周 濤 李 亮 王 帆

(1.安徽華騏環(huán)保科技股份有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

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某硫酸鹽廢水處理工藝的設(shè)計

周 濤1李 亮1王 帆2

(1.安徽華騏環(huán)保科技股份有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

某企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的硫酸鹽廢水pH值7.7，硫酸鹽、COD、鐵、錳等含量超標(biāo)，原部分排入周邊水體，污染周邊生態(tài)環(huán)境及飲用水源，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為消除廢水中含量超標(biāo)的硫酸鹽，設(shè)計了處理工藝流程，并確定了設(shè)備選型。小型模擬試驗結(jié)果表明，該硫酸鹽廢水處理后，出水硫酸鹽含量低于250 mg/L，滿足相關(guān)規(guī)定要求，且廢水處理成本僅1.4元/t，可為該硫酸鹽廢水工業(yè)處理流程的確定提供參考。

硫酸鹽廢水 還原菌 工藝設(shè)計

某企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水部分排入周邊水體，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門檢測外排水體發(fā)現(xiàn)硫酸鹽超標(biāo)較為嚴(yán)重，已改變周圍水體原有生態(tài)功能。人飲用周圍水體偶發(fā)腹瀉現(xiàn)象，受污染的水體也會造成當(dāng)?shù)刈鞣恢谱鞯亩垢|(zhì)量下降，影響周邊環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活。因此，消除水體中過量的硫酸鹽對保護(hù)環(huán)境和人畜安全具有積極意義。

1 廢水指標(biāo)

該硫酸鹽廢水水量4 500 m3/d，pH值7.7，偏堿性，廢水水質(zhì)見表1。

表1 某企業(yè)廢水水質(zhì) mg/L

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，處理后的廢水pH需控制在6～9，并達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水體的各項指標(biāo)要求，見表2。

表2 出水要求指標(biāo) mg/L

2 常規(guī)處理方法

目前硫酸鹽廢水常用的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法。

(1)化學(xué)沉淀法，又包括鋇鹽沉淀法、鈣鹽沉淀法、鈣礬石沉淀法等，主要是利用鋇離子、鈣離子等與硫酸根結(jié)合后產(chǎn)物的溶解度差異來去除硫酸鹽。

(2)物理化學(xué)法，是目前工業(yè)廢水處理技術(shù)中常用的方法，主要是利用膜分離技術(shù)實現(xiàn)雜質(zhì)的去除，包括納濾和反滲透等。原理是利用不同粒徑的不同離子通過不同孔隙的人造膜，在適當(dāng)條件下進(jìn)行物理過濾。膜分離技術(shù)的優(yōu)點是處理效果好，缺點是對進(jìn)水端水質(zhì)要求較高，一般需要預(yù)處理，一次性投資和運行成本較高，還會產(chǎn)生濃液，增加后續(xù)處理難度。

(3)生物化學(xué)法，是利用硫酸鹽菌的代謝作用將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化物。硫化物既可以利用金屬硫化物沉淀法也可以利用硫細(xì)菌的微氧代謝作用轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。該技術(shù)可以用于無機和有機的硫酸鹽工業(yè)廢水的處理。

3 處理工藝設(shè)計

3.1 工藝流程設(shè)計

比較上述3種常用的硫酸鹽廢水處理方法及優(yōu)缺點，根據(jù)該企業(yè)的特點和周邊環(huán)境，處理工藝流程設(shè)計以厭氧處理技術(shù)為基礎(chǔ)。設(shè)計的處理工藝流程見圖1。

圖1 處理工藝流程

3.2 構(gòu)筑物和設(shè)備的設(shè)計及選型

(1)提升泵，將現(xiàn)有沉淀池中的廢水提升至厭氧反應(yīng)器中。選擇IS型軸向吸入單級離心泵，型號IS200-150-200，流量Q=190 m3/h，高度H=12.5 m，功率N=8.55 kW，選用2臺，一用一備。

(3)管道混合器，將FeCl3與廢水進(jìn)行充分混合、反應(yīng)，便于S2-形成金屬沉淀。選擇GH型管道混合器，型號GH-250，碳鋼襯膠材質(zhì)，1臺。

設(shè)備包括管道泵，用于加壓UASB出水壓力。為使出水通過管道混合器時能滿足流速和壓力的要求，選擇SG型管道泵，型號200SG200-20，流量Q=200 m3/h，高度H=20 m，功率N=18.5 kW，選用1臺；FeCl3配置系統(tǒng)，用于配置FeCl3溶液投加到管道混合器加藥口，充分混合形成金屬硫化物沉淀，選擇一體化配置設(shè)備，型號JY-Ⅱ，整機功率1.5 kW，選用1臺。

(4)斜管沉淀池，將形成的金屬硫化物進(jìn)行沉淀，去除廢水中的S2-和Fe3+離子。地上式，尺寸12.0 m×12.0 m×4.0 m，有效容積約245 m3，超高0.3 m，有效水深1.7 m，緩沖層高度0.5 m，污泥斗高度1.5 m，污泥斗容積約80 m3。采用蜂窩斜管填料，高度1.0 m，滿地布置，1臺。

(5)污泥貯池，將UASB及斜管沉淀池中的底泥臨時儲存，定期輸送至壓濾設(shè)備。半地下式，尺寸φ8.0 m×3.5 m，有效高度3.0 m，有效容積約150 m3。

設(shè)備有污泥提升泵，用于提升污泥至壓濾機，型號G35-1，流量Q=8 m3/h，高度H=60 m，功率N=3.0 kW，選用2臺，一用一備；壓濾機，對污泥貯池中的污泥進(jìn)行機械壓濾脫水形成濾餅，選擇帶式壓濾機，型號FDNY500，濕泥處理能力5～10 m3/h，功率1.3 kW，設(shè)備尺寸3.75 m×1.05 m×1.95 m，選用2臺，一用一備；壓濾機沖洗水泵，選擇IS型軸向吸入單級離心泵，型號IS50-32-200，流量Q=7.5 m3/h，高度H=52.5 m，功率N=2.82 kW，選用2臺，一用一備。

(6)設(shè)備廠房，放置藥劑投加設(shè)備、壓濾機及配套設(shè)備等，尺寸6.0 m×4.5 m×4.5 m；內(nèi)置構(gòu)筑物有壓濾機沖洗水池，尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m，半地下式結(jié)構(gòu)，室內(nèi)地坪以下深度1.0 m，來水由現(xiàn)有提升泵接一路DN50管道進(jìn)入。

(7)配電房1座，地上式，尺寸6.0 m×4.5 m×4.5 m；值班休息室1座，地上式，尺寸3.6 m×3.6 m×3.0 m；沖洗水池1座，地上式，尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m。

3.3 應(yīng)用效果

硫酸鹽廢水處理工藝路線估算工程投資直接費約500萬元，廢水處理成本約1.4元/t(不含折舊費)。采用小型試驗?zāi)M工藝路線，在進(jìn)水流量500 L/h時進(jìn)行模擬，調(diào)試15 d后連續(xù)運行12 h，分別取3，7，12 h出水水樣進(jìn)行檢測，指標(biāo)平均值見表3。

表3 小型模擬試驗出水水樣檢測指標(biāo) mg/L

注：小型模擬試驗僅模擬廢水處理，產(chǎn)生的污泥未作處理。

由表3結(jié)果，結(jié)合表2中各污染物排放限值，說明小型模擬試驗出水指標(biāo)滿足排放要求。

4 結(jié) 論

(1)工藝設(shè)計重點是廢水中硫酸鹽的去除。小型模擬試驗出水指標(biāo)表明，硫酸鹽廢水處理工藝出水能滿足各污染因子出水水質(zhì)要求。

(2)小型模擬試驗調(diào)試時間相對較長，原因是冬季室外溫度較低，投加的城市污泥為污水處理廠脫水后的污泥，需充分分散；運行前幾個小時出水水質(zhì)相對較差，COD含量甚至超出20mg/L，原因是生化反應(yīng)時間較短，廢水中污泥含量相對較少。

(3)該處理工藝用水量較小，處理效果較好，可為后續(xù)中型或現(xiàn)場工業(yè)試驗及調(diào)試提供指導(dǎo)。

2016-07-05)

周 濤(1979—)，男，工程師，243061 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)梅山路409號。