用酸洗废液处理制革废水的工艺研究

　　河北省辛集中学384班  郑  谋  刘思扬  刘  霖

　　辅导老师 杨少辉

　　我们的家乡河北省辛集市，是我国闻名的皮革生产基地。2007年生产革皮3500万张，产值38.8亿元，销售收入37亿元，完成税收7948万元，出口创汇5500万美元。我们为家乡取得的成绩感到骄傲。制革业在带来经济效益的同时，存在两个严重的限制因素：一是大量耗水和排放废水。辛集市制革行业年耗水达到几百万吨。二是较高的污水治理成本，增加了企业的生产成本，降低了企业的效益，也削弱了制革行业的竞争能力，且随着环保标准的提高，治理费用有逐步增加的趋势。根据我们的调查，制革厂排放出的废水成分复杂，色度深，耗氧量高，悬浮物多，并含有硫化物和铬等有害物质。这样废水不但污染了家乡的水环境，同时也使本来水资源就非常紧缺的问题变得更加严重。我们的制革业必须破解上述两个难题，从而使我们萌生了为家乡的环境保护和皮革业的可持续发展做点事的想法。于是，我们一起利用节假日对制革区进行了调查研究。

　　通过调研，我们了解到目前辛集市制革区污水处理厂采用的是以下污水处理工艺：

　　排放的废水首先经过格栅去除大的漂浮物及杂质后进入集水井，然后用泵打入预沉池，在预沉池中沉淀分离颗粒较大的悬浮杂质后进入调节池均衡水质水量，然后用泵将调节池的污水打入混凝反应池，同时向反应混凝池投加一定量的聚铁+聚丙烯酰胺，经充分混和反应后进入混凝沉淀池，沉淀分离悬浮物及胶体杂质后，混凝池出水进入生化处理系统，在活性污泥微生物种群的作用下进一步分解有机污染物，最后经沉淀池沉淀分离污泥后，二级沉淀池出水达到《污水综合排放标准》中的二级标准。最后排到辛集市污水处理中心再处理后排放。

　　调研中发现，虽然现行污水处理工艺运行稳定，污水可达标排放，但是污水处理成本较高，主要成本项目为电费、药剂费。对于电费，该厂已采用大量节电工艺来降低电费的成本，比如加强管理、采用变频设备等。药剂主要是物化处理过程中使用的聚合硫酸铁，该药剂费用在污水治理成本中占较大的比重。较高的污水治理成本，增加了企业的生产成本，减少了企业的效益，也削弱了制革行业的竞争能力。

　　能否以现有处理工艺为基础，降低处理费用，提高行业的持续发展能力呢？带着这些问题，在老师的帮助下，通过请教专家及查阅资料得知，在混凝处理工艺中使用聚合硫酸铁的目的就是利用药剂中的铁离子来除去污水中的硫化物和悬浮物，同时利用药剂的偏酸性来中和污水的碱性，以达到中性，并利用聚铁的絮凝性能使悬浮物沉淀下来。通过实地调查研究，制革区附近有六家钢管生产企业，采用盐酸来对钢材进行酸洗除锈，除锈过程中会产生大量酸洗废液，主要成分为FeCl2及残余的盐酸。从钢管生产企业的角度看废酸也是需要排放的污染物，而且治理难度较大，治理成本高。而从制革废水治理的角度看FeCl2中的Fe2+和污水中的S2-反应可以生成FeS沉淀，其余的Fe2+再和污水中的OH-反应生成Fe(OH)2沉淀，同样可以达到去除硫化物和悬浮物的目的。是不是可以利用酸洗废液来代替聚合硫酸铁治理污水实现以废治废呢？我们开始了以废盐酸加铁屑替代聚合硫酸铁作为混凝剂，进行混凝沉淀小试的实验，然后将小试结果应用于实际废水处理工艺中，取得了满意的结果。

　　在老师的帮助下，经过近一年的反复实验，我们确定了利用酸洗废液处理制革污水的最佳方案，预处理效果达到了与使用聚合硫酸铁同样的要求，处理后的废水达到了水处理中心进水标准(辛集市制革区污水处理厂排放的废水要经城市处理中心再处理)。但是聚合硫酸铁(液体)的市场价格为600元/吨，而酸洗废液的成本仅为100元/吨，这就使得处理污水吨药剂成本从1.8元降为0.3元，以辛集市制革区每年处理500万吨污水计算，每年可节约处理费用750万元，大大降低了污水处理成本，减轻了企业的负担，保证了污水处理厂正常运行，同时减轻了钢管企业的负担，降低了环境污染，实现了以废制废的环保理念，达到了经济效益、环境效益和社会效益的共赢，我们认为该工艺方案具有较好的推广价值。

　　第24届全国青少年科技创新大赛一等奖