浅谈我国钢铁酸洗废液处理现状及趋势.docx

浅谈我国钢铁酸洗废液处理现状及趋势摘要：钢铁行业排放的酸洗废液中含有大量的铁和酸等无机物,如不经妥善处理处置,既能造成水环境的严重污染,又会浪费大量的资源。结合国内外现状及趋势，通过对目前常用的中和沉淀法、高温焙烧法、离子交换法、扩散渗析法、电渗析法等处理方法进行分析概述，指出资源回收率高、自动化程度更高的膜处理技术将是未来酸洗废水处理的主要方式。关键字：酸洗废水；膜处理；资源回收1引言钢铁产业是我国国民经济的重要支柱产业，但是其巨大的生产规模也造成了对环境的高污染。在2017年，钢铁行业对GDP增加值的贡献为3.14%，而排放的工业废水总量占全国工业排放总量的10%，占全国废水排放总量的8%。钢铁工业生产过程中，酸洗是利用酸溶液来去除钢铁表面的氧化皮和锈蚀物，从而使金属表面整洁、改善钢材表面结构，提高钢材表面质量的一道重要工序。酸洗所使用酸洗液浓度为200g/L左右，在酸洗过程中Fe2+浓度逐渐增大，同时酸的浓度不断降低，当Fe2+的浓度达到1-10g/L，游离酸浓度降到30-60g/L时[1]，酸洗效果明显变差，便需将酸洗废液排出，换上新的酸洗液。中国每年产生的酸洗废液多达百万立方米，酸洗废液的特点是浓度高、废液量大，且含有相当数量的剩余酸、富含亚铁盐，是不该被浪费的资源。2中和沉淀法中和沉淀法是最常用的酸洗废水处理方法，即向废水中添加烧碱、石灰等碱性药剂，使重金属离子以盐、络合物形式进入污泥中，经脱水、压滤后进行填埋处理。针对南方某地区不锈钢厂的酸洗废水，李文婷等人[2]采用二级曝气中和法进行处理。第一步是在一级曝气中和池中投加廉价的0.5-3.0mm石灰石，将酸洗废水中和至弱酸性。其中，石灰石颗粒可有效避免澄清液中Fe2+氧化为氢氧化铁沉淀。此外，通过在处理过程中的曝气处理，确保了石灰石颗粒不会被反应过程中生成的硫酸钙沉淀物所覆盖，保障反应的持续进行。然后再向二级曝气中和池中投加消石灰对进水酸碱性进行微调，使废水中的Fe2+被沉淀去除的同时产生混凝作用，提高对其它污染物的去除。最后经过砂滤池处理，确保出水达标排放。中和法具有操作简单、能耗低、设备运行稳定、投资小等优点，但同时会产生大量的有害污泥，且药剂投加量大，运营成本相对较高，浪费了大量的酸和金属资源，目前正逐步淘汰。3高温焙烧法高温焙烧法主要用于易挥发性酸如盐酸、硝酸等的处理。该方法利用高温燃烧将废酸液中的酸气化，并使亚铁盐在高温下发生氧化水解，转化为氧化铁和酸，是一种较为彻底的资源化处理方法。联众广州公司[3]采用高温焙烧法处理不锈钢酸洗废水，经过废酸蒸发、混酸回收、尾气处理和固体废物资源化，将酸洗工序产生的废酸再生循环利用，实现了废酸资源的零排放。宝钢集团宁波宝新不锈钢有限公司[4]采用喷雾焙烧法来处理酸洗废水，其回收的再生酸可循环使用，金属氧化物粉经造球机可变为含Ni、Cr、Fe的金属氧化球团返销炼钢或进行贵重金属提纯，该工艺对HF、HNO3和金属盐类的资源回收率可分别达到97%-99%、70%-80%、90%。高温焙烧法的酸回收率高，可同时回收金属氧化物，效益高，处理量大，可做到废物零排放。回收的酸可以直接回用，回收的氧化铁既可作为高品位的冶炼材料，还可作为磁性材料或颜料的生产原料，具有一定的经济效益[5]。但其能耗相对较高、设备投资大且工艺复杂，故更适合大型企业生产应用。4离子交换法离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一，离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应。王贵喜等[6]采用离子交换法来处理不锈钢酸洗工艺产生的混合废酸(HN03-HF)，以去除其中的金属杂质和盐分，同时使其达到回用目的。过程中，酸洗废液首先被送至沉降槽去除颗粒物，然后又进入粗滤器和精滤器过滤以降低离子交换树脂堵塞的风险，最后进入离子交换床进行处理。该系统的HNO3回收率可达到90%以上，HF的回收率达到86%以上，同时Fe的去除率大于81.54%，经济效益显著。离子交换法具有酸回收率高，占地面积小，自动化程度高，能耗低，运行费用低，工艺成熟等优点，但其对进水要求较高，运行操作也较复杂。5膜处理法5.1扩散渗析法扩散渗析法是膜处理方法的一种，其核心设备是由渗析室、渗析膜、扩散室组成两室夹膜结构。废酸和自来水分别在左右两室逆向流动，由于渗析膜为阴离子交换膜，膜本身带正电荷，并且有可使酸根的水化离子通过的膜孔径，所以能吸引溶液中的阴离子，在浓差的动力作用下，使酸室的阴离子通过渗析膜到扩散室而成为低浓度的酸，而金属盐类的水化离子半径较大，较难通过膜的孔径，所以留在酸室成为残液，实现酸与盐的分离。朱茂森等人[7]分别采用3362与DF120两种阴离子交换膜进行了扩散渗析试验，发现动态扩散时流量、流量比对回收率及回收酸浓度有显著影响。当水