某酸洗废水处理及回用提工艺设计_secret.doc

第一章总论
1.1设计的依据和目的
本次设计主要针对钢材酸洗工段的酸洗废水的处理及回用提供工艺设计，该工艺实现“零”排放，主要参照吉林中国一汽富奥标准件公司酸洗废水车间工艺流程，根据设计任务书的水质水量，选择合适的工艺流程。
处理任务酸洗废水量为20吨，且含有大量的硫酸亚铁。以往通过加入碱性药剂进行中和处理的方法，不仅造成了大量的酸碱物料的浪费，同时在中和过程中产生的大量亚铁沉淀物给后处理工作造成了很大的困难。
因此结合以往同类硫酸废液的治理经验，提出了采取冷却结晶工艺分别回收硫酸及水和硫酸亚铁的综合治理改造方案。根据硫酸亚铁的溶解度特性，以及酸洗工序的工艺特点，因此将在酸洗温度（65℃左右）条件下接近硫酸亚铁饱和状态的硫酸废液进行加酸冷冻结晶，使其达到过饱和条件而结晶析出，从而实现废硫酸母液的回收利用及副产硫酸亚铁水合沉淀物。
1.2处理废水的技术指标
1.2.1设计的主要条件及技术参数:
表1废水水质：
指标进水出水硫酸含量
硫酸亚铁含量
水量≤10%
≥25%
20吨20-40%
5-8%
20吨1.3酸洗废水的来源
钢厂的酸洗工序是将钢材侵入质量分数为20%左右的硫酸洗槽中进行酸洗。随着酸洗的进行，硫酸浓度逐渐降低，硫酸亚铁浓度不断增高，当溶液中硫酸的质量分数降至6%——8%,生成的硫酸亚铁质量浓度超过200——250g/l时，酸洗速率下降，必须更换酸洗液，排放酸洗废液。酸洗好的钢材必须用清水进行冲洗以去除表面的酸性物质，又造成了废酸水的外排。另外也可用盐酸代替硫酸，形成盐酸废水。

第二章工艺方法论证
2.1硫酸酸洗废水的方法
(1)提高废酸浓度，在低温或高温下使硫酸亚铁从废液中析出，回收的硫酸再用于酸洗。低温分离有浓缩冷冻、蒸汽喷射真空结晶（简称蒸喷真空结晶）。产品为FeSO4.7H2O和再生酸。
(2)某一物质于废液内，在一定的条件下使之与游离酸反应生成其他有用的物质后予以回收。如加入铁屑使之全部生成硫酸亚铁的铁屑法、加铁屑和苛性钠处理的氧化铁红法、加氨处理的氧化铁红——硫酸铵法（HA法）等。
(2)废液中硫酸亚铁重新变为硫酸和氧化铁（或纯铁），以回收全部硫酸如用扩散渗析法——电解法、氯化氢置换法（鲁兹钠法）等。
酸洗过程中，在钢件表面的氧化铁得到去除的同时，也使大量单质铁与硫酸反应而进入酸洗液中，这是酸洗液硫酸消耗的主要因素。当酸洗液硫酸浓度降低到10%左右时，酸洗速度就会影响到生产进度，从而需要重新调整酸洗液硫酸浓度或全部进行置换。
对于酸洗硫酸废液的处理，国内一般传统工艺一是采用焚烧法回收硫酸和氧化铁，但由于耗能较高、设备腐蚀严重等问题，以被废弃;二是采用石灰中和法进行中和处理，但由于产生大量的泥渣给后续处理造成了较大的困难（采用碳酸那种和也同样要产生大量的碳酸铁沉淀），而且，中和处理法本身也造成了资源的浪费。
2.2工艺基本原理
根据硫酸亚铁的溶解度特性，以及酸洗工序的工艺特点，我们处理含硫酸小于10%的废液，因此将在酸洗温度（65℃左右）条件下接近硫酸亚铁饱和状态的硫酸废液进行加酸冷冻结晶，加酸是使酸度增加的同时硫酸亚铁的溶解度减小；此过程在沉降池中完成，并且同时实现自然冷却，使温度接近硫酸亚铁析出所需的临界温度，因为在酸度一定的条件下，温度越低，硫酸亚铁的溶解度越小，所以要继续降低废液温度，此过程在结晶罐里完成，用冷冻盐水冷却将废液温度降低至0度左右，使其达到过饱和条件，硫酸亚铁结晶析出，从而实现废硫酸母液的回收利用及副产硫酸亚铁水合沉淀物。

比较于其他的回收利用方法，加酸冷冻结晶法集浓缩冷冻法和蒸喷真空结晶法的优点于一身，它的主要优点是无需蒸发浓缩，减少蒸气耗能这一项，操作简便，但需要冷冻设备，劳动强度大。
2.3处理工艺可行性分析
在处理过程中通过加酸的方式,使得酸洗废水中的SO42+浓度升高,使FeSO4的溶解平衡向着结晶析出的方向移动,从而使Fe2+以结晶的形式析出,达到综合利用的目的;析出FeSO4后的酸液经过处理后可回用于钢材的酸洗工艺,间接减少了新酸的消耗。其工艺原理是基于不同温度、H2SO4浓度条件下FeSO4的溶解度(质量分数).见图1[5]

通过理论计算得出将原废水硫酸浓度调到25%时

2.4工艺流程

酸洗槽

冷却沉降池
结晶器
离心机
母液池
冷冻机
硫酸
硫酸亚铁晶体

2.5工艺流程简介
（1）向酸洗废液中加工业硫酸，硫酸浓度由10%提高到24——25%，以提高废液的酸度和硫酸亚铁的饱和度；
（2）含硫酸浓度24——25%的废酸液加入冷却槽，自然降温冷却到30℃。以降低硫酸亚铁的溶解度；
（3）30℃的废酸液泵入结晶器中，加冷冻盐水冷却至5℃，间歇操作，继续降低硫酸亚铁的溶解度；
（4）为达到析出临界温度，废酸液被冷却到5℃，大部分硫酸亚铁呈七水硫酸亚