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利用废酸洗液生产 铁盐净水剂建设项目

一、企业概况

山东万方板业有限公司成立于2001年2月,位于山东省日照市岗山区钢铁工业园区(虎山镇疏港大道369号),是一家以生产冷轧板、镀锌产品、汽车板、家电板、包装用板等各类深加工板卷的现代化民营企业。公司已建成年产60万吨功能涂镀锌板工程(以加热轧钢卷为原料,经酸洗、冷轧等工艺,生产热镀锌基板,年产60万吨热镀锌基板、35万吨热镀锌板、25万吨彩涂钢板)。生产过程中产生的废酸洗液每年约为2万吨,为减少环境污染,优化企业产品结构,增加企业产值,经研究决定投资198.53万元,对废酸洗液进行加工,转化为净水剂聚合氯化铁外售。

二、拟建项目概况

项目名称:2万吨/利用废酸洗液生产铁盐净水剂建设项目 项目承办单位:山东万方板业有限公司

项目拟建地点:山东省日照市岚山区钢铁工业园区(虎山镇疏港大道369号)山东万方板业有限公司厂内

项目投资:198.53万元

项目定员:15人

三、工业废酸处置现状

废酸具有毒性、易燃易爆性、腐蚀性、反应性、传染性等危险特性,对人类和环境构成严重威胁。由于废酸的危害性以及伴随其越境转移对环境造成的严重污染,1983年联合国环境规划署将其污染控制问题列为全球重大环境问题之一。我国制定的《中

国21世纪议程》和《中国环境保护21世纪议程》也都把废酸的管理和处理处置列入了重要工作内容。据统计,2012年我国产生危险废物量约为3171万吨,贮存量约为1423万吨,工业废酸处置量为1375万多吨。由此可见,还有相当数量的废酸没有得到妥善地处理,易对土壤和地下水造成污染,如不严格控制和管理、加快处理处置进度,必将对生态环境和人体健康产生严重危害。

大中小型钢材配件酸洗企业,其中大多数企业存在对危险废弃物处理不当的情况。有些企业虽然有废酸处理设备,由于运行成本高,基本停滞,即使运行,也存在二次污染,对地下水、河表水造成严重污染,更有一些企业随意将废酸交由一些没有危险品处理资质的单位或个人进行处理,这些单位或个人随意偷排偷放或地下池沉淀,对环境造成不同程度的危害,让人触目惊心。随着工业经济规模的不断扩大,工业废酸产生量也随之增加。废酸的排放会引起诸多的环境问题:

(1)企业将难以回收利用或难处理的废酸随意堆存、堆放、乱丢乱弃,或混入生活垃圾中填埋,污染环境,危害人体健康。

(2)大多数企业在进行废酸综合利用时,设施陈旧,技术落后,操作人员专业水平参差不齐,管理不善,易造成二次污染。

(3)部分企业为了追求眼前利益,将本应进行安全处置的废酸直接外排,造成环境污染。

(4)少数环保意识较强的企业为避免所产生的废酸污染环境,在厂区内暂时保存废酸,但因最终无处置出路而导致废物堆

积过多,使企业的生产受影响。

日照市钢铁企业众多,大部分存在废酸无法处理的问题,本项目除解决了本厂酸洗废水外,还能处理部分周边企业的废酸液,项目建成后,能缓解废酸处理窘状,减轻废酸对环境污染。

四、设计规模及标准

本项目位于山东省日照市岚山区铁钢工业园区(虎山镇疏港大道369号)山东万方板业有限公司厂内,主要建设内容为车间、储罐区及配套设施等。项目新增主要设备为聚合反应釜和储存罐。

该项目建设规模为年生产净水剂2万吨,处理废酸洗液2万吨。

表1-1主要建设规模

表1-2废酸处理规模

通过对废酸的处理,项目可以得到水处理剂聚合氯化铁、聚合硫酸铁。客户对产品的纯度要求不一,在实际生产中根据国家

有关质量标准和客户需求对产品的纯度适时调整。

表1-3聚合氯化铁质量标准

五、设计依据及设计原则

1、 土地

(1) 设计依据

《建筑结构荷载规范》(GB5009-2012);

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);

《砌体结构设计规范》(GB5003-2011);

《建筑设计防火规范》(GB50016-2014);

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);

《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011)。

(2) 建筑结构设计

①结构设计原则

建、构筑物设计严格遵守国家颁布的有关规范,在满足生产要求的前提下,尽可能为施工、检修提供方便条件。

选材首先要满足经济性和耐久性,优先选择本地生产材料和构配件。在安全可靠的基础上尽量采用新技术、新结构、新材料。

②建筑设计原则

建筑设计应满足工艺生产、安装、操作及检修的要求,并满足国家的规范及标准,在安全、适用的条件下,尽量做到美观。

③防腐蚀设计

由于废酸中含有毒性较大,因此,采用排防结合,以排为主,防为辅的设计思想,地面设置沟、坡。项目的废物储存区等均按有腐蚀介质作用的厂房进行建筑防腐蚀设计,其中地下结构外侧、底面采用包裹沥青玻璃布进行保护,地沟、池体内侧、底板面采用内衬环氧玻璃钢外贴耐酸瓷砖;地坪垫层面采用沥青玻璃布作隔离层,上部用水玻璃砂浆砌花岗岩块;内墙面、柱面、钢木门表面以及天棚面采用氯磺化聚乙烯防腐涂料罩面;钢结构表面刷PF-01氯乙烯含氟防腐涂料;窗子均采用塑钢窗。外立面采用专用外墙涂料罩面。

④抗震设计

项目所在区地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.1g。厂区内未见滑坡、土洞、泥石流及地面塌陷等不良地质作用,适宜建筑。项目抗震设防为丙类建筑,框架结构抗震等级

为三级。

2、配套工程建设方案

(1)供水

本项目用水由当地自来水管网提供,完全可以满足项目用水需求。

(2)排水

本项目厂区位置地势较为平坦,故采用并列式布置形式。生活污水经化粪池处理后作为厂区绿化用水使用。

项目自建雨水排放管道,雨水排入排放管道。

(3)照明

照明电源一般为白炽灯、日光灯、高压水银灯或节能型钠灯。厂房一般选用工厂灯及日光灯,其它辅助厂房、通道灯选用日光灯和吸顶灯等。

照明配电箱采用QDB(R)型配电箱。照明干线采用VV-1KV电力电缆,照明支线采用BT-500型导线穿电线管沿墙暗敷设。

(4)总图外线及照明

总图高压电力电缆一般选用YJV22-10KV电力电缆,低压电力和照明的外线一般选用VV22-1KV电力电缆,采用电缆沟内敷设或电缆直接埋地敷设。

道路照明灯具区内主干道采用双叉或单道路灯,办公区内采用庭院灯。

(5)管网

本项目供水、排水等室外管网设施进行配套设计。各使用单体的进管、进线都采用管沟或直埋,管道防腐:防锈漆、调和漆各两遍。

3、劳动安全卫生及消防

(1)劳动保护与安全卫生执行的标准、规范

执行的有关指令性文件

①《中华人民共和国劳动法》;

②《中华人民共和国安全生产法》;

③《中华人民共和国职业病防治法》;

④建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定(劳动部1996年10月17日第3号令)(1997年1月1日起施行);

⑤建筑工程消防监督管理规定(公安部119号令);

⑥国务院令第591号《危险化学品安全管理条例》;

(2)执行的国家标准、规范

①《建筑设计防火规范》(G50016-2014B);

②《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008);

③《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014);

④《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010);

⑤《生产过程安全卫生要求总则》(GB12801-2008); ⑥《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010);

⑦《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2.2-2007);

⑧《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009); ⑨《职业性接触毒物危害程度分级》(GBZ230-2010);

⑩《压力容器中化学介质危害和爆炸危险程度分类》(HG20660-2000);

⑾《生产设备安全卫生设计准则》(GB5083-1999);

⑿《石油化工静电接地设计规范》(SH3097-2000);

⒀《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(GB50493-2009)。

(2)设计原则

①项目设计充分贯彻“安全第一、预防为主”和“安全为了生产,生产必须安全”的设计思想,对项目中的易燃、易爆、有毒、有害物质设置必要的防范措施,并实施有效控制,防止事故的发生。

②严格执行国家各项抗震防灾技术和行政法规,对各环节切实采取各种有效的防范措施,使其具有较高的综合抗震防灾能力。

③项目选用先进、可靠、安全的工艺流程,尽可能实现自动化和机械化,尽量避免操作人员直接与废酸接触的机会,减少操作人员的劳动强度,降低体能消耗,保证操作人员的作业和工作环境,满足安全卫生的要求。

④严格执行国家、地方、行业及企业规范的各项有关安全卫生的法律、法规和标准、规范,做到劳动安全卫生与主体工程同时设计、同时施工、同时揽入生产和使用。

(3)生产过程中影响职业安全的危害

①废酸的收集、运输、贮存及卸料过程中,与废酸直接接触或吸入废酸扩散的有毒气体,可能会造成人员的铖或慢性中毒以及造成灼伤伤害。

②装卸过程中易造成人员的车辆伤害和灼伤危害。

③机泵、照明、仪表等都是用电设备,若维护不当,电缆绝缘老化,接地失灵,保护装失效等,存在电气火灾和人员触电的危险。

④机泵等转运设备,其中大部分为旋转类设备,如果缺少可靠的安全防护措施,可能发生挤压等对人身的机械伤害事故。

(4)采取的主要安全卫生防范措施

管理措施

①从事废物收集运输、处理处置的工作人员必须接受专业培训,经考核合格后才能上岗。对从事生产作业人员,应定期进行体检,接种预防疫苗,并建立健康档案卡。

②采用机械化、自动化作业,尽量避免人体直接接触废酸。工作人员上岗作业时必须佩带安全帽、专用工作服、工作鞋等劳保用品。必须场合应佩带防毒面具。

③运输车辆设明显标志,配备必要的工具、器具和联络设备,附有废物泄漏情况下的应急计划资料清单,及时处理运输过程中的突发性事故。

④处理处置单位总体布置按废物性质和处理功能区划分,各

区间建构筑物之间保证防火距离。

⑤在生产管理区设置周界防越报警系统,防止外来人员进入。 ⑥在化验实验楼的下面设厂区医务所,配备常用的急救药品及器械,以及医疗应急之需。

⑦项目设置安全管理机构,配专人负责劳动安全与职业卫生管理工作。

(5)安全卫生防范措施

对废酸收集贮运采取如下措施:

①废酸根据其成分,用符合国家标准的专用容器装置分类收集;在废酸的收集运输过程中必须做好废物的密封包装,严禁将具有反应性的不相容废物、或者性质不明废物进行混合,防止在运输过程中的反应、渗漏、溢出、抛洒或挥发等情况。

②在废酸的包装容器或储罐上清楚地标明内盛物的类别与危害说明,以及数量和包装日期。

③承载废酸的车辆必须有明显的标志或适当的危险符号,以引起关注。在运输过程中需持有运输许可证,其上注明废物来源、性质和运往地点。在驾驶室两侧喷涂处理处置地的名称和运送车辆编号。从事废酸运输的司机等人员应经过合格的培训并通过考核。

④工业废酸运输车根据废物性质采用不同的专用运输车辆,对运输废酸、碱的车辆定期进行检查,及时发现安全隐患,确保安全。

⑤事先需做出周密的运输计划和行驶路线,其中应包括废物泄漏情况下的有效应急措施。

⑥车上应配备通讯设备(GPS系统)、做好应急预案,处理处置地联络人员名单及其电话号码,以备发生事故时及时抢救和处理。

(5)项目设计中采取的安全防护措施

①对废酸运输车、废物桶进行经常性清洗消毒。

②废物存储库房、物化处理车间、化验实验楼及综合办公楼除采用消防给水系统外还设置固定灭火装置系统和灭火自动报警系统。

③对厂房设置强制通风换气系统,防止有害气体在室内累积; ④加强车间的防腐蚀设计,在有腐蚀性介质场所的地面和操作平台采取了防腐蚀措施,工艺设备及管道、管道附件均选择耐腐蚀材料,确保防腐蚀的要求。

⑤在物化处理车间设置洗眼器,确保意外事故发生时人员的应急清洗。

⑥旋转机械外露的转动部位均严格按国家标准设置防护罩,平台、扶梯、栏杆等,防止高空坠落。各孔、洞、沟道设置安全盖。

⑦设计设备选用噪声小的设备,对噪声大的设备采用隔声、消声、减振等措施,并加强个体防护措施(如佩带防噪声护耳器)。

⑧供电按三级负荷设计,防止意外停电对处理处置设施运行

的影响。

⑨在厂区设置淋浴室。

(6)电力设计采取的防范措施

供电及电力设备安全可靠运行才能保证处置中心的正常运转。本项目电气设计、维护及运行采取以下安全措施:

①安全设计

为防止电气设备误操作,项目高压开关柜,采用带“五防”的开关柜。设防止电气误操作的闭锁装置,以保证运行人员的安全。

为保证运行人员的安全,项目各种电压等级的电气设备的对地距离、操作走廊尺寸,严格按《高压配电装置设计技术规程》的要求进行设计。

所有照明电源插座均为单相三孔式插座。在一些场所采用24V以下的低压照明。

为防止直接雷击电力设备及建筑物,在罐区设置避雷针,罐体采取了防静电措施。

②维护及运行

A、高压配电装置

高压配电间设专职值班人员负责运行和维护巡视检查,工作时不得少于两人,每半年应进行一次停电检修和清扫,严禁带电作业。在检修电气设备前必须切断电源并在电源开关上挂“禁止合闸,有人工作”的警告牌。警告牌挂取应有专人负责,发电机

房控制室无关人员严禁入内。

避雷装置在雷雨季节到来前进行一次预防性试验,并测量其接地电阻值,雷电过后应检查避雷器的瓷瓶、连接线和接地线是否完好。

B、低压配电装置

低压电缆设备器材和绝缘电阻不得小于0.5mΩ。维护人员应按期检查,损坏元件应及时更换。

处置中心室内开关柜、动力箱等防护等级为IP4X,室外控制箱动力箱防护等级为IP65。

C、电力变压器

值班人员对变压器要经常巡视、监视、变压器外壳开门时要拉开高压环网柜的负荷开关,严防触电,保证人身安全。

(7)消防

项目安全防火系统以水消防为主,特殊场所采用化学消防。 根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014),项目室外消防给水量15L/s,室内消防给水量10L/s。根据不同场所不同火灾各类和危险等级,分别布置不同的手提式或推车式灭火器。

根据《建筑灭火器配置设计规范》要求,在各个生产车间设置便携式磷酸铵盐干粉灭火器。

(8)生态环境现状

项目厂址位于低山丘陵区,属温带季风气候,雨量充沛,日

照充足,无霜期长,十分有利于植物生产。由于本地区人类开发活动历史悠久,经济发达,自然植被已转化为人工植被。项目所在区域动植物资源较为丰富,绿化率较高,生态环境良好。

9、设计依据及执行的环保标准

(1)设计依据

①《中华人民共和国环境保护法》

②《中华人民共和国污水防治法》(2008年6月1日起施行) ③《中华人民共和国大气污染防治法》(2000年9月1日起施行)

④《中华人民共和国环境噪声污染防治法》(1997年3月1日起施行)

⑤《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(2005年4月1日起施行)

⑥《中华人民共和国环境影响评价法》(2003年9月1日起施行)

⑦《建设项目环境保护管理条例》(中华人民共和国国务院令(1998)253号)

⑧《中华人民共和国清洁生产促进法》(2003年1月)

⑨《山东省实施〈中华人民共和国固体废物污染环境防治法〉办法》,2002年9月

⑩《山东省环境保护管理条例》(山东省人大常委会(2001)第16号公告)

(2)设计采用的环境保护标准

根据建设项目环境保护管理规定及日照市环保局对日照市建设项目环境影响标准的规定,拟建项目执行以下环保标准:

(3)环境质量标准

①地表水执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准;

②环境空气执行《环境空气质量标准》(GB3095-1996)及修改单中二级标准;

③地下水执行《地下水质量标准》(GB/T14848-1993)III类标准;

④环境噪声执行《声环境质量标准》(GB3096-2008)2类标准。

(4)污染物排放标准

①废气排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2中二级标准。

②废水排放执行《山东省南水北调沿线水污染排放标准》(DN37/599-2006)等4项标准修改单的通知(鲁质监标发【2011】35号)中重点保护区域标准。

③厂界噪声执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》(9GB12348-2008)中的2类标准。

④固体废弃物执行《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)。

⑤废酸存储执行《危险废物贮存污染标准》(GB18597-2001)。

(5)生态环境影响分析

A、废水

①生产废水

项目单位生产中产生的永为车间地面、设备清洗用水,年产生量200t,收集后送往污水处理中心处理,不会造成环境污染。

②生活废水

本项目生活污水主要于厂办公大楼、食堂、浴室、门卫以及生产区域内的生产生娄。生活废水经厂区化粪池处理后作为厂区绿化用水使用。

综上,项目对所在地水环境没有影响。

B、废气

根据工艺过程分析,本项目生产过程中无废气污染。

C、噪声

拟建项目生产过程中产生的噪声主要来自生产过程产生的动力性噪音。

为了改善操作环境,在设备选型上选用低噪音设备,并采取适当的降噪设施,如机组基础设置衬垫,使之与建筑结构隔开;设备布置时远离行政办公区和生活区;操作间作吸音、隔音处理;在有噪声工序采用隔声门窗、改善房顶隔音层、隔离操作等措施,降低噪声;厂区周围及高噪音车间周围种植降噪植物,在实行以

上措施后,可以大大减轻生产噪声对周围环境的影响,满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)中2类标准的要求。

D、固体废弃物

生产期间固废主要为职工生活垃圾。

项目员工人数为15人,生活垃圾人均产生量以0.5kg/d计,则年生活垃圾产生量为2.25t/a。

生活垃圾定点收集,由当地环卫部门有偿清理外运,做到垃圾日产日清,不得随意倾倒。

六、技术工艺设计方案

1、反应机理

氯化亚铁与适量的盐酸在亚硝酸钠作为稳定剂的前提下,用氧气进行氧化,并进行聚合生成聚合氯化铁:

4FeC12+2(2-n) HC1+O2-2Fe2(OH)nC1(6-n)+2(1-n)H2O

式中:0<n<2

2、工艺流程

传统生产工艺采用直接氧化法进行生产,以NaC1O3为氧化剂发生氧化反应,生成氯化铁和氯化纳。

聚合氯化铁传统生产工艺图如下:

原有聚合硫酸铁生产工艺图如下:

3、采用纯氧作为氧化剂,不但生产成本较低,而且提高了生产效率,生产废水真正做到了零排放,生产废气经过二级酸雾吸收装置处理,对周边大气无影响。

其生产工艺流程如下:

(1)运输

利用危险品特种车辆将生产企业所产生的废盐酸运至厂区,经化验合格后用盐酸泵打入盐酸贮罐。

(2)反应工序

将含氯化亚铁的废酸洗水用泵打入搅拌罐中,人工投入氯化亚铁后进行搅拌,搅拌均匀后,用泵转至反应釜中,加入亚硝酸钠后继续搅拌,然后通入氧气进行氧化还原及聚合反应,反应时间约为6小时,反应结束,即得产品聚合氯化铁。

七、新老生产工艺对比

1、直接氧化法生产工艺有设备简单、反应温度低,可以在常压下进行生产净水剂的盐基度相对稳定等优点。

但直接氧化法的生产工艺也有以下缺点:聚合反应时间较长,大都在8-10个小时之间,并且经常发生水解现象,造成质量不

稳定。在生产聚合氯化铁净水剂时,时有大量的氯化氢气体产生。

主要缺点还存在生产成本偏高的问题。如果废酸洗液的亚铁含量较低,且想要提高净水剂的浓度含量还必须开启三效浓缩设备,还得启动2吨生物质蒸汽锅炉,这样会使成本费用更高。

2、新工艺催化氧化法生产铁盐净水剂的主要缺点是:聚合反应设备较为复杂,必须是耐酸、耐腐蚀和耐压。反应时温度较高,夏季常达到90℃左右。而且还必须安装氮氧化物(NOX)净化处理装置。所以反应设备投资较大。但是经过我们不断地探索努力,经过技术改造,克服以上缺点,就明显地显示出它的各项优点。

3、其优点总结如下:

(1)由于设计增加了固体料投加装置(氯化亚铁晶体或硫酸亚铁晶体)成功的解决了废酸酸洗液中亚铁含量不足的问题。这套投加装置可以在生产过重中随时任意投加,可以生产出浓度含量在25%-47%之间任何浓度的铁盐净水剂,降低了不必要的生产成本。

(2)设计改造了喷射搅拌装置,提高了氧气在反应过程中氧的转移率,相应的就缩短了聚合反应的时间。和直接氧化法生产工艺相比,反应时间只用了3-6个小时左右,基本节约一半的时间提高了设备效率,节约了电能消耗,也节约降低了生产成本。

(3)催化氧化法生产工艺主要改造了设备和更换了氧化剂,直接氧化法工艺用的是氯酸钠,其价格高、用量大,所以生产成本较高。而催化氧化法工艺采用的氧化剂是纯氧,用量少,每吨酸洗液大约只用2kg左右,所以降低了生产成本。作为一个生产

企业,不但要讲社会环境效益,还要考虑经济效益。

(4)采用催化氧化法工艺生产时要产生一部分氮氧化物,为解决这一问题,我们设计安装了二级酸雾吸收装置:第一级是采用喷射式真空吸收装置。吸收的中和液是石灰水和氢氧化钠溶液。由于喷射器作用,具有吸收中和效率高和时间短的特点。二级吸收装置是采用喷淋式或酸雾吸收中和塔,可以把一级没有吸收完全的氮氧化物再次吸收中和。最终废气排放浓度可以达到《大气污染物综合排放指标》(GB16297-1996)表2无组织排放浓度控限值的要求。

新工艺设备主要特点是:

1、生产时反应时间短,只有三个半小时。

2、催化剂、稳定剂和加酸的配比可以任意调整,以确保产品质量。

3、铁盐净水剂的浓度可以任意提高,以保证使用企业的不同浓度要求。

八、设备配置及报价

1、考虑操作环境的不确定性,在设备选择上选用性能稳定、结构合理、适应性强的耐压、耐温、耐腐蚀的设备,力求达到目前国内先进水平。本项目主要利用国产设备、标准设备和自行设计的非标设备,详见主要设备一览表。

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2、工程总造价

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注:以上工程造价不含厂房、土建费用。 九、液态净水剂生产成本

废 酸 洗 液

十、建设进度

本项目计划从2016年3月开始,用3个月的时间进行建设,2016年7月底竣工,8月试运行。项目实施阶段见表。

项 目 工 程 进 度 表

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