐用石灰乳替代氫氧化鈉調(diào)pH。系統(tǒng)調(diào)整工藝圖如圖4。