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废酸回收利用新工艺—冷冻结晶法

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   钢管生产企业在生产钢管的过程中,由于工艺要求,不可避免地产生清洗废水和废酸。一般情况下,每吨产品将产生清洗废水11吨,废酸0.3吨。清洗废水中主要污染物为COD和Fe2+;其浓度分别为350mg/L和300mg/L;废酸中主要成份为5%硫酸和300mg/L的FeSO4,如果该废水、废酸不处理直接外排于环境,将造成严重的环境污染和恶劣的社会影响。

  一、目前国内治理状况

  纵观我国钢管生产企业的污染治理,存在着以下情况:一是有的生产企业直接将废酸、废水排入周围环境,造成了严重污染,群众怨声载道;二是有的生产企业采用了比较简单的中和处理,但是由于废渣量大且不易脱水,极易产生二次污染,且运行成本太高,致使环保治理设施处于瘫痪或半瘫痪状态;三是采用了传统的蒸发浓缩法对废酸处理,但由于附产品质量较差,销路太窄,运行成本高,使这些环保治理设施运行也是举步艰难.

  二、蒸发浓缩工艺及缺点

  目前国内钢管生产企业对废酸的处理大部分都采用了蒸发浓缩结晶工艺,其原理是先用铁屑对废酸中硫酸进行中和,调整pH为7后,再用蒸气通过紫铜盘管对中和液进行蒸发浓缩,在蒸发过程中将消耗大量热能,当中和液浓缩达到一定浓度后,再进行冷却结晶,最后析出附产品FeSO4·7H2O。

  该工艺由于蒸发过程中,FeSO4·7H2O极易脱水生成难溶的一水硫酸亚铁,从而影响附产品的纯度。另外,结晶后产生的浓缩液含Fe2+浓度高达150克/升,需继续处理反复加热冷却,既会浪费能源导致成本剧增,又会造成附产品成本质量更差,但若直接排放将会严重污染环境,从而陷入两难境地。这种工艺既浪费了铁屑和硫酸资源,又大量消耗蒸气能源,增加运行成本,且易生产二次污染,更头痛的是此工艺处理废酸的能力低下,附产品质量低,附产品销售难度大。其运行结果是处理废酸越多亏损越大,企业只能是消极被动治理废酸。

  三、废酸回收利用新工艺——冷冻结晶法

  要实现废酸装置优先,必须突破三个工艺关键。其一,要保证再生酸的质量,即必须确保再生酸Fe2+含量低于50g/L,H2SO4含量在20%左右,这样才能将酸洗车间酸洗钢管的工艺要求;其二,要保证附产品FeSO4质量提高,才能扩开市场销售渠道;其三,要保证酸洗车间和废酸治理水量平衡。三个难点任何一点未解决,都将使整个系统陷入失败。

  重庆某钢管有限公司是一家年产量达6万吨的钢管生产企业,该公司将原废酸治理设施的蒸发浓缩工艺改造为冷冻结晶法新工艺,新工艺主要原理是根据废酸中的FeSO4在高硫酸酸度和低温度的情况下其溶解度将下降的特点,对废酸中的FeSO4进行分离,生产出无水FeSO4附产品和再生酸,从而达到变废为宝的目的。其具体工艺为酸洗槽产生的废酸液由耐酸泵通过ABS管道输送至废储酸池内,经沉淀除去杂质后用耐酸泵输至配酸池,加入新酸配酸至浓度20%左右,用泵将酸液抽至冷却结晶罐内进行搅拌培养晶粒,当晶体成熟后,再输送至离心机进行固液分离,分离出的FeSO4颗粒包装出售,酸液自流进入再生酸池,供生产循环使用。

  四、运行效果

  该新工艺经重庆某钢管有限公司实施及运行表明:

  ①分离出的再生酸的浓度达到20%,其中Fe2+的含量低于50g/L;

  ②分离也的FeSO4纯度从92%提高到95%;

  ③再生酸用泵循环回收至酸洗工艺再酸洗,达到水量平衡,真正实现了封闭式大循环。

  五、经济效益及社会效益

  该新工艺实施后,可实现显著的经济效益和社会效益。

  ①每年可节约硫酸2500吨,价值10万元;

  ②省去了用于中和硫酸的铁屑,每年可节约6万元;

  ③可以节约能源24万元;

  ④新工艺运行费用低且附产品质量好,售价高。旧工艺每生产1吨附产品硫酸亚铁成本至少400元/吨,售价约为250元/吨(各地售价约有差异),而新工艺每生产1吨附产品硫酸亚铁成本为200元/吨,而售价可达400-600元/吨。按每处理3吨废酸生产1吨硫酸亚铁计算,新工艺每处理1吨废酸可赢利200元,而旧工艺处理1吨废酸要亏50元。以每年产生废酸1万吨企业为例,若采用新工艺替代旧工艺可节约200万元/年,新工艺投资250万元左右,1-2年即可收回投资。

  ⑤新工艺实施后,其附产品将形成一个新的产业,需安排几十个就业岗位,具有显著的社会效益。

  六、结论

  钢管生产企业废酸回收利用新工艺,技术上在国内具有先进性,该工艺的实施可实现企业生产的封闭大循环,达到全治理零排放,且无二次污染。该新工艺的实施,提高了附产品的纯度,从而使销售价格提高,产品用途拓宽,产品销路畅顺,经济收益明显增加,同时,将给企业带来新的产业支点,实现变废为宝的目的。

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