羅祖國(guó)(云南云天化股份有限公司三環(huán)分公司，云南昆明650113)

0 引言

水是分布最廣而十分重要的自然資源。地球上約有136000萬(wàn)km3的水。存在于地面上的水，稱為地表水;貯存于地下的水，稱為地下水。水有自然循環(huán)和社會(huì)循環(huán)兩種基本類型。由自然力促成的水循環(huán)，稱為水的自然循環(huán)。由人的因素促成的水循環(huán)，稱為水的社會(huì)循環(huán)。水在社會(huì)循環(huán)中，由于使用而喪失了使用價(jià)值，于是廢棄外排，稱為廢水。廢水根據(jù)其來(lái)源分為生活污水和工業(yè)廢水兩大類。根據(jù)污染物的化學(xué)類別，廢水可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)廢水兩種。前者主要含有機(jī)物，具有生物降解性;后者主要含無(wú)機(jī)物，無(wú)生物降解性。由于絕大多數(shù)有機(jī)物具有一個(gè)共同特征——生物降解性，因此能消耗水中的溶解氧;待氧消耗殆盡時(shí)，造成水體的腐敗。所謂生物可降解性，是指有機(jī)物可被微生物逐漸分解轉(zhuǎn)化的特性。

有機(jī)物種類繁多，通常用綜合指標(biāo)間接表示其含量多少。最常見的指標(biāo)是生化需氧量 (BOD)、化學(xué)需氧量 (COD)和化學(xué)耗氧量 (OC)。好氧微生物分解有機(jī)物時(shí)，要消耗溶解氧，有機(jī)物濃度越高，消耗的溶解氧也越多。用生化過(guò)程中消耗的溶解氧量來(lái)間接地表示有機(jī)物的多少，稱為生化需氧量。用化學(xué)氧化劑氧化分解有機(jī)物時(shí)，用與消耗的氧化劑量當(dāng)量相等的氧量來(lái)間接表示有機(jī)物多少，稱為化學(xué)需氧量或耗氧量。廢水造成的污染危害，以及應(yīng)采取的防治措施，都取決于廢水的特性，即其中污染物質(zhì)的種類、性質(zhì)和濃度。廢水的水質(zhì)特征，不單依廢水的類別而異，而且因時(shí)因地而異?？刂茝U水污染的基本途徑是降低廢水的污染程度和提高接納水體的自凈能力。

脫鹽水站的主要任務(wù)是將原水 (生水)經(jīng)雙室浮動(dòng)床去除、降低水中的各種陰、陽(yáng)離子，并除去水中游離的CO2，制得合格的脫鹽水，合格的脫鹽水作為鍋爐用水。原水進(jìn)入陽(yáng)離子交換器 (上部填裝強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂001×7FC，下部裝填弱酸性陽(yáng)樹脂D113—FCⅢ)，水中的陽(yáng)離子被樹脂吸附，樹脂上可交換的陽(yáng)離子H+被置換到水中，清水經(jīng)過(guò)雙室浮動(dòng)陽(yáng)離子交換器后出水呈酸性，水中存在大量的游離二氧化碳?xì)怏w，為了減輕陰樹脂的負(fù)擔(dān)，在陽(yáng)離子交換器后設(shè)置除碳器，除去水中大量CO2，帶H+交換水進(jìn)入陰離子交換器 (上部填裝強(qiáng)堿性陰樹脂201×7FC，下部裝填弱堿性陰樹脂D301—FCⅢ)，含無(wú)機(jī)酸陰離子被樹脂吸附，樹脂上可交換的陰離子OH－被置換到水中，并與水中的H+結(jié)合成水。若陽(yáng)床失效用稀鹽酸再生，陰床失效用氫氧化鈉再生。再生過(guò)程中產(chǎn)生的廢水既含有機(jī)物又含有無(wú)機(jī)物，經(jīng)測(cè)定化學(xué)需氧量含量達(dá)到600～800mg/L(表1)，采用一般的中和、絮凝沉降治理工藝雖可以確保pH、SS達(dá)標(biāo)排放，但難以去除廢水中的有機(jī)物。

表1 處理前廢水中化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)結(jié)果 (mg/L)

1 脫鹽水現(xiàn)狀

云南云天化股份有限公司三環(huán)分公司共有5套硫磺制酸裝置，設(shè)計(jì)能力185萬(wàn)t/a，并配套建設(shè)了一座脫鹽水站。共有4套脫鹽水制水裝置，每套裝置制水量為120m3/h，年共計(jì)產(chǎn)生生產(chǎn)廢水量215354m3(堿性廢水 35127m3，酸性廢水180227m3)，水溫30℃左右，廢水采用中和+沉降處理工藝流程，COD去除率低，外排廢水COD平均排放濃度為200mg/L左右 (表2)。

表2 采用中和處理后廢水中化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)結(jié)果(mg/L)

1.1 進(jìn)水水質(zhì)

計(jì)算方法:COD(mg/L)=1505× (樣品吸光度－空白吸光度)，即:

樣品1:COD=1505× (樣品吸光度－空白吸光度)

=1505× (0.446－0.066)=571.90(mg/L)

COD產(chǎn)生量:590×697.57×10－3=411.57(kg/d)

進(jìn)水水質(zhì)組成及其轉(zhuǎn)化過(guò)程 (參數(shù)選取表4):CODt=CODs+CODp=CODsb+CODsub+CODpb+CODpub+XHo

式中:CODsub=fus·CODt=0.08×697.57=55.80(mg/L)

1.2 外排水水質(zhì) (表2)

2 研發(fā)的工藝路線

2.1 廢水治理工藝流程

在對(duì)脫鹽水站外排廢水水質(zhì)長(zhǎng)期調(diào)查、研究的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件 (60萬(wàn)Ⅰ系列硫磺制酸裝置、脫鹽水廢水治理工藝及設(shè)施)，在滿足原廢水中和處理工藝流程的前提下，增加曝氣池對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，以達(dá)到降低化學(xué)需氧量的目的。研發(fā)出的曝氣廢水治理工藝流程見圖1。

工藝流程敘述:陰、陽(yáng)床樹脂再生過(guò)程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)排污溝進(jìn)入曝氣池后 (曝氣時(shí)間為8～10h)，在鼓風(fēng)曝氣的作用下 (一則向液相提供溶解氧，二則起到攪拌混合的作用)，使污泥固體、污染物和溶解氧更有效地充分接觸。同時(shí)依據(jù)廢水的酸堿情況適當(dāng)加入液堿或硫酸達(dá)到中和目的。中和合格的廢水 (pH控制在6.5～8.5)沉降后進(jìn)入廢水池排放。沉降的污泥一部分通過(guò)回流管進(jìn)入曝氣池 (視情況)，以確保曝氣池有足夠的微生物濃度，一部分作為剩余污泥排放。中和+曝氣+沉降處理工藝主要設(shè)施見表3，設(shè)計(jì)計(jì)算選用參數(shù)見表4。經(jīng)曝氣處理后外排廢水中化學(xué)需氧量去除率達(dá)到90%以上，日平均處理廢水量590m3/d。

曝氣池結(jié)構(gòu):砼、襯瓷磚，池子尺寸:12000×11500×1800m。

空氣管:安裝空氣管9組 (DN50 PE管，間距1.2m，彎頭36個(gè))，并在管道上均勻開設(shè)5mm的小孔，孔距300mm，每組管道上安裝2只閥門(J41H－16 DN50截止閥)，用以調(diào)節(jié)空氣量。

氣源:來(lái)自60萬(wàn)Ⅰ系列硫磺制酸汽風(fēng)機(jī)(S3500－11(2708))，配置了汽風(fēng)機(jī)出口至脫鹽水站曝氣池空氣管道 (57×3.5無(wú)縫管200m左右，16個(gè)彎頭，截止閥2只)。

曝氣方式:推流式活性污泥曝氣池。

新增投資:約55000元 (設(shè)備投資45000元，安裝投資10000元)。

表3 主要設(shè)施一覽表

2.2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算

空氣管道壓力損失 (摩擦損失和局部損失):

設(shè)計(jì)進(jìn)水量按1.3變化系數(shù)計(jì)數(shù)，最大需氧量為:RoM=17.62(kg/h)

表4 設(shè)計(jì)計(jì)算選用參數(shù)

在曝氣時(shí)間一定的情況下，化學(xué)需氧量去除效果與空氣量關(guān)系見圖2。

在空氣量一定的情況下，化學(xué)需氧量去除效果與曝氣時(shí)間關(guān)系見圖3。

3 實(shí)際運(yùn)行效果

該裝置設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、易于維護(hù)，主要指標(biāo)污泥沉降比 (Pv)、污泥指數(shù)(SVI)、混合液懸浮固體濃度 (MLSS)、溶解氧(C)等運(yùn)行正常。外排廢水COD濃度為55.68～84.28mg/L、平均66.97mg/L，達(dá)標(biāo)率100%，滿足了《GB26132－2010硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。采用中和+曝氣處理后廢水中化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)結(jié)果見表5。

表5 采用中和曝氣處理后廢水中化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)結(jié)果

COD去除量:411.57－ (590×66.97×10－3)=372.06(kg/d)

COD年削減量:590×10－3× (198.29－66.97)×365=28.28(t/a)

4 結(jié)束語(yǔ)

脫鹽水站廢水治理工藝采用中和+曝氣+沉降的應(yīng)用成功，不僅完善了脫鹽水廢水治理工藝，而且滿足了脫鹽水站的正常生產(chǎn)及操作的需要，確保了廢水的達(dá)標(biāo)排放，年削減COD排放量28.28t，是一個(gè)投資省、見效快的污染防治項(xiàng)目，在節(jié)能減排、降低COD排放量等方面有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

建議:曝氣池的大小依據(jù)處理的廢水量確定，空氣管配置的數(shù)量依據(jù)曝氣池的大小確定，曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短依據(jù)廢水中有機(jī)物濃度確定。

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