高含铁废酸液处置工程实例

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　　摘要：某煤业有限公司清洗锅炉产生的废液中含有大量的铁离子与H+，具有腐蚀性危险特性，属于危险废物。本工程实例利用酸碱中和及氧化絮凝沉淀的原理，消除了该废酸液的腐蚀性危险特性，同时降低了废酸液中的铁离子以及废酸液的色度、浊度，为后续的深度治理提供了便利。对高含铁废酸液的治理有一定的借鉴意义。
　　关键词：高含铁废酸液;危险废物;酸碱中和;工程实例
　　中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）02-00-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.011
　　Abstract： The waste liquid from boiler cleaning in a coal industry Co.， Ltd. contains a lot of iron ions and H +，which is corrosive and hazardous， and belongs to hazardous waste.In this project，the principle of acid-base neutralization and oxidation flocculation sedimentation is used to eliminate the corrosive hazardous characteristics of the waste acid solution，reduce the iron ion in the waste acid solution and the chroma and turbidity of the waste acid solution，and provide convenience for the follow-up deep treatment. It can be used for reference in the treatment of waste acid with high iron content.
　　Key words：Waste acid with high iron content;Hazardous waste;Acid alkali neutralization;Engineering example
　　某煤业有限公司为消除锅炉及瓦斯抽放泵内凝结水垢，分别对锅炉及瓦斯抽放泵进行清洗，清洗产生的废酸液收集后置于铁质废液槽内，暂存于锅炉房及瓦斯抽放泵站旁边的空场地中，槽体直接置于水泥硬化地面上，表面被铁锈覆盖，槽内盛装废液均呈绿色，具有强烈刺鼻的酸味，废液总量约为35m3。
　　1 工程概况
　　在锅炉受热蒸发过程中，其中的胶体物质发生沉积形成污垢，同时水中的钙、镁等离子的盐类因蒸发浓缩达到过饱和状态，以晶体形式析出沉积在锅炉内表面，形成致密坚硬的水垢。而水中的溶解氧也会对锅炉内表面金属发生腐蚀而形成一定量的锈蚀物。这些水垢及锈蚀物一旦形成，会增加锅炉热损失、燃料消耗，导致锅炉热效率降低，缩短锅炉使用寿命。
　　瓦斯抽放泵循環水中某些溶解性气体和难溶解的盐类及氧化物的理化性质发生改变，导致叶轮及泵壳内部的金属表面聚积附着大量钙、镁化合物形成的水垢。水垢形成后将导致瓦斯抽采泵内循环水量减少，绝对吸入压强变小，实际工作效率降低;另一方面，由于结垢严重，导致瓦斯抽采泵的运行负荷增加，开机电流大幅上升，引发跳闸和线路烧毁，影响生产装置正常运行;与此同时，井下煤层的瓦斯无法及时抽出，为煤矿的安全生产埋下隐患[1-5]。
　　1.1 废酸液现状
　　该公司对锅炉和瓦斯抽放泵清洗主要分为水冲洗、酸洗、酸洗后水冲洗三个工序。因此，锅炉和瓦斯抽放泵清洗产生的高含铁废酸液主要包括冲洗废水、酸洗废水、酸洗后冲洗废水。酸洗采用水、盐酸配置成酸洗药剂。清洗废液中除水外的主要成分为Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+、Cl-、H+、SO42-和 PO43-，其中主要污染因子为H+偏高引起的强腐蚀性。同时，由于采用酸洗工艺清洗，而且废酸液暂存于铁制容器中，故废酸液中还有大量的铁离子。
　　厂区内残存高含铁废酸液共计35m3，分别盛装在4个铁质废液槽中。各槽内盛装废液的具体情况见表1。
　　储存高含铁废酸液的4个槽体直接置于地面上，表面被铁锈覆盖，槽内盛装废酸液呈黄绿色，具有强烈刺鼻的酸味。
　　1.2 废酸液污染特性分析与确认
　　锅炉和瓦斯抽放泵酸洗时采用水、盐酸配置成酸洗药剂进行清洗。清洗高含铁废酸液主要成分为Ca2+、Mg2+、Fe3+、 Fe2+、Cl-、H+、SO42-和 PO43-。结合废酸液污染特性分析，初步判定该废液的污染因子为重金属污染和H+偏高引起的强腐蚀性，通过废酸液样品采集和检测，对其污染特性进行确认。
　　结合废液污染特性分析结果，确定采集废液实验室检测指标为重金属和pH，检测方法为GB/T1555.1-1995～GB/T1555.12-1995。
　　检测结果显示，本次采集4个废液样品重金属含量均未超标，pH部分样品超过标准值。其中，除3号样品外，pH 值均小于2。由表2可知，1号、2号、4号样品具有强腐蚀性。
　　结合检测结果可知，1、2、4号废液为酸性危险废物废液，危险特性为腐蚀性。同时废酸液中铁离子含量较高。
　　1.3 工作目标确定
　　根据《国家危险废物名录》，该废液属于危险废物，废物类别为HW34废酸，废物代码为900-300-34，使用酸清洗产生的高含铁废酸液，危险特性为腐蚀性。该废酸液暂存于空地中，存在极大的安全隐患和较高的环境风险。根据生态环境部部长信箱《关于废酸废碱危险废物可否纳入企业污水处理系统的回复》（2019年3月21日），“公司生产的废酸、废碱可按有关规定自行处理处置”。根据《危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别GB 5085.1-2007》：按照GB/T1555.12-1995的规定制备的浸出液，pH≥12.5或者pH≤2.0的固体废物属于危险废物。因此本次工作目标为将废酸液pH调节至2～12.5，消除其腐蚀性的危险特性。 　　2 处理工艺确定
　　2.1 药剂选择
　　根据文献调研结果，目前废酸液的主要处理方法包括焙烧法、膜分离法、萃取法、化学中和法等。在工程实践应用中，对于普通的无機废酸液，多采用化学中和法。该方法稳定、可靠，且成本较低、处理过程易控制。常采用的药剂包括氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠等。这几种药剂的各项指标对比见表3。
　　由于废酸液存在大量Fe2+、Fe3+，严重影响废酸液的色度及浊度，因此在调节pH的过程中，同时尽可能地去除铁离子。氧化絮凝沉淀法是去除水中铁离子的有效方法。研究表明，在pH达到2.81时，Fe3+沉淀完全，当pH达到6.34时，Fe2+开始沉淀pH达到8.34时，Fe2+沉淀完全，如表4所示。
　　2.2 小试实验
　　为确定处理药剂的具体投加量，需进行小试实验。从1号、2号、3号和4号槽体内分别取废酸液200mL，先向废酸液样品中逐渐添加氢氧化钙至废酸液呈中性，添加过程中用pH计监测废酸液酸度的变化，并记录氢氧化钙的添加量。若添加过程中废酸液颜色变为绿色，则向废酸液中添加双氧水至溶液呈红褐色，记录双氧水的添加量。
　　根据小试实验结果，确定各废酸液槽内投加氢氧化钙和双氧水的用量，如表5 所示。
　　3 工程实施及处置效果评价
　　根据小试实验结果，分别先向各槽内投加双氧水，使废液中的Fe2+转化为Fe3+，再向其中投加氢氧化钙，中和H+，并使Fe3+沉淀，从而达到除酸、脱色、降浊的目的。
　　为了便于物料投加和搅拌，将2号废液槽（以下简称2号槽大）内的部分废液导入小槽（以下简称2号槽小）中进行处置。2号槽大废液槽中投加氢氧化钙160kg，双氧水55L;2号槽小废液槽中投加氢氧化钙185kg，双氧水95L。
　　处置完成后，将处理后的废酸液取样送往实验室检测，对废酸液处置效果进行评价。检测指标为pH，检测方法为《固体废物 腐蚀性测定 玻璃电极法》（GB/T1555.12-1995）。检测结果见表6。
　　根据实验室分析检测结果可知，该废酸液pH范围在6.37～7.65，达到消除其腐蚀性危险特性的工作目的。
　　4 结语
　　本工程实例利用酸碱中和及氧化絮凝沉淀的原理，消除了该高含铁废酸液的腐蚀性危险特性，同时降低了废酸液中的铁离子以及废酸液的色度、浊度，为后续的深度治理提供了便利。对高含铁废酸液的治理有一定的借鉴意义。
　　参考文献
　　[1]任飞，王延军.发电厂锅炉化学清洗废水处理及回收利用[J].清洗世界，2019，35（05）：4-5.
　　[2]赵旋戈，郑朋刚.发电厂锅炉化学清洗废水处理及回收利用探讨[J].山东工业技术，2019（05）：194.
　　[3]张贵泉，李佳，文慧峰，姚建涛，龙国军.电站锅炉有机酸清洗废液处理技术研究进展[J].工业水处理，2017，37（10）：11-15.
　　[4]张强.锅炉水垢及水处理技术的研究[J].科技创新与应用，2016（13）：138.
　　[5]林宇铃.工业锅炉水垢的形成、危害及处理方法[J].装备制造技术，2014（08）：131-133.
　　收稿日期：2020-01-01
　　作者简介：李雄（1981-），男，汉族，本科学历，工程师，副总经理，研究方向为环保技术和制药生产等。
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