不锈钢酸洗废水处理中的污泥减排技术

从表３可以看出，分步处理的干泥产率较原工
艺显著减少，污泥减量均超过７０％，效果显著。
造成原有工艺污泥量大的主要原因在于单步反
应过量投加石灰。在高ｐＨ值的情况下，石灰乳的
溶解度差，在反应过程中有大量石灰未参与反应就
被其他絮体包裹而沉于污泥中。而在分步沉淀工艺
中，除重金属段只需在预处理槽中投加石灰将ｐＨ
中图分类号：Ｘ７０３．１
文献标识码：Ｃ
文章编号：１０００—４６０２（２００９）１０—００８３一０４
Ｓｌｕｄｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ａｃｉｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ
Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＧＡＯ Ｌｉａｎｇ
（Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００４０，Ｃｈｉｎａ）
ｍ３
试验阶段
中性盐废水 酸性废水 总废水量
方案１试验ｌ 方案１试验２
方案２
１ ５８０ ７７８
１ ７９ｌ
２ ６８０ １ ２４７ ３ ２４７
４ ２６０ ２ ０２５ ５ ０３８
３．１ 出水达标分析
两种工艺的出水水质均可稳定达标。试验阶段 的出水指标（平均值）见表２。
表２试验阶段的出水指标
Ｔａｂ．２ Ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｉｎｄｅｘｅｓ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
图３原有废水处理站氟离子浓度统计
Ｆｉｇ．３
Ｆ—ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｏ矗ｇｉＩｌａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎ
这样容易产生以下两种情况：
①废水中ｐＨ值和氟离子的浓度均较低，此 时石灰主要起到提供ＯＨ一的作用。若将反应槽的
ｐＨ值仍然控制在１０．５，必然造成石灰的过量投加，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｌｉｍｅ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｃｉｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
（ＡＣＷ）ｉｎ ｏｎｅ—ｓｔａｇｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｄｕｅ ｔｏ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｌｉｍｅ ｄｏｓａｇｅ．Ｔｈｅｒｅ— ｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｔｗｏ—ｓｔｅｐ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ，ｓｌｕｄｇｅ
（ｍ２·ｈ）。
除氟段投加石灰、ＰＡＣ和盐酸，石灰的投加量
靠氟在线仪表控制，投加石灰保证Ｃａ／Ｆ＞２，ＰＡＣ为 １８０ ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值为８．３～８．８，反应时间为６０ ｍｉｎ， 搅拌强度为６８ ｒ／ｍｉｎ；沉淀槽投加ＰＡＭ为１５ ｍｇ／Ｌ， 沉淀时问为２．５ ｈ，表面负荷为１．０ ｉｎ３／（ｍ２·ｈ）。
一般而言，废水的ｐＨ值越低，中和所耗的石灰 也就越多，能够提供的Ｃａ２＋也就越多，有利于与Ｆ一 生成ＣａＦ：。图２为在不考虑过量投加倍率的情况 下，石灰调节废水ｐＨ值至中性时同时可去除的氟 离子浓度。可见氟离子的初始去除浓度与进水的 ｐＨ值呈指数关系。理想的状况是进水的ｐＨ值和 氟离子的浓度呈图２所示对应关系，此时药剂最省， 反应最完全。但实际进水ｐＨ值统计数据显示，进 水ｐＨ值范围为１—４，氟离子浓度范围为３０一８ ６００ ｍｇ／Ｌ，而且两者并无明显的相关性。图３为原废水
值升至５—６，在除氟段石灰的投加则是根据除重金
属段出水的氟离子浓度进行精确控制，石灰的投加量
大为减少，由原工艺的７．８３ ｋｇ／ｍ３降为１．５３ ｋｇ／ｍ３， 从而减少了因未反应的石灰而产生的污泥量。
３．２．２污泥成分分析
该厂２００７年废水处理的干泥产率为１２．０２ ｋｇ／
ｒｎ’，处理成本高达１８．２５衫ｍ３。
在原流程中，石灰投加量靠ｐＨ值来控制。在 实际运行中，预处理槽的ｐＨ值控制在４～７，ｐＨ调 节槽和中和槽的ｐＨ值调至１０．５以上。由于只有 一次沉淀，而石灰的投加量又受氟离子浓度和ｐＨ 值两个参数影响，在两个参数波动的情况下，会造成 由于对反应条件要求不同而相互干扰。
３运行效果
首先对１ ４废水处理站进行了改造，处理能力为 １５ ｍ３／ｈ。２００７年底—２００８年初在改造后的ｌ。废水
处理站分别对两种方案进行了３次试验，并与２４废
水处理站进行同步比较。试验处理的水量见表１。
表１试验处理的水量
Ｔａｂ．１ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
沉淀槽１）．一ＰＡＭ
——ｋ、．石灰
氟反应槽ｋ盐酸
———ｒ——，‘．＿ＰＡＣ ＇
、沉‘—淀‘。槽 ’—２√卜一ＰＡＭ
’
中间水箱）
最终巾和槽
出水排放
图４改造后的废水处理站工艺流程
Ｆｉｇ．４
Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎ
方案１为在预处理槽投加液碱；方案２为在预 处理槽投加石灰。两个方案的不同在于，方案２在
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｓｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ
ｃｌａｓｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ（ＧＢ ８９７８—１ ９９６）．Ｔｈｅ ｓｌｕｄｇｅ ｉＳ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７０％．ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｓｔ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ５０％．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉＳ
度不稳定、污泥量大、处理成本高等问题ｐ。。 某生产不锈钢冷轧板卷的公司年产不锈钢为
６０×１０４ ｔ，设有２座酸性废水处理站，每年处理酸性 废水量为６９×１０４ ｍ３，污泥产量高达２×１０４ ｔ。此类
污泥属于危险废弃物，污泥处置费用达３００影ｔ，每
年需支付近６００万元的污泥处置费用。自２００４年 下半年开始，该公司开始研究改进处理工艺，寻求污 泥和药剂减量化以降低运行成本。经过小试、中试 和生产性试验，决定采用分步沉淀法处理此类高浓
石灰过量投加而导致污泥量过大。为此采用分步沉淀法进行了工艺改造，并分析了该工艺的出水
水质、污泥产量、处理成本。工程实践表明：该３－＿艺能使出水指标稳定达到《污水综合排放标准》
（ＧＢ ８９７８－－１９９６）的一级标准，污泥减量７０％以上，处理费用下降５０％以上，值得推广应用。
关键词： 酸洗废水； 含氟废水； 污泥减量； 污泥分质； 分步沉淀法
ｐＨ值作为控制条件，长期过量投加石灰，这就造成
了石灰耗量增加，大幅增加了污泥的产量和药剂费
用，运行费用极高。
２改造后的废水处理工艺的分析与比较
２．１ 改造后的废水处理工艺
要解决污泥产量大的问题，关键是要对ｐＨ值
和氟离子参数分开控制，即采取分步沉淀工艺，前段
反应调节ｐＨ值沉淀去除重金属离子，后段增加专
应污泥为重金属污泥，后段反应污泥为含氟污泥。
在除重金属反应段中，针对预处理槽的中和剂
分别采取了投加液碱和石灰两个方案。工艺流程如
图４所示。
方案１方案２
。Ｎｉ躜黢矿壶壹卜—国 液碱石灰
液碱
●
Ｉ
●
（ｃｒ６中＋，性Ｎｉｚ盐＂，废亚Ｆ硫ｅ水掌Ｉ，氢ＳＯ钠。２－）——《至兰ｌＩ童卜兮液碱
半山
污一
槽一
含 掣●艏 泥
大量未反应的石灰进入污泥中，导致污泥产率很高。
②废水中ｐＨ值和氟离子的浓度均较高，此
时石灰主要起到提供ｃａ２＋的作用。如果将反应槽
的ｐＨ值调至ｌｏ．５仍不能满足ＣａＦ：沉淀所需的
Ｃａ２＋／Ｆ一，则出水的氟离子就会超标。
因此，在单步反应沉淀中ｐＨ值与氟离子浓度
两个参数波动的情况下，为了保证出水达标，只能以
ｍｇ·Ｌ一１
项日 方案１试验ｉ 方案１试验２
方案２ 排放标准
Ｃｒ６＋ ０．０２ Ｏ．Ｏｌ Ｏ．０１ ０．５
总Ｃｒ
０．１６ Ｏ．２６ ０．２５
１．５
Ｎｉ ０．０２ ０．０３ ０．０２
１
ＳＳ ３．２２ ２．３２ ２．１４ １５０
Ｆ一 ９．１３ ９．２２ ７．４２
１０
方案２的出水氟离子稳定性非常好，这是因为 在除重金属段中投加石灰起到了预脱氟的作用，使 得后面除氟段的进水氟离子浓度较低且比较稳定，
ｗｏｒｔｈ ｔｏ ｂｅ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｃｉｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； ｔｉｏｎ；ｔｗｏ．ｓｔｅｐ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
ｆｌｕｏｒｉｄｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；
ｓｌｕｄｇｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；
ｓｌｕｄｇｅ ｓｅｐａｒａ—
不锈钢酸洗是为了使钢材表面整洁，在钢材加 工以前用硫酸或盐酸、硝酸、氢氟酸，或用上述几种 酸的混合液，一边加温一边对钢材进行酸洗除锈的 过程。酸洗废水主要来自冲洗钢材的表面余酸产生 的清洗废水，以及酸洗液配制、酸再生排出及酸洗线 地坪冲洗产生的酸性废水等。其主要有害成分为 Ｃｒ６＋、总Ｃｒ、Ｎｉ“、总Ｆｅ、Ｆ一、ＳＯｊ一、ＮＯ；¨。１。对于 此类废水的处理，目前最常用的就是石灰中和单步 沉淀法。中和法简便易行，但是存在出水氟离子浓
万方数据
·８３·
第２５卷 第１０期
中国给水排水
ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ＣＯＩＩＩ
度酸洗废水。
１原废水处理工艺
１．１原工艺流程 原废水处理站工艺流程如图１所示。
石灰
石灰处理站氟离子浓度的源自布区间统计。， ■ 彗 乏
㈣跏鲫枷咖㈣咖伽枷猢。
石灰
ＰＡＭ
图２投加石灰可去除氟离子理论浓度与ｐＨ值的关系
２００７年１２月 ４４．０３
１８．１３
２００８年１月
１０
１０
方案１
０．９９
Ｏ．８０
１．７９
方案２
２．０２
０．９９
３．０ｌ
注： ‘与２００７年度的干泥产率进行比较。
比较＋／ ％
＋５０．８３ 一１６．８ｌ —８５．１ｌ 一７４．９６
万方数据
·８５·
第２５卷第１０期
中国给水排水
ＷＷＷ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｒｎ
一般在５０ ｍｇ／Ｌ以下，有利于后续除氟反应的控制。 ３．２污泥分析
３．２．１污泥减量效果 本项目以干泥产率作为衡量污泥的减量化效
果，结果见表３。 表３处理效率
Ｔａｂ．３ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
阶段
千泥产率／（ｋｇ·Ｉｎ。３） 重金属污泥 含氟污泥 总产泥率
２００７年度
２８．６ｌ
１２．０２
万方数据
·８４·
ＷＷＷ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｒｎ
高 亮：不锈钢酸洗废水处理中的污泥减排技术
第２５卷 第１０期
门去除氟离子的反应和沉淀工段，并根据前面除重
金属段出水的氟离子浓度精确控制石灰投量。这样
可分别控制两部分的反应条件，减少药剂的过量投
加，降低污泥产量。同时污泥也得到了分质，前段反
第２５卷第１０期 ２００９年５月
中国给水排水 ＣＨＩＮＡ ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
Ｖ０１．２５ Ｎｏ．１０ Ｍａｖ ２００９
不锈钢酸洗废水处理中的污泥减排技术
高亮 （上海市机电设计研究院有限公司，上海２０００４０）
摘要： 不锈钢行业酸洗废水的传统处理工艺为采用石灰碱化法做单步沉淀处理，该方法因
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆ—ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｍｏｖａｌ咖ｃｅｎｎ嘶∞ｔｏ ｐＨ
出水排放
图１ 原废水处理站工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｏｒｉ舀ｎａｌ ｗａｇｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎ
该工艺主要是采用单步反应沉淀，将中性盐废 水中的Ｃｒ６＋还原成Ｃｒ３＋后，再和酸性废水一起投加 石灰生成难溶的ＣａＦ：和Ｍｅ（ＯＨ）。沉淀，从而实现 对氟离子和重金属离子的去除。污泥主要由ＣａＦ：、 Ｍｅ（ＯＨ）。、ＳＳ以及一部分未反应的石灰组成。 １．２原工艺流程产泥状况的分析
预处理段投加石灰调节ｐＨ值至５—６，液碱的用量 大大降低，同时石灰在酸陛条件下能够完全反应，起 到了预脱氟作用，更具经济性。 ２．２主要运行参数
除重金属段的预处理槽投加石灰或者液碱，石
灰和液碱的投加量靠ｐＨ值控制，ｐＨ值控制在５～ ６，反应时间为３０ ｍｉｎ，搅拌强度为６８ ｒ／ｍｉｎ；ｐＨ调 节槽和中和槽的ｐＨ值控制在８．３～８．８，反应时间 为６０ ｍｉｎ，搅拌强度为６８ ｒ／ｍｉｎ；沉淀槽投加ＰＡＭ 为１５ ｍｇ／Ｌ，沉淀时间为２．５ ｈ，表面负荷为１．０ ｍ３／