钢帘线盐酸废水回用技术研究与应用

翟培云

（江苏兴达钢帘线股份有限公司，江苏泰州 225721）

钢帘线盐酸废水回用技术研究与应用

翟培云

（江苏兴达钢帘线股份有限公司，江苏泰州 225721）

钢帘线生产酸性废水中氯离子含量高，难以回用。文章研究了盐酸再生和中水回用技术，采用阴离子均相膜扩散渗析法处理钢帘线盐酸废水，并将研究成果应用于江苏兴达钢帘线股份有限公司九厂污水站的工程实践。实践表明，该厂盐酸用量减少42%，中水回用率保持在80%以上，年节约经济总值达到780万元，取得了良好的经济、社会效益。

钢帘线废水；盐酸再生；中水回用

1 盐酸废水再生方法简介

针对钢帘线废水处理，对浓盐酸废液进行再生利用是废水实现中水回用的前提条件，实现节能、降耗、减污、增效的有效途径。目前，大多数钢帘线企业对废水采用中和反应+混凝沉淀的工艺处理后直接排放[1]。该方法存在浪费盐酸，碱、水消耗高，总体运行费用高等缺点。若将酸性废水回用，会导致氯离子高度浓缩（10000ppm以上），严重影响生化处理效果。本文对浓盐酸废液进行再生利用的技术可行性进行研究，并进行了推广应用。

现阶段，国内外盐酸再生方法包括阴离子均相膜扩散渗析法、喷雾焙烧法、阳离子交换树脂法等，各有利弊[2]，详见表1。

表1 盐酸再生方法比较

钢帘线生产工艺中盘条的表面处理和热扩散后钢丝表面处理均采用盐酸酸洗去除钢丝表面的氧化铁。理论上当温度为25℃-35℃和盐酸浓度为15%-20%时，可达到较快的酸洗速度；酸洗液中适量的FeCl2可增强酸洗液的电化学能力，有利于加快酸洗速度，但含量超过4%-8%时，酸洗速度将逐渐减慢。随着酸洗过程的进行，酸洗液中的铁离子浓度不断升高，而游离的盐酸浓度相应降低，最终形成盐酸酸洗废液[3]。

扩散渗析膜是一种专门为处理酸而研制的阴离子交换膜，其内部结构与一般的阴离子交换膜不同，该膜既能使氢离子迅速通过而又能有效阻止其他阳离子通过，具有“分子筛作用”的功能，从而使酸和盐分离。利用扩散渗析膜良好的透酸性和耐酸性，可将废盐酸酸洗液通过扩散渗析膜装置，去除大部分铁离子后回用至生产线。

综合考虑运行费用、维护费用、酸回收率，扩散渗析法具有设备简单、省劳力、耗电低等优点，酸回收率虽不及喷雾焙烧法回收率高，但满足钢帘线生产车间工艺需要，本文针对钢帘线工业盐酸再生项目选择扩散渗析法进行研究。

2 盐酸废水回用工艺的设计及研究

2.1 钢帘线废水中水回用工艺流程

钢帘线废水的中水回用的前提条件是对废水进行分水分治：低浓度清洗废水通过超滤膜组合反渗透膜工艺处理，淡水回用至用水管网，浓水进入综合池；高浓度镀槽盐酸废液经再生后回用至车间，产生的废液经物化处理后并入综合池，通过生化处理排放（图1）。

图1 处理工艺流程图

2.2 主要试验设备及检测方法

超滤机组1组；反渗透机组1组；盐酸扩散渗析设备1组。

酸度：采用《水和废水监测分析方法》（第四版）推荐的电位滴定法；

Fe2+含量：采用《水和废水监测分析方法》（第四版）推荐的邻菲罗啉分光光度法（HGT 3539-1990工业循环冷却水中铁含量的测定）；

Cl-含量：硝酸银滴定法（GB11896—89）

钢帘线成品率：依据GB/T11181-2003《子午线轮胎用钢帘线》及BIAFA的《轮胎钢帘线国际统一测试方法》对钢帘线作常规检验和非常规检验后得出。

2.3 盐酸再生应用中酸回收率及铁去除率研究

盐酸废液经过扩散渗析再生后，残液进入物化处理系统进行处理，再生酸回用至生产线。但由于再生酸的酸度受废酸液浓度的限制，回用时需适量补充浓盐酸，以满足酸槽内酸液的要求，从而确保生产线的正常运行（图2）。见表2。

表2 盐酸再生系统检测数据及回收率、去除率计算表

3 总结

3.1 生产线盐酸再生后酸耗的变化

对实验过程中盐酸再生稳定运行1个月内的生产线每日盐酸耗用量进行统计，与盐酸再生运行之前的同一生产线盐酸耗用量进行对比，对比数据见图3。盐酸再生前后盐酸耗用量由之前的酸耗日均值1570kg/天降至850kg/天，酸耗降低为原来的54%。

图3 盐酸再生运行前后单条生产线每日盐酸耗用量对比

图2 盐酸再生系统流程示意图

再生酸中铁离子的含量高低将直接影响生产的运行，因此采用扩散渗析法进行盐酸再生技术应用的关键是控制再生酸中Fe2+的含量和盐酸回收率之间的平衡。表2为盐酸再生系统检测数据及回收率、去除率情况。通过一段时间的研究，获得了最佳的运行条件。废盐酸经扩散渗析器后，再生回收率可达到90%，运行时Fe2+含量小于15g/L，完全符合生产工艺要求，检测数据

由于盐酸再生后盐酸排放量减小，废水治理时中和废液所需的NaOH用量同步减少，依照图3数据计算，如不进行盐酸再生中和盐酸废液NaOH用量为644kg/天，盐酸再生后NaOH用量为349kg/天，NaOH使用量减少为原来的56%。

3.2 生产线盐酸再生后对产品成品率的影响

依据GB/T11181-2003《子午线轮胎用钢帘线》品质要求，钢帘线必须经成品检验和验收，生产线的盐酸再生对钢帘线成品率的影响是实际应用中必须考虑的要点。研究围绕这对这个要点，通过对按照合理参数运行的盐酸再生后生产线成品率跟踪记录，对比未运行盐酸再生前的同一生产线。

由图4中可以看出，在未进行盐酸再生时，成品率维持在80.1%左右，在应用盐酸再生后，成品率维持在80%左右，未出现明显的变化，因而，稳定的盐酸再生不会影响钢帘线成品率。

图4 盐酸再生运行前后单条生产线成品率对比

研究表明，扩散渗析法盐酸再生应用于钢帘线生产后，并未对钢帘线生产造成影响，成品率基本稳定不变，同时节约46%盐酸酸耗和44%NaOH使用量，减低了生化进水氯离子量，使生化达到最佳的运行效果，保证了废水的稳定达标排放。

3.3 盐酸再生技术推广应用情况

采用钢帘线盐酸酸洗废水回用技术研究成果，兴达钢帘线九厂建成12条钢帘线生产线的废水中水回用和盐酸再生系统。根据钢帘线废水水质，废水分为酸洗废水、含锌废水、铜磷废水、剥壳废水、浓酸废液、磷酸废液六类收集。低浓度废水分别进行预曝气-多级混凝沉淀预处理，再通过超滤-反渗透中水回用系统处理，高浓度盐酸实现再生后，氯离子大量减少，系统运行以来取得效果显著，终端排放水质稳定达到国家《电镀污染物排放标准》 （GB21900-2008）表三标准。整套系统运行以来取得效果显著，盐酸用量减少42%，中水回用率保持在80%以上，年节约经济总值达到780万元（如表3所示）。与混合处理工艺相比，中水回用结合盐酸再生新增投资约2000万元（详见表4），正常运行20个月可回收成本。

表3 江苏兴达钢帘线股份有限公司九厂盐酸废水回用经济效益分析表（表中“-”表示节约量；“+”表示增加量）

表4 兴达九厂中水回用及盐酸再生系统新增投资成本

4 展望

据中国橡胶工业协会骨架材料专业委员会的统计数据显示，截止2010年末，钢帘线的产能已达117.55万吨，预计未来1-2年内产能将达到183万吨以上。在未来2年内产生的2340万吨/年废水中浓盐酸约10.8万吨/年。若将浓盐酸再生回用及中水处理系统推广至国内整个钢帘线行业，可节约用水量1552万吨/年，约人民币6829万元；浓盐酸使用量5.33万吨/年，约人民币4264万元；氢氧化钠使用量2.18万吨/年，约人民币6104万元；经济总值约人民币1.72亿/年。

[1]杨前明.电镀废水处理及回用工艺设计[J].材料保护,2001,34（6）:41-43.

[2]张海东,张秀凤,孙金茂.废盐酸的再生利用[J].金属制品,2008,34（4）:53-56.

[3]王天冲,初元璋.钢帘线生产[M].北京:北京出版社,2004.

[4]沈越.扩散渗析-电渗析回收盐酸酸洗废水中的酸和铁[J].环境保护与循环经济,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,江苏兴化人,工程师.

（责任编辑刘 红）