【技术领域】
[0001] 本
发明涉及酸洗废水设备的技术领域，特别是涉及一种
不锈钢生产中酸洗 废水的零排放处理工艺及设备。【背景技术】
[0002] 不锈钢因其优良的耐
腐蚀性和良好的外观而被广泛应用。不锈钢在生产过 程中，不可避免地要经过
退火、正火、淬火、
焊接等加工过程，表面时常会产 生黑色的
氧化皮。氧化皮不仅影响不锈钢的外观
质量，也会对产品的后续加工 产生不利影响，故在后续加工前必须采用酸洗、
抛光等
表面处理方法将其除去。
[0003] 不锈钢表面会产生氧化
铁皮，其主要成分是FeO、Fe2O3、NiO、Cr2O3、Fe3O4、 FeO·Cr2O3、Ni·Fe2O3、FeO·Cr2O3·Fe2O3、MnO、Mn2O3等致密型氧化物。这些氧 化物附着
力强，在采用抛丸，高温
碱蚀、熔盐
电解、混酸酸洗、多级漂洗等组 合工艺的处理工艺中，不可避免会排放中性盐废水、含酸废水、含氟混酸废水 等多股酸洗漂洗废水。
[0004] 不锈钢酸洗过程中，一般用100～150g/L
硝酸和50～80g/L
氢氟酸混酸进 行酸洗。具有强氧化性的硝酸可以使铬和铁低价氧化物氧
化成高价氧化物：
[0005] FeO→Fe2O3氧化亚铁→氧化铁
[0006] Cr2O3→CrO3三氧化二铬→氧化铬
[0007] 氢氟酸使铁、铬、镍的高价氧化物溶解：
[0008] Fe2O3→FeF 3氧化铁→氟化铁
[0009] CrO3→CrF3氧化铬→氟化铬
[0010] Ni→NiF2镍→氟化镍在多级漂洗过程中，上述酸液及
金属离子 进入到漂洗水中，形成酸洗废水。酸洗废水是一种高酸度无机废水，由于酸洗 采用氢氟酸、硝酸，它浓度低，酸性强。酸洗废水中主要污染物有：氟化物、 总铬、总镍、总铁等重金属离子污染物，这些废水直接排入
水体，将会破坏水 体的生态平衡，大大地超过了水体自净能力。同时，该类废水中还含有油类物 质、泥渣等无机颗粒，须采取有效措施进行隔除。【发明内容】
[0011] 本发明的目的就是解决
现有技术中的问题，提出一种不锈钢生产中酸洗废 水的零排放处理工艺及设备，不仅解决了酸洗废水产生的环境污染问题，减少 了污染物的排放，而且处理后的废水可再回用于生产，并且具有处理工艺简单、 处理成本低等特点。
[0012] 为实现上述目的，本发明提出了一种不锈钢生产中酸洗废水的零排放处理 工艺，包括以下步骤：
[0013] a)沉淀剂制作：采用生石灰与清水在搅拌状态下混合，提取上清石
灰水制 得沉淀剂，并将沉淀收集制得用于不锈钢管冷拔、
冷轧加工的
润滑剂；
[0014] b)酸洗废水预处理：酸洗废水经隔油处理后通过
沉沙池去除酸洗废水的中 铁屑、泥渣等无机颗粒，最后通入集水池中收集，以制得预处理废水；
[0015] c)氧化中和处理：将步骤b)制得的预处理废水和步骤a)制得的沉淀 剂，用
提升泵送至氧化中和池内进行中和反应，同时添加PAM溶液，制得具有
絮凝体的中和液；
[0016] d)预压处理：将步骤c)制得的具有絮凝体的中和液通过
压滤机进行预 压处理，制得
污泥和清澈的中和液；
[0017] e)一级中和处理：将步骤d)制得的中和液体用
提升泵送至一级中和池内 进行一次调节中和反应，同时自动监测添加PAM及氯化
钙溶液，制得具有少量 絮凝体的一级中和液；
[0018] f)一级沉淀：将一级中和液通入一级斜管
沉淀池中进行沉淀处理达到固液 分离，制得一级上清液，一级中和液的絮凝体沉降在一级斜管沉淀池的底部并 对其利用污泥池进行收集，通过压滤制得污泥；
[0019] g)二级中和处理：步骤f的一级上清液自流至与一级斜管沉淀池相邻的二 级中和池内，同时添加
硫酸铝溶液和PAC进行而中和反应，制得具有絮凝体的 二级中和液；
[0020] h)二级沉淀：将二级中和液通入二级斜管沉淀池中进行沉淀处理，二级斜 管沉淀池底部的二级污泥并对其利用污泥池进行收集，二级斜管沉淀池顶部的 二级上清液收集至回用池中；
[0021] 作为优选，所述污泥池中氧化池、一级污泥和二级污泥经污泥泵泵入压滤 机处理使泥水分离，制得泥
块和泥水。
[0022] 作为优选，所述回用池中二级上清液用于不锈钢生产回用后经
反渗透过滤 产生浓水，所述泥块以及浓水利用
退火炉中余热或加热对其进行离心
喷雾干燥 处理，制得含铬、镍颗粒。
[0023] 作为优选，所述步骤b的集中池添加空气自然氧化除铁处理，将空气中的 氧气溶解到预处理废水中。
[0024] 本发明还提出了一种不锈钢生产中酸洗废水的零排放处理设备，包括用于 接收酸洗废水的预处理机构、投料机构以及中和沉淀机构，所述预处理机构包 括依次连接在一起的隔油池、沉淀池和集水池，所述投料机构包括用于制得上 清石灰水的提取组件以及分别用于盛放PAM、PAC、硫酸铝和
氯化钙溶液的容置 器，所述中和沉淀机构包括并排设置且连通的氧化池、一级中和池、一级沉淀 池、二级中和池和二级沉淀池，所述提取组件以及盛放PAM、氯化钙溶液的容置 器分别经输送泵与所述一级中和池连接，所述用于盛放PAC、氯化钙溶液的容置 器分别经输送泵与所述二级中和池连接，所述一级沉淀池和二级沉淀池的底部 连接设置压滤机的污泥池，所述二级沉淀池的顶部与回用池连接。
[0025] 作为优选，所述提取组件包括内置有搅拌
叶片的搅拌桶以及与所述集水池 连接的第一氧化池和第二氧化池，所述搅拌桶的上部经输送泵与所述一级中和 池连接，所述搅拌桶的下部经输送泵与所述第一氧化池和第二氧化池连接，所 述第一氧化池和第二氧化池与一级中和池连接。
[0026] 作为优选，所述第一氧化池和第二氧化池与第二压滤机连接，所述第二压 滤机与所述一级中和池连接。
[0027] 作为优选，所述集水池包括用于收集预处理后酸洗废水的集水池体和用于 输送空气的
风机，所述风机的出风口与空气
增压泵连接，所述空气增压泵与储 气罐连接，所述储气罐的出气口上连接有输送高压空气的输气管，所述输气管 上设有若干延伸至集水池体内的支管，所述支管的端部连接雾化曝气组件，所 述集水池体外设有用于输送酸洗废水的循环抽水泵，所述循环抽水泵的进水口 与所述集水池体连接，其出水口与所述雾化曝气组件连接，所述雾化曝气组件 将酸洗废水与高压空气混合并使其雾化。
[0028] 作为优选，所述雾化曝气组件包括与所述支管连通的曝气管座以及设置在 所述曝气管座上的雾化座，所述曝气管座内设有供高压空气进入的曝气腔室， 所述雾化座内设有混合雾化腔室以及与所述混合腔室连通的
接口，所述接口经 输水管与所述循环抽水泵连接，所述曝气管座内设有连通曝气腔室与混合雾化 腔室的输气通道，所述曝气管座上设有曝气
喷嘴，所述雾化座上设有
雾化喷嘴。
[0029] 本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明有效稳定去除酸洗废水中的 油类、氟、铬、镍、铁等金属离子，中水用于不锈钢管加工中退火冷却和冲洗 等工序，达到回用目的；在沉淀剂制作过程中利用沉淀剂用于不锈钢管冷拔加 工的润滑剂，增加去油功能，降低钢管冷拔油消耗；而具有实用性、高效性、
稳定性高、操作简单等特点。
[0030] 本发明的特征及优点将通过
实施例结合
附图进行详细说明。【附图说明】
[0031] 图1是本发明零排放处理工艺的工艺
流程图；
[0032] 图2是本发明零排放处理设备的结构示意图；
[0033] 图3是本发明中集水池的结构示意图；
[0034] 图4是本发明中雾化曝气组件的结构示意图；
[0035] 图中：1-隔油池、2-沉淀池、3-集水池、4-容置器、5-一级中和池、6-一级 沉淀池、7-二级中和池、8-二级沉淀池、9-压滤机、10-污泥池、11-回用池、12- 搅拌叶片、13-搅拌桶、14-第一氧化池、15-第二氧化池、16-第二压滤机、31- 集水池、32-风机、33-空气增压泵、34-储气罐、35-输气管、36-支管、37-循环 抽水泵、38-曝气管座、39-雾化座、310-曝气腔室、311-混合雾化腔室、312-接 口、313-输水管、314-输气通道、315-雾化喷嘴。
【具体实施方式】
[0036] 参阅图1至图4，本发明一种不锈钢生产中酸洗废水的零排放处理工艺，包 括以下步骤：
[0037] a)沉淀剂制作：采用纯度大于95％的生石灰与清水在搅拌状态下混合，提 取上清石灰水制得沉淀剂，并将沉淀收集制得用于不锈钢管冷拔加工的润滑剂；
[0038] b)酸洗废水预处理：酸洗废水经隔油处理后通过沉沙池去除酸洗废水中的 铁屑、泥渣等无机颗粒，最后通入集水池中收集，以制得预处理废水；由于酸 洗废水中含有大量的铁屑、泥渣、砂粒等无机颗粒及油类物质，所以经排污管 网收集的酸洗废水首先进入集水池进行预处理。
[0039] 沉沙池的主要作用是利用重力排砂原理从酸洗废水中分离比重较大的无机 颗粒，使后续处理的水泵及管道免受磨损和堵塞，并可有效缩小污泥处理构筑 物的容积。池底沉淀下来的泥渣应适时定期捞除。
[0040] 集水池的主要作用是调节水量，均化水质。
[0041] c)氧化中和处理：将步骤b)制得的预处理废水和步骤a)制得的沉淀 剂，用提升泵送至氧化中和池内进行中和反应，同时添加PAM溶液，制得具有 絮凝体的中和液；
[0042] d)预压处理：将步骤c)制得的具有絮凝体的中和液通过压滤机进行预 压处理，制得污泥和清澈的中和液；
[0043] e)一级中和处理：将步骤d)制得的中和液用提升泵送至一级中和池内进 行一次调节中和反应，同时自动监测添加PAM及氯化钙溶液，制得具有少量絮 凝体的一级中和液；由于酸洗废水中杂质多，含氟浓度高，
波动大，在采用石 灰溶液做沉淀剂，调整pH值，处理含氟废水的同时，加入氯化钙溶液作为去除 氟离子备用沉淀剂，使废水经处理后，可稳定达到国家的排放标准。CaCL2、 Ca(OH)2的投加浓度为750mg/L。
[0044] f)一级沉淀：将一级中和液通入一级斜管沉淀池中进行沉淀处理达到固液 分离，制得一级上清液，一级中和液的絮凝体沉降在一级斜管沉淀池6的底部 并对其利用污泥池进行收集，通过压滤制得污泥；酸洗废水中的F-生成不溶性 的CaF2，废水中镍、铬、铁生成氢氧化物沉淀而制得污泥；
[0045] g)二级中和处理：步骤f)的一级上清液自流至与一级斜管沉淀池相邻的 二级中和池7内，同时添加硫酸铝溶液和PAC进行而中和反应，制得具有絮凝 体的二级中和液；AL2(SO4)3的投加浓度为300mg/L。
[0046] f)二级沉淀：将二级中和液通入二级斜管沉淀池中进行沉淀处理，二级斜 管沉淀池8底部的二级污泥并对其利用污泥池进行收集，二级斜管沉淀池顶部 的二级上清液收集至回用池中；硫酸铝溶液和PAC通过pH计自动控制投加至 一级上清液，调节pH值到8，逐渐生成的ALF(OH)2及AL(OH)3和其它金属氢 氧化物絮凝体。
[0047] 具体的，所述污泥池中的一级污泥和二级污泥经污泥泵泵入压滤机9处理 使泥水分离，制得泥块和泥水。
[0048] 具体的，所述回用池中二级上清液用于不锈钢生产回用后经
反渗透过滤产 生浓水，所述泥块以及浓水利用退火炉中余热或加热对其进行离心喷雾干燥处 理，制得含铬、镍颗粒。回用池中回用水用于不锈钢管冲洗以及退火炉冷却回 用，在回用过程中，不断循环反复处理使用，会使回用水中的硝酸盐、总氮、 有机物等产生累加，此时，使用反渗透过滤设备对回用水进行过滤，过程中会 产生冲洗废水(浓水)；退火炉冷却
循环水不断
蒸发过程中，会逐渐浓缩硝酸盐 等物质，使其含量持续增高，通过过滤渗透后回用，
反冲洗过程中产生废水(浓 水)。该浓水和泥块利用退火炉中余热或加热对其进行离心喷雾干燥处理，使得 硝酸盐、总氮形成结晶，其中硝酸盐氮的含量为1.01×104mg/L，C0Dcr为7.16 ×103mg/L。
[0049] 其中离心喷雾干燥利用水平方向作高速旋转的圆盘给予浓水和泥块以离心 力，使其以高速甩出，形成
薄膜、细丝或液滴，由于空气的摩擦、阻碍、撕裂 的作用，随圆盘旋转产生的切向
加速度与
离心力产生的径向加速度，结果以一 合速度在圆盘上运动，其轨迹为一螺旋形，液体沿着此螺旋线自圆盘上抛出后， 就分散成很微小的液滴以平均速度沿着圆盘切径方向运动，同时液滴又受到地 心吸力而下落，由于喷洒出的微粒大小不同。因而它们飞行距离也就不同，因 此在不同的距离落下的微粒形成一个以
转轴中心对称的圆柱体。
[0050] 雾化微粒被导向一个可控
温度及气流的干燥室中，热空气会将微粒里的液体 蒸发掉。最后一步，将气流中的粉末通过分离器收集到一个容器中。
[0051] 具体的，所述步骤b的隔油处理和集水池中添加空气自然氧化除铁处理， 将空气中的氧气溶解到预处理废水中。集水池中布置曝气装置，将空气中的氧 气溶解到废水中，将废水中的二价铁首先氧化为三价铁，再经后续处理工序反 应沉淀而去除。隔油处理使一部分溶于清洗废水中细小油脂经曝气装置分离出 来，以便于收集
吸附油污，也可在隔油池上配吸油
棉吸附油污。
[0052] 一种不锈钢生产中酸洗废水的零排放处理设备，包括用于接收酸洗废水的 预处理机构、投料机构以及中和沉淀机构，所述预处理机构包括依次连接在一 起的隔油池1、沉淀池2和集水池3，所述投料机构包括用于制得上清石灰水的 提取组件以及分别用于盛放PAM、PAC、硫酸铝和氯化钙溶液的容置器4，所 述中和沉淀机构包括并排设置且连通氧化池、一级中和池5、一级沉淀池6、二 级中和池7和二级沉淀池8，所述提取组件以及盛放PAM、氯化钙溶液的容置 器4分别经输送泵与所述一级中和池5连接，所述用于盛放PAC、氯化钙溶液 的容置器4分别经输送泵与所述二级中和池7连接，所述一级沉淀池6和二级 沉淀池8的底部连接设置压滤机9的污泥池10，所述二级沉淀池8的顶部与回 用池11连接。一级沉淀池6和二级沉淀池8采用斜管沉淀池主要作用：延长絮 体上升路线，增大上升阻力，使其沉集于底部泥斗，便于污泥的集中排除。经 充分混凝反应形成大量矾花的废水经缓冲槽后进入斜管沉淀池进行固液分离。 根据“浅层沉降原理”，在沉淀池中加设蜂窝斜管，增大沉降面积，并改善沉降 过程中的水力条件，使污泥颗粒在稳定的
层流状态下沉降，从而达到沉降效率 高和容积利用率高的特点。再利用“自由沉降”原理，以达到延长絮体在池内 的上升路线及上升阻力的目的，从而将絮凝体收集于池底的泥斗中。底部泥斗 收集的污泥定期排放至污泥池10浓缩。最终沉淀池上清液流至回用池11回用。
[0053] 具体的，所述提取组件包括内置有搅拌叶片12的搅拌桶13，所述氧化池包 括与所述集水池3连接的第一氧化池14和第二氧化池15，所述搅拌桶13的上 部经输送泵与所述一级中和池5连接，所述搅拌桶13的下部经输送泵与所述第 一氧化池14和第二氧化池15连接，所述第一氧化池14和第二氧化池15与一 级中和池5连接。由于本处理系统主要药剂为生石灰，生石灰搅拌溶解后的残 渣较多，易堵塞泵及供药管道，首先将生石灰在搅拌桶13内搅拌均匀溶化，然 后用泵吸取石灰乳配药。
[0054] 具体的，所述第一氧化池14和第二氧化池15与第二压滤机16连接，所述 第二压滤机16与所述一级中和池5连接。
[0055] 具体的，所述集水池3包括用于收集预处理后酸洗废水的集水池体31和用 于输送空气的风机32，所述风机32的出风口与空气增压泵33连接，所述空气 增压泵33与储气罐34连接，所述储气罐34的出气口上连接有输送高压空气的 输气管35，所述输气管35上设有若干延伸至集水池体31内的支管36，所述支 管36的端部连接雾化曝气组件，所述集水池体31外设有用于输送酸洗废水的 循环抽水泵37，所述循环抽水泵37的进水口与所述集水池体31连接，其出水 口与所述雾化曝气组件连接，所述雾化曝气组件将酸洗废水与高压空气混合并 使其雾化。
[0056] 具体的，所述雾化曝气组件包括与所述支管36连通的曝气管座38以及设 置在所述曝气管座38上的雾化座39，所述曝气管座38内设有供高压空气进入 的曝气腔室310，所述雾化座39内设有混合雾化腔室311以及与所述混合腔室 连通的接口312，所述接口312经输水管313与所述循环抽水泵37连接，所述 曝气管座38内设有连通曝气腔室310与混合雾化腔室311的输气通道314，所 述曝气管座38上设有曝气喷嘴319，所述雾化座39上设有雾化喷嘴315。储气 罐34输出的高压空气一部分由输气通道314进入到混合雾化腔室311内，将从 接口312处输入的酸洗废水混合并雾化；另一部分则径直从曝气腔室10排往曝 气喷嘴315，高压空气在曝气喷嘴315上产生气泡，用于与酸洗废水混合。而雾 化完成后的酸洗废水则将氧气直接溶解，同时雾化后的酸洗废水也能够提高其 与气泡中氧的溶解效率。
[0057] 上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单 变换后的方案均属于本发明的保护范围。
