一种钢件酸洗废水资源化处理方法

技术领域

本发明涉及酸洗废水处理技术领域，具体为一种钢件酸洗废水资源化处理方法。

背景技术

随着钢铁工业以及表面处理行业的发展，酸洗成了使金属表面整洁、改善钢材面结构以及对表面进行加工处理等钢材生产和加工过程中进行的重要的工序，通过酸洗，清除轧制过程中产生在钢材表面的氧化铁，提高钢材表面质量，钢铁企业常用硫酸或盐酸等来清除钢材表面氧化铁皮及杂质等，两者相比，它们的工作机理不同，而且盐酸酸洗比硫酸酸洗速度快，钢材表面质量好，成本低，因此，许多冷轧钢带厂选用盐酸进行酸洗。

在盐酸酸洗过程中二价铁离子不断产生，与此同时酸浓度不断降低，当Fe2+的浓度达110～130g/L，游离酸浓度降到30～60g/L时，酸洗效果不是很好，必须更换新酸以维持合适的酸洗速度，残液外排即形成含有高浓度金属离子及残酸的废液，这些高浓度金属离子及残酸的废液，如果不对其进行妥善的处理与应用，将会对环境造成严重污染，同时也将造成废液中FeCl2、废盐酸等有用资源的严重浪费，还会降低企业的经济效益。

对不锈钢酸洗废水常规处理方法是中和沉淀法，即往不锈钢酸洗废水投加熟石灰或液碱，这一方法能将酸洗废水中的铁镍铬等金属沉淀下来，但是需要消耗大量的熟石灰或液碱且会产生大量的污泥，这些污泥中含有大量的重金属，被列入国家危险废物名录，中和投加药剂费用和污泥处理费用均非常高，由于中和沉淀法处理酸洗废水运行成本高，且浪费资源，很难在工业上大量推广应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢件酸洗废水资源化处理方法，解决了盐酸酸洗废水污泥量大和资源浪费的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钢件酸洗废水资源化处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将钢件在酸洗过程中产生的盐酸酸洗废水排入到调节池中，通过提升泵将调节池中的盐酸酸洗废水提升至一体化两级还原设备中；

步骤二、调节池中的盐酸酸洗废水首先进入一级还原槽中，向一级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应30min-90min；

步骤三、酸液在一级还原槽中进行反应后，废水溢流至滤料层，废水经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中；

步骤四、酸液经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中，控制酸液的流速为0.35L/h-0.45L/h和流量比为1，同时设置回收槽回收盐酸；

步骤五、酸液经阴离子交换膜装置处理后，将废酸排入pH调节槽中，并且将pH调节槽的pH值控制在：2-4；

步骤六、废酸液经pH调节槽调节pH值至2-4后，排入二级还原槽，在二级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应30min-90min，完成对盐酸酸洗废水的两级还原处理；

步骤七、将一体化两级还原设备处理后废水排入多级氧化槽中，进入氧化槽的废水pH为2-4，废水进入多级氧化槽中后，向氧化槽中分级投加强氧化剂，使废水中的铁完全转化为三价铁；

步骤八、将氧化槽中得到的清液自流入中和槽中，向中和槽中投加液碱并调节pH为9-10，过滤并洗涤滤渣即得到氢氧化镍，最后对中和槽中的废水进行达标检测排放。

优选的，步骤一中，一体化两级还原设备包括一级还原槽、滤料层、阴离子交换膜装置、pH调节槽和二级还原槽，且阴离子交换膜装置型号为DF120型。

优选的，所述一级还原槽和二级还原槽均包括还原槽的槽体和可控制机械搅拌组件。

优选的，所述滤料层主要作用为过滤酸液中的大颗粒物质，为下一级进入阴离子交换膜做准备，滤料层与回收酸槽以及pH调节槽的内部相通且设置有止水阀。

优选的，所述步骤七中，废水在多级氧化槽中停留12h后出现部分物质沉降，沉降物质的主要组分为铁，沉降后清液的主要组分为镍。

优选的，所述多级氧化槽中沉降的铁与回收槽中回收的盐酸进行絮凝剂聚合氯化铁或者其他铁系絮凝剂的制备。

优选的，所述步骤八中，向中和槽中所投加的液碱为质量百分比5％-30％的NaOH，其加碱沉镍的反应方程式为：Ni

(三)有益效果

本发明提供了一种钢件酸洗废水资源化处理方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该钢件酸洗废水资源化处理方法，通过使用一体化两级还原设备，使得酸洗废液中的铜和镍含量降低到达标排放，同时又回收了一部分酸，能为后续做铁系絮凝剂提供原料，经过一体化两级还原设备所产生的铜铬污泥回流到调节池后，回流一定周期后富集达到一定标准后进行过滤处理、资源的回收利用。

(2)、该钢件酸洗废水资源化处理方法，通过多级氧化槽，酸液中的铁和镍组分可以一步步分开，且酸液中的铁组分经过强氧化剂氧化、通过后期补加回收的盐酸，调节其pH和盐基度，根据已知配比，可做聚合氯化铁或其他铁系的絮凝剂，达到了酸和铁资源的回收再利用，降低了成本。

(3)、该钢件酸洗废水资源化处理方法，与传统的酸洗废水资源处理方法相比，本方法工艺流程短，操作简单，管理方便，并且本工艺涉及的设备：一体化两级还原槽、多级氧化槽、pH调节槽简单方便，上手性强，各工艺流程阶段只涉及到简单的搅拌、沉淀、加药等操作，管理上非常方便，另外采用本方法进行废水处理，经济效益、环境效益显著，相较于不锈钢钢件酸洗废水简单中和沉淀法处理产生的中和污泥量很大，且其作为一种危险废物，处理需要的费用高，难度大，耗能多，本发明通过对不锈钢钢件酸洗废水进行资源化处理，不仅回收了部分酸及有价金属镍，同时污泥量的减少会降低一定的处理成本，铁系絮凝剂的制备会带来一定的经济效益。

附图说明

图1为本发明钢件酸洗废水资源化处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供三种技术方案：一种钢件酸洗废水资源化处理方法，具体包括以下实施例：

实施例1

一种钢件酸洗废水资源化处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将钢件在酸洗过程中产生的盐酸酸洗废水排入到调节池中，通过提升泵将调节池中的盐酸酸洗废水提升至一体化两级还原设备中；

步骤二、调节池中的盐酸酸洗废水首先进入一级还原槽中，向一级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应30min；

步骤三、酸液在一级还原槽中进行反应后，废水溢流至滤料层，废水经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中；

步骤四、酸液经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中，控制酸液的流速为0.35L/h和流量比为1，同时设置回收槽回收盐酸；

步骤五、酸液经阴离子交换膜装置处理后，将废酸排入pH调节槽中，并且将pH调节槽的pH值调至2；

步骤六、废酸液经pH调节槽调节pH值至2后，排入二级还原槽，在二级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应30min，完成对盐酸酸洗废水的两级还原处理；

步骤七、将一体化两级还原设备处理后废水排入多级氧化槽中，进入氧化槽的废水pH为2，废水进入多级氧化槽中后，向氧化槽中分级投加强氧化剂，使废水中的铁完全转化为三价铁；

步骤八、将氧化槽中得到的清液自流入中和槽中，向中和槽中投加质量百分比5％的NaOH并调节pH为9，过滤并洗涤滤渣即得到氢氧化镍，最后对中和槽中的废水进行达标检测排放。

步骤一中，一体化两级还原设备包括一级还原槽、滤料层、阴离子交换膜装置、pH调节槽和二级还原槽，且阴离子交换膜装置型号为DF120型。

一级还原槽和二级还原槽均包括还原槽的槽体和可控制机械搅拌组件。

滤料层主要作用为过滤酸液中的大颗粒物质，为下一级进入阴离子交换膜做准备，滤料层与回收酸槽以及pH调节槽的内部相通且设置有止水阀。

步骤七中，废水在多级氧化槽中停留12h后出现部分物质沉降，沉降物质的主要组分为铁，沉降后清液的主要组分为镍，沉降部分做絮凝剂：沉降部分大多数为强氧化剂氧化后的三价铁离子，可与前端回收的酸按照盐酸钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁絮凝剂的生产工艺制备絮凝剂聚合氯化铁或者其他铁系絮凝剂。

多级氧化槽中沉降的铁与回收槽中回收的盐酸进行絮凝剂聚合氯化铁或者其他铁系絮凝剂的制备。

步骤八中，加碱沉镍的反应方程式为：Ni

实施例2

一种钢件酸洗废水资源化处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将钢件在酸洗过程中产生的盐酸酸洗废水排入到调节池中，通过提升泵将调节池中的盐酸酸洗废水提升至一体化两级还原设备中；

步骤二、调节池中的盐酸酸洗废水首先进入一级还原槽中，向一级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应90min；

步骤三、酸液在一级还原槽中进行反应后，废水溢流至滤料层，废水经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中；

步骤四、酸液经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中，控制酸液的流速为0.45L/h和流量比为1，同时设置回收槽回收盐酸；

步骤五、酸液经阴离子交换膜装置处理后，将废酸排入pH调节槽中，并且将pH调节槽的pH值调至4；

步骤六、废酸液经pH调节槽调节pH值至4后，排入二级还原槽，在二级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应90min，完成对盐酸酸洗废水的两级还原处理；

步骤七、将一体化两级还原设备处理后废水排入多级氧化槽中，进入氧化槽的废水pH为4，废水进入多级氧化槽中后，向氧化槽中分级投加强氧化剂，使废水中的铁完全转化为三价铁；

步骤八、将氧化槽中得到的清液自流入中和槽中，向中和槽中投加质量百分比30％的NaOH并调节pH为10，过滤并洗涤滤渣即得到氢氧化镍，最后对中和槽中的废水进行达标检测排放。

实施例3

一种钢件酸洗废水资源化处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将钢件在酸洗过程中产生的盐酸酸洗废水排入到调节池中，通过提升泵将调节池中的盐酸酸洗废水提升至一体化两级还原设备中；

步骤二、调节池中的盐酸酸洗废水首先进入一级还原槽中，向一级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应60min；

步骤三、酸液在一级还原槽中进行反应后，废水溢流至滤料层，废水经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中；

步骤四、酸液经滤料层过滤后进入阴离子交换膜装置中，控制酸液的流速为0.40L/h和流量比为1，同时设置回收槽回收盐酸；

步骤五、酸液经阴离子交换膜装置处理后，将废酸排入pH调节槽中，并且将pH调节槽的pH值调至3；

步骤六、废酸液经pH调节槽调节pH值至3后，排入二级还原槽，在二级还原槽中投加过量的废铁屑，机械搅拌反应60min，完成对盐酸酸洗废水的两级还原处理；

步骤七、将一体化两级还原设备处理后废水排入多级氧化槽中，进入氧化槽的废水pH为3，废水进入多级氧化槽中后，向氧化槽中分级投加强氧化剂，使废水中的铁完全转化为三价铁；

步骤八、将氧化槽中得到的清液自流入中和槽中，向中和槽中投加质量百分比18％的NaOH并调节pH为9.5，过滤并洗涤滤渣即得到氢氧化镍，最后对中和槽中的废水进行达标检测排放。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

对比实验

表1为待处理的不锈钢酸洗废水水质成分取自某不锈钢酸洗厂，

表1

将表1的不锈钢钢件酸洗废水通入一体化两级还原设备，控制一级还原槽和二级还原槽中药剂投加量，中和槽水量的投加量，本步骤的除铜、除铬效果如表2所示，

表2

利用多级氧化槽，使废液中的二价铁转化为三价铁，根据溶度积不同，铁镍逐级分开，接着在中和槽中投加30％液碱，使溶液pH至10，使镍以沉淀形式回收。

对比例1：取钢件的盐酸酸洗废液1m

对比例2：取钢件的盐酸酸洗废液1m

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。