王乾坤，張紅田

（新疆八鋼鋼管有限責(zé)任公司）

1 前言

熱鍍鋅生產(chǎn)工藝是將處理后的預(yù)鍍件浸入到熔融的鋅液中，使預(yù)鍍件金屬表面形成一種合金層、互熔層共存的鍍鋅層的物理、化學(xué)過程[1]。熱鍍鋅工藝在我國發(fā)展迅速，隨之也帶來了環(huán)境污染問題。熱鍍鋅焊管工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要大氣污染物：鹽酸酸洗HCl氣體、熱鍍過程中產(chǎn)生的氯化銨與氯化鋅廢氣。外表面處理廢氣和內(nèi)表面處理廢氣；主要水污染物包括：含酸廢水、漂洗水、循環(huán)冷卻水。固體污染物包括：中和池污泥餅。針對各類廢氣、廢水、廢潤滑油、廢礦物油，提出在熱鍍鋅工藝過程中可進一步減輕環(huán)境污染及處理措施。

2 熱鍍鋅生產(chǎn)過程中污染物來源

熱鍍鋅生產(chǎn)工藝流程為：酸洗-水洗-助鍍-烘干-熱鍍鋅-冷卻-表面處理-清洗-檢驗-打包入庫。產(chǎn)生污染物的主要在酸洗、水洗和熱鍍鋅工序。

2.1 酸洗工序

2.2 水洗工序

水洗的目的是去除酸洗和助鍍時焊管表面沾附的殘余酸液和助鍍液，防止酸液繼續(xù)腐蝕金屬表面，同時提高焊管表面潔凈度，為熱鍍鋅工序提供較好的表面條件。水洗時的主要污染物為含酸廢水，其中有少量的HCl（約4%），并含有一定量的金屬離子，主要是亞鐵離子、鋅離子和銨離子。為了節(jié)約用水，含酸廢水一般均需進行處理后循環(huán)使用。

2.3 熱鍍鋅工序

將鋅錠及其合金放入鋅鍋，加熱方式為天然氣加熱。加熱至445±5℃使鋅融化，再將助鍍后的預(yù)鍍焊管通過鍍鋅機進入鋅鍋中，約2～5min后完成鍍鋅。焊管在酸洗和助鍍過程中形成的金屬鹽、金屬氧化物等會被帶入鋅鍋，因此鋅液液面上會產(chǎn)生大量含鋅粉塵。鋅鍋未鍍鋅時，鋅液會處于靜止?fàn)顟B(tài)，由于鋅液表面鋅灰的抑制作用，鋅鍋上方無明顯煙塵產(chǎn)生。鍍鋅過程中，工作人員會攪動液面并向鋅鍋加入氯化銨和氯化鋅，一部分含鋅粉塵會從鋅液表面進入車間環(huán)境中，產(chǎn)生白色煙塵。煙塵的主要成分為：氧化鋅、金屬鋅、氯化銨及氯化鋅等。

焊管熱鍍鋅吹拭分為外吹與內(nèi)吹，其目的是吹拭掉焊管表面沾附的多余鋅液。一般采用壓縮空氣和高溫干蒸汽進行吹拭。吹拭過程中也會產(chǎn)生一定的粉塵，其主要成分為鋅微粒和氧化鋅粉末。此處產(chǎn)生的粉塵與熱鍍鋅過程中產(chǎn)生的粉塵一同處置。

3 污染治理措施及效果

3.1 熱鍍鋅酸洗過程酸霧治理

酸霧可以引起人體呼吸道及消化道粘膜的強烈刺激，嚴(yán)重時會引起呼吸道及消化道或神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。如果酸洗工藝對酸霧控制不嚴(yán)，酸霧漂浮在廠房內(nèi)，會加速設(shè)備的老化，降低設(shè)備的使用壽命。熱鍍鋅廠房以熱鍍鋅焊管為主，如果打包地點環(huán)境潮濕，同時漂有酸霧，熱鍍鋅焊管表面很容易被腐蝕，使鋅層變薄，降低鋅層的厚度[3]。

酸霧收集裝置采用全封閉酸洗房對酸霧進行收集，頂部共設(shè)有8個吸霧口，酸洗過程中產(chǎn)生的酸霧，由引風(fēng)機通過A級PT通風(fēng)管道被轉(zhuǎn)移到吸收塔體下部進風(fēng)口，兩臺45kW電機，（單臺風(fēng)量為40000m3/h），采用噴淋洗滌塔對酸性廢氣進行處理。酸霧吸收塔是一種圓形結(jié)構(gòu)，填料為PP材料的花環(huán)，每級填料厚度約為500mm。塔體分三部分，下段為液箱段，中段填料噴淋，上段為擋水段。酸霧通過填料層，這時填料層上方的噴霧裝置將在塔底經(jīng)水泵增壓后的氫氧化鈉吸收液進行均勻噴淋后，在填料層與酸霧進行氣液兩相充分接觸吸收發(fā)生中和反應(yīng)，使氣體中的氯化氫被液體吸收，凈化后的氣體再經(jīng)除霧板脫水除霧后由風(fēng)機排入大氣。吸收液流至塔底后，用水泵壓回塔頂繼續(xù)循環(huán)使用。見圖1。

酸霧吸收塔的特點：（1）凈化效率高、耐腐蝕性強。高強度、低噪音、耗電省、體積小、拆裝維修方便，輕巧耐用。（2）酸霧吸收塔采用耐腐蝕性能較好的PP板分段制作。（3）噴淋形式采用二層花環(huán)填料，二級噴淋，使氣液體充分接觸，凈化效率達95%以上。配用1臺環(huán)氧樹脂離心風(fēng)機和PP材質(zhì)的水泵，耐腐蝕、壽命長。（4）風(fēng)機電機采用變頻器控制，通過密閉酸洗房內(nèi)的壓力檢測對風(fēng)機進行變頻無極調(diào)速，以節(jié)約能源。

圖1 酸霧處理系統(tǒng)示意圖

熱鍍鋅焊管車間使用鹽酸約1500t/a，車間酸洗槽規(guī)格為7.0m×1.6m×1.6m，8個酸洗槽的總表面積為143.36m2，酸洗溫度為20℃，酸洗工序年工作時間約為6000h。酸洗過程鹽酸霧產(chǎn)生量的大小與生產(chǎn)規(guī)模、鹽酸用量、鹽酸濃度、作業(yè)條件（溫度、濕度、通風(fēng)狀況等）、作業(yè)面面積大小都有密切的關(guān)系，酸洗槽內(nèi)鹽酸霧排放速率計算經(jīng)驗公式：

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經(jīng)計算酸洗過程HCl氣體的產(chǎn)生速率為0.254kg/h、產(chǎn)生量為1.521t/a。酸霧通過酸洗槽槽口產(chǎn)生，槽口側(cè)部設(shè)置側(cè)方抽吸的集氣罩收集廢氣，其收集效率約為99%，收集后通過2套堿液噴淋吸收裝置處理，未被捕集的1%通過車間換風(fēng)系統(tǒng)無組織排放。

通過治理，車間環(huán)境明顯改善，減少了環(huán)境污染，因酸霧腐蝕對車間內(nèi)的設(shè)備、廠房等造成的維修成本升高等問題明顯降低。

3.2 熱鍍鋅過程粉塵治理

預(yù)鍍件放入鋅鍋時會產(chǎn)生的煙塵，通過在鋅鍋上方及鍍鋅機構(gòu)外通過鋼板與鋼化玻璃進行密閉處理，熱鍍鋅及內(nèi)外表面吹拭產(chǎn)生的粉塵通過收集裝置進行收集，再通過排風(fēng)管進入除塵裝置，用脈沖式布袋除塵器進行煙氣除塵，如圖2所示。經(jīng)第三方監(jiān)測機構(gòu)檢測，排口粉塵濃度為5.7mg/m3，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。煙塵集中收集后委托有資質(zhì)的企業(yè)進行處理。

圖2 鋅鍋除塵系統(tǒng)示意圖

熱鍍鋅后的內(nèi)外吹拭過程中產(chǎn)生的粉塵通過旋風(fēng)除塵器收集，再通過布袋除塵器收集，收集后粉塵集中進行無害化處置。

含鋅粉塵經(jīng)綜合治理后，車間粉塵濃度明顯降低，外排煙氣中的粉塵濃度符合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 廢酸的治理

原設(shè)計中，酸洗之后產(chǎn)生的廢酸通過開放自流方式流進廢酸貯存池，由于未采用全封閉結(jié)構(gòu)，鹽酸揮發(fā)性較強，在貯存與導(dǎo)流過程中，部分HCl氣體排放到大氣中，對人身、設(shè)備和廠房都有較大的危害，而且不符合環(huán)保要求。為此，新增了密閉的廢酸儲罐，廢酸經(jīng)由PPR管道流進環(huán)氧樹脂廢酸貯罐，并將原有的廢酸貯存池設(shè)為事故應(yīng)池。集中收集的廢酸交由有資質(zhì)的酸再生企業(yè)進行無害化處理。

3.4 廢水的治理

熱鍍鋅工藝產(chǎn)生的廢水主要來自酸洗、漂洗、助鍍等工序的廢水。廢水中主要含鹽酸、鋅離子、亞鐵離子等。原設(shè)計中廢水經(jīng)簡單加堿中和后循環(huán)使用，處理效率低、重金屬離子去除效果不明顯。改進設(shè)計后，新增了1套含酸廢水綜合處理系統(tǒng)，以解決原設(shè)計缺陷。其主要處理流程：車間含酸廢水由車間排水流槽自流進入曝氣中和池，曝氣中和池功能主要是調(diào)節(jié)水量和調(diào)節(jié)各車間廢酸洗水PH值。通過鼓風(fēng)曝氣進行攪拌、氧化，使所加堿液與含酸廢水充分發(fā)生中和反應(yīng)。中和池出水自流進入曝氣氧化池，通過鼓風(fēng)曝氣進行氧化，將Fe2+氧化成Fe3+。脫水后的含微量Fe2+的廢水進行二次曝氣氧化處理，使得殘余Fe2+徹底氧化。二次氧化后的廢水投加絮凝劑混合后入平流式沉淀池；平流式沉淀池作用是去除大部分大顆?？芍苯映恋砦勰啵☆w粒懸浮污泥顆粒在加絮凝劑后進斜管沉降器，經(jīng)過斜管沉降器處理進石英砂過濾器，經(jīng)砂濾處理后水中污染物基本得到全部降解，達到回用水標(biāo)準(zhǔn)后重復(fù)利用。達標(biāo)后的排水進入中水池[2]，中水池設(shè)有中水變頻循環(huán)機組，自動加壓到回用水管網(wǎng)。各池沉淀排出的污泥進入污泥池，由污泥加壓泵打入板框壓濾機濃縮處理成泥餅，泥餅外運至具有相應(yīng)資質(zhì)的危廢處理中心處理。壓濾機壓濾排水進平流式沉淀池前處理。工藝流程如圖3所示。

圖3 含酸廢水處理工藝流程圖

3.5 其他治理措施

結(jié)合精細化管理和自主管理，進一步做好廠容廠貌管理，美化廠區(qū)環(huán)境，全廠開展了"5S"活動，崗位工作環(huán)境得以改善，設(shè)備環(huán)境衛(wèi)生本質(zhì)化治理，廠容廠貌區(qū)域管理，為廠區(qū)環(huán)境維護和生產(chǎn)的穩(wěn)定創(chuàng)造了良好的條件。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢礦物油做到分級使用，高品質(zhì)廢礦物油可以在要求不高的設(shè)備中使用，減少廢油的產(chǎn)生，做到資源充分利用；對于不能使用的廢礦物油集中收集，進行合規(guī)性處置。

在實際生產(chǎn)過程中，還需加強以下方面工作：

（1）做好環(huán)保設(shè)備設(shè)施的運行記錄，確保與生產(chǎn)同步運行。（2）定期檢查、維護環(huán)保設(shè)備設(shè)施，使其處于正常工作狀態(tài)下，污染物達標(biāo)排放。（3）對廠房結(jié)構(gòu)、地面、廢油儲存槽及管路進行防滲漏、防腐蝕處理，并定期檢查與檢修，避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象。（4）對污染源進行定期檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保達標(biāo)排放。

4 結(jié)束語

隨著熱鍍鋅防腐的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，隨之而來的環(huán)境污染是不容忽視的。為了保護環(huán)境和保障企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，熱鍍鋅行業(yè)更應(yīng)注重環(huán)保治理。合理的廢氣、廢水及其他廢棄物治理措施可以達到較好的效果。部分廢棄物治理后可重復(fù)利用，減少對環(huán)境的影響，同時也降低了企業(yè)運行成本。