化学清洗废液铁离子稳定处理与达标排放

化学清洗废液铁离子稳定处理与达标排放
化肥厂彭　波
成都齐达科技开发有限公司袁军建
摘　要　工业化学清洗在维护设备正常运行的同时也会给环境带来负面影响。

川化化肥厂二合车间循环水系统化学清洗采用的清洗液的pH在2.0～3.0,酸洗后废液pH低、铁离子含量高,废液排放须调高pH,而调高pH过程中铁离子会产生二次沉积,影响排放。

通过试验寻找到了合适的铁离子稳定剂,制定了处理方案,使酸洗废液经综合处理后实现了达标排放。

关键词　工业化学清洗;酸洗废液;铁离子二次沉积;稳定剂
0　引　言
化学清洗有利于系统沉积物和垢物的清除、锈块的减少、水冷设备热交换能力的提高和工艺系统的长周期安全运行。

化肥厂二合车间循环水系统已多年没有进行过彻底的化学清洗,从近年来打开设备情况看,系统设备基本上不存在明显水垢,但部分换热器、管线存在明显沉积物、浮锈和锈块,为此,准备在大修期间对系统进行化学清洗。

前期准备阶段,成都齐达科技开发有限公司人员到装置现场进行了实地调查,并与川化二合车间进行了多次沟通交流,双方共同制定了详细的化学清洗方案,并对清洗方案中的重点问题———化学清洗废液的处理排放提出了3个方案:一是将废液送往专门的废水处理装置,处理合格后排放;二是将废液送往一个不常用的大容积水池内,在水池内处理合格后排放;三是在循环水池内对废液进行处理后排放。

鉴于川化二合系统保有水量较大(7500m3)及其他实际情况,选择采取第3种方案对清洗废液进行处理。

由于化学清洗采用的清洗液的pH(2.0～3.0)较低,酸洗后废液的pH较低,COD、浊度、色度、铁离子含量较高,排放时须调高pH至6～9,但在调高pH过程中铁离子会产生二次沉积影响排放,于是在对循环水系统进行化学清洗前做了大量试验工作。

1　试验情况
1.1　中和处理过程中铁离子的稳定试验
清洗废液的pH较低,须调节pH到6.0～9.0才能排放。

因清洗废液中铁离子含量较高,调高pH过程中会产生氢氧化铁沉淀。

为防止铁离子在系统中二次沉积给系统带来不利影响,寻找高效铁离子稳定剂并采用合理的调节方式非常重要。

1.1.1　pH调节过程中铁离子的沉积情况
试验采用系统补充水,在pH为2.0～3.0条件下配置成不同铁离子浓度的清洗废液样,用氢
换,并将505E控制系统的速度控制参数P和I恢复至推荐值,重新启动透平,按照升速程序升速,过程一切正常,机组投入正常运行。

4　结束语
大型压缩机机组的控制,如调速控制、防喘控制、超速保护、状态监测等是一个较为复杂的系统,出现故障的原因非常多,任何一个环节出问题都会影响机组的运行,这给故障分析及处理带来较大的难度。

这次设备故障,虽然最终的原因非常简单,但为找到故障的真实原因却做了许多分析检查工作。

所以,作为维护人员,一方面应熟悉掌握硬件系统的原理和操作检查流程,另一方面还应重视并确保仪表控制电缆、接线端子等基础设备的正常工作条件,这样才能保障机组的安全运行。

(收稿日期2008-12-31)
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氧化钠缓慢调节pH至不同范围,观察铁离子的沉积情况。

试验现象及数据见表1。

表1　氢氧化钠调节配制废液样pH的试验现象及数据
项 目1#样2#样3#样4#样Fe3+浓度/mg・L-15102040 Fe2+浓度/mg・L-12252 pH 2.45 2.30 2.25 2.15外观清亮清亮清亮清亮
pH调节至3.0～4.0pH达3.0时略微出现
黄色,但不明显
pH达3.0时略微出现
黄色,但不明显
pH达3.0时略微出现
黄色,但不明显
pH达3.0时略微出现黄色
pH调节至4.0～5.0pH达3.5时溶液明显
出现红褐色(取出200
mL,静置5h后无沉淀
物析出),pH继续上升
溶液颜色加深
pH达3.5时溶液明显
出现红褐色(取出200
mL,静置5h后无沉淀
物析出),pH继续上升
溶液颜色加深
pH达3.5时溶液明显
出现红褐色(取出200
mL,静置5h后有少量
沉淀物析出),pH继续
上升溶液颜色加深
pH达3.6时溶液明显出现
红褐色(取出200mL,静置
5h后有少量沉淀物析出),
pH继续上升溶液颜色加深
pH调节至5.0～6.0pH=5.8时有少量红
褐色絮状沉淀析出,pH
继续升高絮状沉淀逐
渐增多
pH=5.3时有少量红
褐色絮状沉淀析出,pH
继续升高絮状沉淀逐
渐增多
pH=5.0时有少量红
褐色絮状沉淀析出,pH
继续升高絮状沉淀逐
渐增多;pH=5.5时出
现大量沉淀,溶液呈深
红褐色,静置3m in后
红褐色絮状沉淀铺满
杯底
pH=5.0时有较少的红褐
色絮状沉淀开始析出,pH
继续升高絮状沉淀逐渐增
多;pH=5.5时出现大量
沉淀,溶液呈深红褐色,静
置3m in后红褐色絮状沉淀
铺满杯底
pH调节至6.0以上pH=7.4时出现大量
沉淀,静置3m in后红
色絮状沉淀铺满杯底
pH=6.0出现大量沉
淀,静置3m in后红色
絮状沉淀铺满杯底
同时还进行了以碳酸氢钠为pH调节剂的实验,结果表明,金属离子的沉积比较轻微,其为较理想的调节剂。

但考虑到碳酸氢钠的消耗量远高于氢氧化钠,且清洗时需及时备货且投加的劳动强度大,而川化二合车间有现成的氢氧化钠溶液,故最终决定酸洗废液的pH调节仍然采用氢氧化钠作调节剂在循环水池内进行调节。

1.1.2　不同铁离子稳定剂的稳定试验效果
(1)配置Fe3+浓度为40mg/L、Fe2+浓度5 mg/L、初始pH=2.15的水样,外观清亮,添加不同的铁离子稳定剂后调节溶液pH并观察现象,结果见表2。

表2　添加不同铁离子稳定剂的稳定试验情况
稳定剂种类稳定剂在水溶液中的浓度/mg・L-1现 象
QD-406200pH上升到5.5时,出现明显颜色变化,同时析出絮状沉淀HEDP200pH上升到5.5时,出现明显颜色变化,同时析出絮状沉淀
三聚磷酸钠200表现出络合作用,在pH上升到6.0时,出现明显颜色变化,同时析出絮状沉淀
QD-805200表现出络合作用,在pH上升到6.5时,出现明显颜色变化,同时析出絮状沉淀
QD-105200投加QD-105后溶液略带墨绿色,pH上升到8.0时,溶液颜色基本没有变化,溶液无沉淀物析出
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2009年第2期 川　化
(2)将表2中前4种铁离子稳定剂在溶液中的浓度提高到300mg/L以上,情况基本没有变化。

说明表2中前4种铁离子稳定剂稳定效果不理想。

(3)专门对QD-105稳定剂进行试验:将QD -105投加浓度增大到300mg/L,溶液呈明显的微黄绿色;在pH调节至9.0过程中,溶液无颜色变化,静置12h后,溶液无沉淀析出。

(4)由于清洗废液中含有一定浓度的钙离子,QD-105对钙离子同样具有螯合作用,实际清洗中须考虑钙离子的影响,于是对Fe3+浓度40 mg/L、Fe2+浓度5mg/L、Ca2+浓度2000mg/L、初始pH=2.25的水样进行稳定试验:在配置的水样中加入QD-105使其浓度达300mg/L,溶液呈明显的浅墨绿色,然后对pH进行调节,pH上升至8.0的过程中溶液无明显颜色变化,静置12h 后,溶液无沉淀析出。

上述试验结合相关理论可知:溶液中无螯合剂存在时,Fe3+极易水解,在pH为5.0～6.0时Fe3+水解生成褐色Fe(OH)3沉淀,而Zn2+、Fe2+则分别在pH为6.8、7.5时沉淀析出,QD-105对于防止上述金属离子的沉积非常有效。

1.2　清洗废液的COD、浊度、色度处理
清洗废液中含有各种清洗药剂、生物黏泥等,使废液的COD、浊度、色度均较高,经过对废水进行综合处理,达到G B8978—1996相关标准后排放。

1.3　简易的鱼类毒性试验
将清洗废液综合处理至达到环保排放标准后,取COD最高的废液样40L,放入鱼类,经48h 毒性试验,鱼类仍存活良好。

由于二合车间化学清洗后经处理的废液通过全厂废水排放沟稀释及其后的江河水再次稀释后,药剂浓度、COD等会更低,因此可以断定,清洗废液经综合处理后不会对水生物的生存造成危害。

2　结　论
(1)清洗废液的pH调节采用氢氧化钠作调节剂在循环池内直接调节。

(2)为防止铁离子在系统中二次沉积,通过稳定性试验筛选出适宜的稳定剂———QD-105,在废液铁离子浓度小于40mg/L、钙离子浓度小于2000mg/L、QD-105在废液中浓度为300 mg/L的条件下,pH调节到8.0之前不发生明显金属离子沉积,QD-105稳定金属离子的效果明显,对防止金属离子的沉积非常有效。

(3)对清洗废液进行综合处理后,其COD、浊度、色度均达到G B8978—1996排放标准,并且废液经稀释后排入江河不会对水生物的生存造成危害。

(4)化学清洗前进行的一系列试验中,实验室配水和实际的清洗废液有一定差异。

因此,在实施清洗后应取实际的清洗废液再次进行试验,以便获得更加真实的试验数据,作为今后优化清洗方案和废液处理方案的重要依据。

3　结束语
日益严峻的环保形势给化学清洗废液的处理带来了新的难题,但通过一系列的前期试验,制定出了可行的清洗方案,筛选出了适宜的稳定剂,完成清洗后的换热器干净、清洁,系统运行后换热效果几乎达到理想状态,化学清洗达到了预期的效果,清洗废液也得到成功处理并达标排放,不仅取得了良好的经济效益和社会效益,也为今后的化学清洗工作积累了经验。

(收稿日期2009-02-26)
普光气田一期20亿m3产能6月底对外供气
近日,在达州举行的中国能源化工高峰论坛上传来消息:普光气田一期20亿m3产能将于2009年6月底正式对外供气。

届时,围绕这一能源基地,一个庞大的天然气化工产业链将启动运行。

达州开始探索新的资源开发机制:大项目—产业链—产业群—产业基地,通过深度开发包括天然气发电、合成氨生产尿素、硫化工等产业链,把天然气的附加值做大,实现可持续发展。

81川　化 2009年第2期。