馬鋼鉻廢水處理工藝

作為制造電機、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，硅鋼因其復雜的生產工藝、精度嚴、難度大等原因，被稱為鋼鐵產品中的“工藝品”，是高附加值產品。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線到實際應用的紐帶，是生產工藝中必不可少的過程。如在制造鐵芯時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，同時也為了避免硅鋼片在儲存、運輸、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。

　　根據涂層種類可分為有機涂層、無機涂層和半無機涂層。其中有機涂層因環(huán)保問題而逐漸被淘汰，無機涂層因自身屬性及各方面條件的制約導致應用范圍不廣，目前國際上硅鋼制造廠商仍普遍采用半無機涂層。然而由于對環(huán)境友好的環(huán)保涂層處于發(fā)展階段，其應用性能還需要進一步提高，鉻酸鹽涂層暫時還被硅鋼制造廠商使用。

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

　　1、馬鋼鉻廢水處理系統(tǒng)

　　鉻廢水處理系統(tǒng)處理六價鉻的過程是：主線產生的鉻廢水進入鉻廢水調節(jié)池中，經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，再自流到二還原罐中繼續(xù)反應;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)生反應生成氫氧化鉻，最后經絮凝劑絮凝后至鉻斜管沉淀池沉淀，上清液經進入酸廢水系統(tǒng)做進一步處理，污泥則送至板框壓濾成餅，外運。

　　其工藝流程如圖1所示。

　　整個處理過程所涉及的主要反應：

　　還原反應：

　　沉淀反應：

　　2、原工藝系統(tǒng)運行存在的問題

　　鉻廢水處理系統(tǒng)原設計基于的標準為《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)和針對冶金鋼鐵行業(yè)的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》(GB13456-1992)，同時近年來由于主線產品不斷升級改造、產量增加，產生的鉻廢水水量增加、六價鉻濃度增高，以及運行設備老化等各種原因導致鉻系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，鉻斜管上清液水質波動大，偶有超出環(huán)保排放標準(Cr6+≤0.5mg/L，總鉻≤1.5mg/L)且水質偏綠色。

　　3、試驗研究

　　3.1 鉻廢水處理系統(tǒng)效果

　　鉻系統(tǒng)運行流量為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6.6m3，六價鉻還原停留時間約為160min，三價鉻沉淀停留時間約為80min。對整個鉻系統(tǒng)按不同時間點分段取樣化驗取平均值，結果如表1、圖2。

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

　　可能原因有：

　　(1)廢水系統(tǒng)運行流量較大，反應停留時間較短，反應不充分。

　　(2)還原劑投加量不夠，ORP值偏高，廢水中的六價鉻離子未充分反應。

　　(3)中和絮凝時間短，三價鉻離子未充分反應生成氫氧化鉻沉淀。

　　3.2 調整鉻系統(tǒng)運行流速

　　為增加系統(tǒng)反應停留時間，將鉻調節(jié)池提升泵提升流量由5m3/h降為3m3/h，運行一段時間后取樣化驗，結果如表2。

　　由表2可知，降低鉻系統(tǒng)運行流量，增加系統(tǒng)反應停留時間，的確可以一定程度上使六價鉻離子濃度及總鉻濃度接近排放合格標準，但效果不明顯。

　　3.3 調整還原劑投加量

　　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，由計量泵的開度來控制投加量。因此以計量泵開度百分比并結合ORP值來反映試驗中還原劑投加量。為驗證六價鉻是否反應完全，本試驗直接從二還原罐出口取水樣并水樣加氫氧化鈉沉淀過濾，摒除三價鉻影響六價鉻的檢測。試驗初期先準備好一池鉻廢水，保證試驗中六價鉻起始濃度穩(wěn)定。系統(tǒng)運行流量控制在5m3/h，pH控制在2.5左右，間隔1h改變還原劑計量泵開度，穩(wěn)定運行半小時后取水樣。化驗結果如圖3。

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

　　3.4 增加中和絮凝時間

　　在現(xiàn)場增設兩個中和罐來增加中和時間。系統(tǒng)運行流量控制在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)定運行一段時間后，取水樣化驗。結果如表3。

　　從表3中可知，六價鉻濃度大值為0.18mg/L、總鉻濃度最大值為0.41mg/L遠遠低于環(huán)保排放標準(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月觀察，出水基本無色。

　　4、結論

　　結合前期現(xiàn)場試驗以及化驗數(shù)據，鉻系統(tǒng)增設兩臺中和罐，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pH。系統(tǒng)調整工藝圖如圖4。