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能的金屬功能材料之一，硅鋼因其復雜的生產(chǎn)工藝、精度嚴、難度大等原因，被稱(chēng)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(lèi)。但不論何種硅鋼，絕緣涂層是硅鋼從生產(chǎn)線(xiàn)到實(shí)際應用的紐帶，是生產(chǎn)工藝中必不可少的過(guò)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、運輸、使用等過(guò)程中出現銹蝕情況，需在硅鋼片表面涂覆一層絕緣涂層。

　　根據涂層種類(lèi)可分為有機涂層、無(wú)機涂層和半無(wú)機涂層。其中有機涂層因環(huán)保問(wèn)題而逐漸被淘汰，無(wú)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(chǎng)商仍普遍采用半無(wú)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(jìn)一步提高，鉻酸鹽涂層暫時(shí)還被硅鋼制造廠(chǎng)商使用。

　　自從2008年3月馬鋼硅鋼生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)以來(lái)，與其配套的廢水處理系統也相繼投運。鉻廢水處理系統便是其中之一。隨著(zhù)近幾年硅鋼主線(xiàn)產(chǎn)量的增加，鉻廢水排放量增大以及設備的老化等問(wèn)題，沖擊著(zhù)鉻廢水處理系統的穩定運行。

　　1、馬鋼鉻廢水處理系統

　　鉻廢水處理系統處理六價(jià)鉻的過(guò)程是：主線(xiàn)產(chǎn)生的鉻廢水進(jìn)入鉻廢水調節池中，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，再自流到二還原罐中繼續反應;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(jīng)絮凝劑絮凝后至鉻斜管沉淀池沉淀，上清液經(jīng)進(jìn)入酸廢水系統做進(jìn)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(gè)處理過(guò)程所涉及的主要反應：

　　還原反應：

　　沉淀反應：

　　2、原工藝系統運行存在的問(wèn)題

　　鉻廢水處理系統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(shí)近年來(lái)由于主線(xiàn)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，以及運行設備老化等各種原因導致鉻系統運行不穩定，鉻斜管上清液水質(zhì)波動(dòng)大，偶有超出環(huán)保排放標準(Cr6+≤0.5mg/L，總鉻≤1.5mg/L)且水質(zhì)偏綠色。

　　3、試驗研究

　　3.1 鉻廢水處理系統效果

　　鉻系統運行流量為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(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)鉻系統按不同時(shí)間點(diǎn)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(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)不達標。

　　可能原因有：

　　(1)廢水系統運行流量較大，反應停留時(shí)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(jià)鉻離子未充分反應。

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

　　3.2 調整鉻系統運行流速

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

　　由表2可知，降低鉻系統運行流量，增加系統反應停留時(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準，但效果不明顯。

　　3.3 調整還原劑投加量

　　現場(chǎng)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(kāi)度來(lái)控制投加量。因此以計量泵開(kāi)度百分比并結合ORP值來(lái)反映試驗中還原劑投加量。為驗證六價(jià)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(guò)濾，摒除三價(jià)鉻影響六價(jià)鉻的檢測。試驗初期先準備好一池鉻廢水，保證試驗中六價(jià)鉻起始濃度穩定。系統運行流量控制在5m3/h，pH控制在2.5左右，間隔1h改變還原劑計量泵開(kāi)度，穩定運行半小時(shí)后取水樣?；灲Y果如圖3。

　　當ORP值控制在160~190mV，所取水樣中六價(jià)鉻濃度≤0.1mg/L;當ORP值在140~200mV，水樣中六價(jià)鉻濃度≤0.5mg/L符合環(huán)保排水標準;但當ORP值>200mV，六價(jià)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(jià)鉻能充分被還原成三價(jià)鉻。

　　3.4 增加中和絮凝時(shí)間

　　在現場(chǎng)增設兩個(gè)中和罐來(lái)增加中和時(shí)間。系統運行流量控制在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。穩定運行一段時(shí)間后，取水樣化驗。結果如表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遠遠低于環(huán)保排放標準(Cr6+≤0.5mg/L，總鉻≤1.5mg/L)。并且在現場(chǎng)對鉻斜板出水情況近一個(gè)月觀(guān)察，出水基本無(wú)色。

　　4、結論

　　結合前期現場(chǎng)試驗以及化驗數據，鉻系統增設兩臺中和罐，系統流量改為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。系統調整工藝圖如圖4。