鋼簾線鹽酸廢水回用技術研究與應用

翟培云

（江蘇興達鋼簾線股份有限公司，江蘇泰州 225721）

鋼簾線鹽酸廢水回用技術研究與應用

翟培云

（江蘇興達鋼簾線股份有限公司，江蘇泰州 225721）

鋼簾線生產酸性廢水中氯離子含量高，難以回用。文章研究了鹽酸再生和中水回用技術，采用陰離子均相膜擴散滲析法處理鋼簾線鹽酸廢水，并將研究成果應用于江蘇興達鋼簾線股份有限公司九廠污水站的工程實踐。實踐表明，該廠鹽酸用量減少42%，中水回用率保持在80%以上，年節約經濟總值達到780萬元，取得了良好的經濟、社會效益。

鋼簾線廢水；鹽酸再生；中水回用

1 鹽酸廢水再生方法簡介

針對鋼簾線廢水處理，對濃鹽酸廢液進行再生利用是廢水實現中水回用的前提條件，實現節能、降耗、減污、增效的有效途徑。目前，大多數鋼簾線企業對廢水采用中和反應+混凝沉淀的工藝處理后直接排放[1]。該方法存在浪費鹽酸，堿、水消耗高，總體運行費用高等缺點。若將酸性廢水回用，會導致氯離子高度濃縮（10000ppm以上），嚴重影響生化處理效果。本文對濃鹽酸廢液進行再生利用的技術可行性進行研究，并進行了推廣應用。

現階段，國內外鹽酸再生方法包括陰離子均相膜擴散滲析法、噴霧焙燒法、陽離子交換樹脂法等，各有利弊[2]，詳見表1。

表1 鹽酸再生方法比較

鋼簾線生產工藝中盤條的表面處理和熱擴散后鋼絲表面處理均采用鹽酸酸洗去除鋼絲表面的氧化鐵。理論上當溫度為25℃-35℃和鹽酸濃度為15%-20%時，可達到較快的酸洗速度；酸洗液中適量的FeCl2可增強酸洗液的電化學能力，有利于加快酸洗速度，但含量超過4%-8%時，酸洗速度將逐漸減慢。隨著酸洗過程的進行，酸洗液中的鐵離子濃度不斷升高，而游離的鹽酸濃度相應降低，最終形成鹽酸酸洗廢液[3]。

擴散滲析膜是一種專門為處理酸而研制的陰離子交換膜，其內部結構與一般的陰離子交換膜不同，該膜既能使氫離子迅速通過而又能有效阻止其他陽離子通過，具有“分子篩作用”的功能，從而使酸和鹽分離。利用擴散滲析膜良好的透酸性和耐酸性，可將廢鹽酸酸洗液通過擴散滲析膜裝置，去除大部分鐵離子后回用至生產線。

綜合考慮運行費用、維護費用、酸回收率，擴散滲析法具有設備簡單、省勞力、耗電低等優點，酸回收率雖不及噴霧焙燒法回收率高，但滿足鋼簾線生產車間工藝需要，本文針對鋼簾線工業鹽酸再生項目選擇擴散滲析法進行研究。

2 鹽酸廢水回用工藝的設計及研究

2.1 鋼簾線廢水中水回用工藝流程

鋼簾線廢水的中水回用的前提條件是對廢水進行分水分治：低濃度清洗廢水通過超濾膜組合反滲透膜工藝處理，淡水回用至用水管網，濃水進入綜合池；高濃度鍍槽鹽酸廢液經再生后回用至車間，產生的廢液經物化處理后并入綜合池，通過生化處理排放（圖1）。

圖1 處理工藝流程圖

2.2 主要試驗設備及檢測方法

超濾機組1組；反滲透機組1組；鹽酸擴散滲析設備1組。

酸度：采用《水和廢水監測分析方法》（第四版）推薦的電位滴定法；

Fe2+含量：采用《水和廢水監測分析方法》（第四版）推薦的鄰菲羅啉分光光度法（HGT 3539-1990工業循環冷卻水中鐵含量的測定）；

Cl-含量：硝酸銀滴定法（GB11896—89）

鋼簾線成品率：依據GB/T11181-2003《子午線輪胎用鋼簾線》及BIAFA的《輪胎鋼簾線國際統一測試方法》對鋼簾線作常規檢驗和非常規檢驗后得出。

2.3 鹽酸再生應用中酸回收率及鐵去除率研究

鹽酸廢液經過擴散滲析再生后，殘液進入物化處理系統進行處理，再生酸回用至生產線。但由于再生酸的酸度受廢酸液濃度的限制，回用時需適量補充濃鹽酸，以滿足酸槽內酸液的要求，從而確保生產線的正常運行（圖2）。見表2。

表2 鹽酸再生系統檢測數據及回收率、去除率計算表

3 總結

3.1 生產線鹽酸再生后酸耗的變化

對實驗過程中鹽酸再生穩定運行1個月內的生產線每日鹽酸耗用量進行統計，與鹽酸再生運行之前的同一生產線鹽酸耗用量進行對比，對比數據見圖3。鹽酸再生前后鹽酸耗用量由之前的酸耗日均值1570kg/天降至850kg/天，酸耗降低為原來的54%。

圖3 鹽酸再生運行前后單條生產線每日鹽酸耗用量對比

圖2 鹽酸再生系統流程示意圖

再生酸中鐵離子的含量高低將直接影響生產的運行，因此采用擴散滲析法進行鹽酸再生技術應用的關鍵是控制再生酸中Fe2+的含量和鹽酸回收率之間的平衡。表2為鹽酸再生系統檢測數據及回收率、去除率情況。通過一段時間的研究，獲得了最佳的運行條件。廢鹽酸經擴散滲析器后，再生回收率可達到90%，運行時Fe2+含量小于15g/L，完全符合生產工藝要求，檢測數據

由于鹽酸再生后鹽酸排放量減小，廢水治理時中和廢液所需的NaOH用量同步減少，依照圖3數據計算，如不進行鹽酸再生中和鹽酸廢液NaOH用量為644kg/天，鹽酸再生后NaOH用量為349kg/天，NaOH使用量減少為原來的56%。

3.2 生產線鹽酸再生后對產品成品率的影響

依據GB/T11181-2003《子午線輪胎用鋼簾線》品質要求，鋼簾線必須經成品檢驗和驗收，生產線的鹽酸再生對鋼簾線成品率的影響是實際應用中必須考慮的要點。研究圍繞這對這個要點，通過對按照合理參數運行的鹽酸再生后生產線成品率跟蹤記錄，對比未運行鹽酸再生前的同一生產線。

由圖4中可以看出，在未進行鹽酸再生時，成品率維持在80.1%左右，在應用鹽酸再生后，成品率維持在80%左右，未出現明顯的變化，因而，穩定的鹽酸再生不會影響鋼簾線成品率。

圖4 鹽酸再生運行前后單條生產線成品率對比

研究表明，擴散滲析法鹽酸再生應用于鋼簾線生產后，并未對鋼簾線生產造成影響，成品率基本穩定不變，同時節約46%鹽酸酸耗和44%NaOH使用量，減低了生化進水氯離子量，使生化達到最佳的運行效果，保證了廢水的穩定達標排放。

3.3 鹽酸再生技術推廣應用情況

采用鋼簾線鹽酸酸洗廢水回用技術研究成果，興達鋼簾線九廠建成12條鋼簾線生產線的廢水中水回用和鹽酸再生系統。根據鋼簾線廢水水質，廢水分為酸洗廢水、含鋅廢水、銅磷廢水、剝殼廢水、濃酸廢液、磷酸廢液六類收集。低濃度廢水分別進行預曝氣-多級混凝沉淀預處理，再通過超濾-反滲透中水回用系統處理，高濃度鹽酸實現再生后，氯離子大量減少，系統運行以來取得效果顯著，終端排放水質穩定達到國家《電鍍污染物排放標準》 （GB21900-2008）表三標準。整套系統運行以來取得效果顯著，鹽酸用量減少42%，中水回用率保持在80%以上，年節約經濟總值達到780萬元（如表3所示）。與混合處理工藝相比，中水回用結合鹽酸再生新增投資約2000萬元（詳見表4），正常運行20個月可回收成本。

表3 江蘇興達鋼簾線股份有限公司九廠鹽酸廢水回用經濟效益分析表（表中“-”表示節約量；“+”表示增加量）

表4 興達九廠中水回用及鹽酸再生系統新增投資成本

4 展望

據中國橡膠工業協會骨架材料專業委員會的統計數據顯示，截止2010年末，鋼簾線的產能已達117.55萬噸，預計未來1-2年內產能將達到183萬噸以上。在未來2年內產生的2340萬噸/年廢水中濃鹽酸約10.8萬噸/年。若將濃鹽酸再生回用及中水處理系統推廣至國內整個鋼簾線行業，可節約用水量1552萬噸/年，約人民幣6829萬元；濃鹽酸使用量5.33萬噸/年，約人民幣4264萬元；氫氧化鈉使用量2.18萬噸/年，約人民幣6104萬元；經濟總值約人民幣1.72億/年。

[1]楊前明.電鍍廢水處理及回用工藝設計[J].材料保護,2001,34（6）:41-43.

[2]張海東,張秀鳳,孫金茂.廢鹽酸的再生利用[J].金屬制品,2008,34（4）:53-56.

[3]王天沖,初元璋.鋼簾線生產[M].北京:北京出版社,2004.

[4]沈越.擴散滲析-電滲析回收鹽酸酸洗廢水中的酸和鐵[J].環境保護與循環經濟,2011,31（5）:43-47.

RecyclingTechnologyoftheWastewaterfromSteelCordPicklingbyHydrochloricAcid:ResearchandApplication

ZHAI Pei-yun
（Jiangsu XINGDA Steel Tyre Cord Co.,LTD,Taizhou Jiangsu 225300,China）

Because of the high content of chloride ion,it is difficult to recycle the steel cord wastewater.The anion exchange membrane diffusion dialysis（AEMDD）has been employed to recover and reuse the wastewater from steel cord picklinGBy hydrochloric acid.Based the results of pilot scale test,the technology of wastewater recycling has been applied to the steel cord wastewater treatment in the ninth factory of Jiangsu Xingda Steel Tyre Cord Co.,LTD.indicated that,the usage of HCl cut down about 42%,the intermediate water reusage ratio reached 80%,and years worth at saving the economy was about￥7,800,000.So,it has achieved good economic and social benefits.

steel cord wastewater;hydrochloric acid recovery;water reuse

X79

B

1671-0142（2012）01-0060-03

翟培云（1964-）,男,江蘇興化人,工程師.

（責任編輯劉 紅）