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【摘 要】随着2015年1月1日“史上最严”环保法的施行及国家环境保护各项法律法规的完善健全，国内众多压力容器制造工厂产生的酸洗废水的处理问题也日益凸显，对该类酸洗废水的产生及重金属离子处理工艺优化方案的选择尤为重要。
【关键词】环境保护；压力容器制造；酸洗废水；重金属离子；工艺优化
引言
近年来，国内外各类重金属污染事件层出不穷，“癌症村”的大肆曝光，对于重金属污染的灾难性已经给全人类敲响了警钟。而随着世界经济的大发展，目前国内已有将近6000家压力容器制造厂家，每年生产的压力容器类产品销往国内外，为全球的石油、石化、煤化工、冶金等行业产品的制造奠定了坚实的基础。特别是不锈钢、哈氏合金等各类特种材料广泛应用于压力容器产品上，其制造过程中不可避免地出现了酸洗钝化工序，由此带来的酸洗废水大量产生，重金属离子（铬、镍等第一类污染物）所造成的环境污染问题越来越严峻，若不采取有效治理，将对周围环境造成严重污染。
现以江苏省南京市某压力容器制造工厂的实际情况，结合本人多年来从事污水处理工程设计、施工的经验及研究成果进行针对性地阐述。
一、酸洗废水的产生
目前，压力容器生产制造需要进行酸洗钝化工序，主要包括以下两种类型：其一是对部分已生锈的碳钢材质部件需要用酸进行表面清洗钝化处理，其二是对不锈钢、钛材、哈氏合金等特材设备、工件进行酸洗表面处理，以去除表面油污。在客户没有特殊要求的情况下，一般所使用的酸是盐酸、硝酸。
在实际操作过程中，对于小工件采用酸洗槽浸泡方式，对于较大设备、管道外表面，则采用喷壶喷洒作业，焊缝刷涂酸洗膏液进行酸洗。工件在酸洗后需用清水冲洗，产生了清洗废水；喷洒作业时淋落下的酸液及清洗废水由专用酸洗废水槽收集。
二、酸洗废水的预期处理及排放要求
该工厂原建造有一酸碱中和装置，通过中和反应至废水的PH值呈中性即视为处理合格，随后泵入污水管网排放。工厂领导高度重视环境保护工作，决定新建一套酸洗废水处理设施，在酸碱中和的基础上，对重金属离子予以处置，以期达到国家的相关标准要求。
根据工厂提供的水质水量、处理要求等信息及同类项目监测数据显示：废水产生量约为1350t/a，废水中主要污染因子包括酸、总铬50mg/L、总镍60mg/L、COD300mg/L、SS200mg/L、石油类20mg/L。新建的中和沉淀设施处理达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）中再生水用作洗涤用水的水质标准及《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中表1标准后回用于酸洗后的冲洗工序，循环几次回用后由于盐分的积累，不再适合回用，再经厂内污水预处理设施处理达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中表1标准（其中第一类污染物在车间处理设施出水口达标）和开发区污水处理厂接管标准，定期接管排入开发区污水处理厂集中处理，排放量约540t/a，则合计酸洗废水回用量约810t/a；其余各类废水（如试压废水、地面冲洗水、生活污水、初期雨水）则依托原预处理装置处理后达开发区污水处理厂接管标准，接管排入开发区污水处理厂集中处理，达到排放标准后排入长江。
三、酸洗废水预处理工艺及建造要点
对酸洗工序在酸洗后用清水冲洗工件而产生的清洗废水，喷洒作业时淋落下的酸液，新建处理能力为5m3/h的“中和沉淀处理设施”对这些不定期产生的废水进行针对性处理。
酸洗工序产生的废水，自流或由专用酸洗废水槽收集后进入废水调节池，使废水静置、均质。当废水收集池中的液位已达高位浮球时，启动污水提升泵泵入中和反应池。中和反应池前端加入碱性物质，充分搅拌，进行PH调节，直至PH≥8。后端加入混凝剂、絮凝剂，充分搅拌，进行混凝、絮凝反应。中和反应池出水自流入沉淀池，上清液流至清水储池，供车间部分回用于酸洗后的冲洗工序，形成的沉淀以泥渣形式分离，由污泥泵泵入污泥池。
此外，酸洗废水处理设施的所有管道铺设为明管，便于及时发现管道破损造成的酸洗废水泄露；酸洗废水收集池及处理水池的建造材料选用花岗岩或其他专用防腐防渗材料，使其具备防腐防渗的能力；酸洗工序中严格控制酸洗废水的收集，避免跑冒滴漏造成的环境污染。
四、酸洗废水处理原理
酸洗废水集中处理系统采用收集、贮存，并根据废水水质、水量及变化幅度和处理后水质要求，确定最佳处理工艺。优先采取综合治理的原则。
（一）多种金属离子混合废水处理原理、反应条件
含多种金属离子混合废水通常采用加碱中和沉淀法，并考虑PH 值控制条件和金属离子共存时相互作用的影响，各种金属离子去除的最佳PH 值，列表如下：
通常采用NaOH、Ca（OH）2为中和剂。多种金属离子共存时相互作用影响下，最佳PH值的掌握，在调试过程中以出水各项重金属指标达标为前提，以加药量最少为原则来确定。因Ca（OH）2投加会造成巨大污泥量，碱性物质采用NaOH。
（二）含铬废水处理原理、反应条件
在含有Cr6+废水中投加硫酸，将PH控制在2～3，然后投加还原剂焦亚硫酸钠进行氧化还原反应，将六价铬还原成三价铬，然后进行中和沉淀。
（三）深度处理系统工艺选择
深度处理水源为废水处理站前级废水处理出水，其水质表现为浊度大、金属离子含量高等特点，将这部分水处理后达到回用水标准，须进行深度处理，考虑到系统水的自动化程度、去除效果及对环境的二次污染等因素，最佳的处理工艺就是采用膜法深度处理工艺，为保证反渗透工艺的长期稳定可靠运行，须对源水进行预处理，使进入反渗透系统的水质符合反渗透膜元件的进水水质条件。预处理的措施，则采用中空纤维超滤膜降低浊度及悬浮物。
（1）超滤装置废水处理原理。超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构，超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。过滤过程主要是在膜两侧压力差推动下进行的筛孔分离过程，使用压力通常为0.03～0.6Mpa，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓缩；溶液中的胶体、蛋白质、大分子、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。超滤系统采用错流方式自动运行，通过气动阀的转换，实现超滤的运行、正洗、反洗、在线加药等自动工作程序。 （2）反渗透装置废水处理原理。反渗透技术是一种先进的膜分离技术。这种技术是使欲分离的溶液的某些成份在压力的作用下，透过一种具有选择透过性的半透膜——反渗透膜，在膜的低压侧收集透过物，而在膜的高压侧则为被阻留的其它成分的浓溶液。它是一种节能、高效、无污染和实用性强的高新技术。水通过一种半透膜进入一种溶液或从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然流动称作渗透。这种对水或溶液具有选择透过性的膜称之为半透膜。但是在浓溶液一边加上适当的压力则可使渗透停止，当稀溶液向浓溶液的渗透停止时的压力称为渗透压。反渗透则是在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的水压到半透膜的另一边，这和自然界的正常渗透过程相反，因此称为反渗透，这种特制的半透膜称为反渗透膜。反渗透装置膜元件选用抗污染型膜元件，数量为6支，膜容器采用玻璃钢材质，每支容器内装2支膜元件，共3支，膜容器按1：1：1排列。反渗透装置的回收率、脱盐率及使用寿命取决于水源的水质，盲目地提高回收率将直接导致膜元件的提前衰老和污堵的可能性，考虑到整套系统的长期稳定运行、减少膜元件的更换次数，设计时确定的反渗透水的利用率为60～70%。
五、废水处理系统工艺设计流程
（一）废水处理流程
在过滤器出口设置电导在线监测，当盐分过高时，进入深度处理流程。
（二）废水深度处理流程
（三）主要流程说明
（1）过滤处理
当中间水池中的液位已达高位浮球时，启动过滤水泵将水提升进入过滤器，
过滤器出水流入清水池后再排放，当过滤器需要反洗时，冲洗水泵从清水池中用水来进行冲洗，冲洗的废液回流入废水收集池。
（2）深度处理系统
超滤装置采用错流运行方式，并在运行过程中进行在线不间断清洗，以维持超滤膜的水通量，清洗排出水返回至废水调节池；
反渗透在运行过程中为错流产水形式，在运行的同时将会有一部分浓水排出，排出水返回至废水调节池。
六、调试及运行效果
酸洗废水处理设施建成后，经过4个月的运行调试，其主要污染物去除实际效果如下：（表1）
结语
该酸洗废水处理设施自运行以来，其COD去除率基本稳定在80%以上，SS去除率在80%～85%，石油类去除率在70%～75%，总铬、总镍去除率可达99.9%，酸洗废水具有良好的处理效果，经处理后的废水中的COD、SS、石油类、总铬、总镍均能够满足《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）中再生水用作洗涤用水的水质标准及《污水综合排放标准》GB8978-1996）中表1标准。
参考文献：
[1]邹家庆.工业废水处理技术.化学工业出版社，2012.8；
[2]潘涛 李安峰 杜兵.环境工程技术手册—废水污染控制技术手册.化学工业出版社，2013.1；
[3]城市污水再生利用 工业用水水质 GB/T19923-2005；
[4]潘涛 田刚.废水处理工程技术手册.化学工业出版社，2013.4；
[5]室外排水设计规范GB50014-2006有关规定；
[6]郑祥 魏源送.中国水处理行业可持续发展战略研究报告（膜工业卷）.中国人民大学出版社，2013.9.
【关键词】环境保护；压力容器制造；酸洗废水；重金属离子；工艺优化
引言
近年来，国内外各类重金属污染事件层出不穷，“癌症村”的大肆曝光，对于重金属污染的灾难性已经给全人类敲响了警钟。而随着世界经济的大发展，目前国内已有将近6000家压力容器制造厂家，每年生产的压力容器类产品销往国内外，为全球的石油、石化、煤化工、冶金等行业产品的制造奠定了坚实的基础。特别是不锈钢、哈氏合金等各类特种材料广泛应用于压力容器产品上，其制造过程中不可避免地出现了酸洗钝化工序，由此带来的酸洗废水大量产生，重金属离子（铬、镍等第一类污染物）所造成的环境污染问题越来越严峻，若不采取有效治理，将对周围环境造成严重污染。
现以江苏省南京市某压力容器制造工厂的实际情况，结合本人多年来从事污水处理工程设计、施工的经验及研究成果进行针对性地阐述。
一、酸洗废水的产生
目前，压力容器生产制造需要进行酸洗钝化工序，主要包括以下两种类型：其一是对部分已生锈的碳钢材质部件需要用酸进行表面清洗钝化处理，其二是对不锈钢、钛材、哈氏合金等特材设备、工件进行酸洗表面处理，以去除表面油污。在客户没有特殊要求的情况下，一般所使用的酸是盐酸、硝酸。
在实际操作过程中，对于小工件采用酸洗槽浸泡方式，对于较大设备、管道外表面，则采用喷壶喷洒作业，焊缝刷涂酸洗膏液进行酸洗。工件在酸洗后需用清水冲洗，产生了清洗废水；喷洒作业时淋落下的酸液及清洗废水由专用酸洗废水槽收集。
二、酸洗废水的预期处理及排放要求
该工厂原建造有一酸碱中和装置，通过中和反应至废水的PH值呈中性即视为处理合格，随后泵入污水管网排放。工厂领导高度重视环境保护工作，决定新建一套酸洗废水处理设施，在酸碱中和的基础上，对重金属离子予以处置，以期达到国家的相关标准要求。
根据工厂提供的水质水量、处理要求等信息及同类项目监测数据显示：废水产生量约为1350t/a，废水中主要污染因子包括酸、总铬50mg/L、总镍60mg/L、COD300mg/L、SS200mg/L、石油类20mg/L。新建的中和沉淀设施处理达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）中再生水用作洗涤用水的水质标准及《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中表1标准后回用于酸洗后的冲洗工序，循环几次回用后由于盐分的积累，不再适合回用，再经厂内污水预处理设施处理达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中表1标准（其中第一类污染物在车间处理设施出水口达标）和开发区污水处理厂接管标准，定期接管排入开发区污水处理厂集中处理，排放量约540t/a，则合计酸洗废水回用量约810t/a；其余各类废水（如试压废水、地面冲洗水、生活污水、初期雨水）则依托原预处理装置处理后达开发区污水处理厂接管标准，接管排入开发区污水处理厂集中处理，达到排放标准后排入长江。
三、酸洗废水预处理工艺及建造要点
对酸洗工序在酸洗后用清水冲洗工件而产生的清洗废水，喷洒作业时淋落下的酸液，新建处理能力为5m3/h的“中和沉淀处理设施”对这些不定期产生的废水进行针对性处理。
酸洗工序产生的废水，自流或由专用酸洗废水槽收集后进入废水调节池，使废水静置、均质。当废水收集池中的液位已达高位浮球时，启动污水提升泵泵入中和反应池。中和反应池前端加入碱性物质，充分搅拌，进行PH调节，直至PH≥8。后端加入混凝剂、絮凝剂，充分搅拌，进行混凝、絮凝反应。中和反应池出水自流入沉淀池，上清液流至清水储池，供车间部分回用于酸洗后的冲洗工序，形成的沉淀以泥渣形式分离，由污泥泵泵入污泥池。
此外，酸洗废水处理设施的所有管道铺设为明管，便于及时发现管道破损造成的酸洗废水泄露；酸洗废水收集池及处理水池的建造材料选用花岗岩或其他专用防腐防渗材料，使其具备防腐防渗的能力；酸洗工序中严格控制酸洗废水的收集，避免跑冒滴漏造成的环境污染。
四、酸洗废水处理原理
酸洗废水集中处理系统采用收集、贮存，并根据废水水质、水量及变化幅度和处理后水质要求，确定最佳处理工艺。优先采取综合治理的原则。
（一）多种金属离子混合废水处理原理、反应条件
含多种金属离子混合废水通常采用加碱中和沉淀法，并考虑PH 值控制条件和金属离子共存时相互作用的影响，各种金属离子去除的最佳PH 值，列表如下：
通常采用NaOH、Ca（OH）2为中和剂。多种金属离子共存时相互作用影响下，最佳PH值的掌握，在调试过程中以出水各项重金属指标达标为前提，以加药量最少为原则来确定。因Ca（OH）2投加会造成巨大污泥量，碱性物质采用NaOH。
（二）含铬废水处理原理、反应条件
在含有Cr6+废水中投加硫酸，将PH控制在2～3，然后投加还原剂焦亚硫酸钠进行氧化还原反应，将六价铬还原成三价铬，然后进行中和沉淀。
（三）深度处理系统工艺选择
深度处理水源为废水处理站前级废水处理出水，其水质表现为浊度大、金属离子含量高等特点，将这部分水处理后达到回用水标准，须进行深度处理，考虑到系统水的自动化程度、去除效果及对环境的二次污染等因素，最佳的处理工艺就是采用膜法深度处理工艺，为保证反渗透工艺的长期稳定可靠运行，须对源水进行预处理，使进入反渗透系统的水质符合反渗透膜元件的进水水质条件。预处理的措施，则采用中空纤维超滤膜降低浊度及悬浮物。
（1）超滤装置废水处理原理。超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构，超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。过滤过程主要是在膜两侧压力差推动下进行的筛孔分离过程，使用压力通常为0.03～0.6Mpa，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓缩；溶液中的胶体、蛋白质、大分子、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。超滤系统采用错流方式自动运行，通过气动阀的转换，实现超滤的运行、正洗、反洗、在线加药等自动工作程序。 （2）反渗透装置废水处理原理。反渗透技术是一种先进的膜分离技术。这种技术是使欲分离的溶液的某些成份在压力的作用下，透过一种具有选择透过性的半透膜——反渗透膜，在膜的低压侧收集透过物，而在膜的高压侧则为被阻留的其它成分的浓溶液。它是一种节能、高效、无污染和实用性强的高新技术。水通过一种半透膜进入一种溶液或从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然流动称作渗透。这种对水或溶液具有选择透过性的膜称之为半透膜。但是在浓溶液一边加上适当的压力则可使渗透停止，当稀溶液向浓溶液的渗透停止时的压力称为渗透压。反渗透则是在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的水压到半透膜的另一边，这和自然界的正常渗透过程相反，因此称为反渗透，这种特制的半透膜称为反渗透膜。反渗透装置膜元件选用抗污染型膜元件，数量为6支，膜容器采用玻璃钢材质，每支容器内装2支膜元件，共3支，膜容器按1：1：1排列。反渗透装置的回收率、脱盐率及使用寿命取决于水源的水质，盲目地提高回收率将直接导致膜元件的提前衰老和污堵的可能性，考虑到整套系统的长期稳定运行、减少膜元件的更换次数，设计时确定的反渗透水的利用率为60～70%。
五、废水处理系统工艺设计流程
（一）废水处理流程
在过滤器出口设置电导在线监测，当盐分过高时，进入深度处理流程。
（二）废水深度处理流程
（三）主要流程说明
（1）过滤处理
当中间水池中的液位已达高位浮球时，启动过滤水泵将水提升进入过滤器，
过滤器出水流入清水池后再排放，当过滤器需要反洗时，冲洗水泵从清水池中用水来进行冲洗，冲洗的废液回流入废水收集池。
（2）深度处理系统
超滤装置采用错流运行方式，并在运行过程中进行在线不间断清洗，以维持超滤膜的水通量，清洗排出水返回至废水调节池；
反渗透在运行过程中为错流产水形式，在运行的同时将会有一部分浓水排出，排出水返回至废水调节池。
六、调试及运行效果
酸洗废水处理设施建成后，经过4个月的运行调试，其主要污染物去除实际效果如下：（表1）
结语
该酸洗废水处理设施自运行以来，其COD去除率基本稳定在80%以上，SS去除率在80%～85%，石油类去除率在70%～75%，总铬、总镍去除率可达99.9%，酸洗废水具有良好的处理效果，经处理后的废水中的COD、SS、石油类、总铬、总镍均能够满足《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）中再生水用作洗涤用水的水质标准及《污水综合排放标准》GB8978-1996）中表1标准。
参考文献：
[1]邹家庆.工业废水处理技术.化学工业出版社，2012.8；
[2]潘涛 李安峰 杜兵.环境工程技术手册—废水污染控制技术手册.化学工业出版社，2013.1；
[3]城市污水再生利用 工业用水水质 GB/T19923-2005；
[4]潘涛 田刚.废水处理工程技术手册.化学工业出版社，2013.4；
[5]室外排水设计规范GB50014-2006有关规定；
[6]郑祥 魏源送.中国水处理行业可持续发展战略研究报告（膜工业卷）.中国人民大学出版社，2013.9.