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廢酸回收利用新工藝—冷凍結晶法

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   鋼管生產企業在生產鋼管的過程中,由於工藝要求,不可避免地產生清洗廢水和廢酸。一般情況下,每噸產品將產生清洗廢水11噸,廢酸0.3噸。清洗廢水中主要汙染物為COD和Fe2+;其濃度分別為350mg/L和300mg/L;廢酸中主要成份為5%硫酸和300mg/L的FeSO4,如果該廢水、廢酸不處理直接外排於環境,將造成嚴重的環境汙染和惡劣的社會影響。

  一、目前國內治理狀況

  縱觀我國鋼管生產企業的汙染治理,存在著以下情況:一是有的生產企業直接將廢酸、廢水排入周圍環境,造成了嚴重汙染,群眾怨聲載道;二是有的生產企業采用了比較簡單的中和處理,但是由於廢渣量大且不易脫水,極易產生二次汙染,且運行成本太高,致使環保治理設施處於癱瘓或半癱瘓狀態;三是采用了傳統的蒸發濃縮法對廢酸處理,但由於附產品質量較差,銷路太窄,運行成本高,使這些環保治理設施運行也是舉步艱難.

  二、蒸發濃縮工藝及缺點

  目前國內鋼管生產企業對廢酸的處理大部分都采用了蒸發濃縮結晶工藝,其原理是先用鐵屑對廢酸中硫酸進行中和,調整pH為7後,再用蒸氣通過紫銅盤管對中和液進行蒸發濃縮,在蒸發過程中將消耗大量熱能,當中和液濃縮達到一定濃度後,再進行冷卻結晶,最後析出附產品FeSO4·7H2O。

  該工藝由於蒸發過程中,FeSO4·7H2O極易脫水生成難溶的一水硫酸亞鐵,從而影響附產品的純度。另外,結晶後產生的濃縮液含Fe2+濃度高達150克/升,需繼續處理反複加熱冷卻,既會浪費能源導致成本劇增,又會造成附產品成本質量更差,但若直接排放將會嚴重汙染環境,從而陷入兩難境地。這種工藝既浪費了鐵屑和硫酸資源,又大量消耗蒸氣能源,增加運行成本,且易生產二次汙染,更頭痛的是此工藝處理廢酸的能力低下,附產品質量低,附產品銷售難度大。其運行結果是處理廢酸越多虧損越大,企業隻能是消極被動治理廢酸。

  三、廢酸回收利用新工藝——冷凍結晶法

  要實現廢酸裝置優先,必須突破三個工藝關鍵。其一,要保證再生酸的質量,即必須確保再生酸Fe2+含量低於50g/L,H2SO4含量在20%左右,這樣才能將酸洗車間酸洗鋼管的工藝要求;其二,要保證附產品FeSO4質量提高,才能擴開市場銷售渠道;其三,要保證酸洗車間和廢酸治理水量平衡。三個難點任何一點未解決,都將使整個係統陷入失敗。

  重慶某鋼管有限公司是一家年產量達6萬噸的鋼管生產企業,該公司將原廢酸治理設施的蒸發濃縮工藝改造為冷凍結晶法新工藝,新工藝主要原理是根據廢酸中的FeSO4在高硫酸酸度和低溫度的情況下其溶解度將下降的特點,對廢酸中的FeSO4進行分離,生產出無水FeSO4附產品和再生酸,從而達到變廢為寶的目的。其具體工藝為酸洗槽產生的廢酸液由耐酸泵通過ABS管道輸送至廢儲酸池內,經沉澱除去雜質後用耐酸泵輸至配酸池,加入新酸配酸至濃度20%左右,用泵將酸液抽至冷卻結晶罐內進行攪拌培養晶粒,當晶體成熟後,再輸送至離心機進行固液分離,分離出的FeSO4顆粒包裝出售,酸液自流進入再生酸池,供生產循環使用。

  四、運行效果

  該新工藝經重慶某鋼管有限公司實施及運行表明:

  ①分離出的再生酸的濃度達到20%,其中Fe2+的含量低於50g/L;

  ②分離也的FeSO4純度從92%提高到95%;

  ③再生酸用泵循環回收至酸洗工藝再酸洗,達到水量平衡,真正實現了封閉式大循環。

  五、經濟效益及社會效益

  該新工藝實施後,可實現顯著的經濟效益和社會效益。

  ①每年可節約硫酸2500噸,價值10萬元;

  ②省去了用於中和硫酸的鐵屑,每年可節約6萬元;

  ③可以節約能源24萬元;

  ④新工藝運行費用低且附產品質量好,售價高。舊工藝每生產1噸附產品硫酸亞鐵成本至少400元/噸,售價約為250元/噸(各地售價約有差異),而新工藝每生產1噸附產品硫酸亞鐵成本為200元/噸,而售價可達400-600元/噸。按每處理3噸廢酸生產1噸硫酸亞鐵計算,新工藝每處理1噸廢酸可贏利200元,而舊工藝處理1噸廢酸要虧50元。以每年產生廢酸1萬噸企業為例,若采用新工藝替代舊工藝可節約200萬元/年,新工藝投資250萬元左右,1-2年即可收回投資。

  ⑤新工藝實施後,其附產品將形成一個新的產業,需安排幾十個就業崗位,具有顯著的社會效益。

  六、結論

  鋼管生產企業廢酸回收利用新工藝,技術上在國內具有先進性,該工藝的實施可實現企業生產的封閉大循環,達到全治理零排放,且無二次汙染。該新工藝的實施,提高了附產品的純度,從而使銷售價格提高,產品用途拓寬,產品銷路暢順,經濟收益明顯增加,同時,將給企業帶來新的產業支點,實現變廢為寶的目的。

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