废水处理回用设备运行稳定 一体化污水处理设备

废水处理回用设备运行稳定废水来源：通过上述硫酸法钛白粉生产工艺流程图可以很清晰地看到，整套装置系统的废酸和酸性废水主要来自于水洗工序，而这些废水的源头是酸解、水解、水洗和漂白等工序中加入的水或硫酸。为了洗净偏钛酸料浆中所附着的金属离子及可溶物，需要加入大量水对料浆进行洗涤，并且洗涤水中的离子浓度达到相关工艺标准之后才能够进入到下道工序之中，这就导致水洗工序需要特别大的洗水量，具体来说，年产1万吨/年的钛白粉厂，每天的水洗废水量高达5000m3左右。

　　水质分析硫酸法钛白粉生产工艺产生的废水主要含有大量的H+和SO42-以及矿粉中带入的Fe2+、Ti3+、Cr2+、Mg2+等金属离子，其中水解之后的母液中含有大量质量浓度约为22%的稀硫酸，少量FeSO4和TiOSO4等。一次、二次水洗废水来自于偏钛酸料浆中附着的硫酸和其他离子以及漂白过程中加入的硫酸等，主要组成为浓度为0.5-3%的硫酸以及FeSO4。由于废水中存在大量H+，废水通常显酸性，pH值约为1-3左右，且色度值偏高，对环境污染较为严重。

　　3、废水处理技术及效果

　　①水解母液废酸的处理水解母液中的废酸含量

　近年来，国内外开展了难降解有机废水的处理方法的大量研究，其中，与传统水处理方法相比，高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)以其处理效果好、速度快、无二次污染、适用范围广等优点被广泛关注。高级氧化水处理方法一般具有如下特点：a.以产生大量活泼的具有强氧化能力的羟基自由基为氧化剂，可以诱发氧化反应的链反应发生，b.足够浓度的羟基自由基可使有机污染物无机化，不产生二次污染;c.该方法可氧化水中含有的不同浓度的有机污染物，对某些低浓度微量有机物效果也很好;d.该方法可单独使用，也能与其他方法如生物降解法联合使用，降低处理成本。

　　现将AOPs的具体处理技术分为如下三大类：传统高级氧化法、湿空气氧化法、电化学氧化法，具体阐述其在废水中有机污染物去除中的应用。

　　1、传统高级氧化法

在废水处理时，根据钢铁废水水质特点及进水水量，采用涡凹气浮工艺，能有效去除废水中的油脂、胶状物及固体悬浮物等，石油类、固体悬浮物(SS)的去除率超过80%，BOD及COD的去除率可达60%以上。在废水回用处理中，则采用传统的絮凝—沉淀工艺，传统工艺在成本和运行安全上具有较大优势。将雨水与生产废水混合进行处理后回用大大减少中央水处理厂的自用水量，实现了钢铁行业可持续发展、节能减排目标。生产废水处理循环回用系统采用如下工艺流程：

　　生产废水首先进入提升泵房，提升泵坑进水口设有滤网拦截粗大颗粒，由泵提升至细格栅间除去漂浮杂物和大颗粒杂质后进入废水调节池均质均量，废水调节池出水用泵提升至涡凹气浮池去除大部分油类及较轻的悬浮物，而后进入絮凝反应池加混凝剂进行絮凝反应，反应池出水后再进入斜管沉淀池去除较重絮体，沉淀池出水自流入回用水池，由回用水供水泵供至全厂回用水用户。雨水沉砂池输送而来的回用雨水直接进入废水调节池与待处理的生产废水混合后一并处理。沉淀池排放的污泥和气浮池排出的浮渣排入泥渣池，经泵加压后送污泥浓缩池。

　　3、主要建、构筑物及设备设计参数

　　(1)提升泵房。

　　地下式钢筋混凝土生产废水提升泵房1座，尺寸：12m×6m×9m。用于提升废水，以保证废水能在后续处理构筑物内畅通的流动。设置废水一级提升泵组P301：3台(2用1备)，Q=275m3/h，H=12m，N=22kW。

　　(2)格栅间。

　　设计共建有地下式格栅间1座。尺寸：8.5m×4m×2.5m，分为两格。有效栅宽900mm，齿耙间距8mm，沟渠宽1000mm。同时，配有2台回转式固液分离机，其自动化程度高、分离效率高、动力消耗小、无噪音、耐腐蚀性能好，在无看管的情况下可保证连续稳定工作，自身具有很强的自净能力，不会发生堵塞现象，以减少日常维修工作量。

　　(3)生产废水调节池。

　　地下式钢筋混凝土废水调节池一座，尺寸：25m×12m×5.7m，分为两格。水力停留时间2h。调节池水量波动大，选择水泵时可采用定频和变频水泵结合的方式。配置废水调节池收油机：2台，其收油能力10kg/h，浮油回收率98%，收油含水率小于3%;废水二级提升泵组P302：3台，2用1备(其中1台变频调速)，泵性能参数：Q=550m3/h，H=15m，N=37kW。收油机的设置可有效去除不溶于废水的油类，为后续涡凹气浮工艺减轻废水处理负荷，以确保废水中油类去除率。

　　(4)涡凹气浮池。

　　设地上式涡凹气浮池2座。单座涡凹气浮池的主要技术参数：

　　尺寸：16.09m×3.05m×1.9m;处理水量：250m3/h;池体结构：钢筋混凝土;单池主要配套设备：3台曝气机、1台刮渣机、1台螺旋输泥机。CAF涡凹气浮装置主要由曝气区、气浮区、回流系统、刮渣系统及排水系统等部分组成。其工作原理为：经预处理的废水进入装有涡凹曝气机的曝气区，曝气机通过底部中空叶轮的快速旋转，将水面上的空气通过抽风管道转移到水下并把空气粉碎成微气泡，微气泡与废水中的固体污染物结合在一起，由于气水混合物和液体之间密度的不平衡，产生了一个垂直向上的浮力，附着悬浮物(ss)的微气泡上升到液面，通过刮渣机间断地被链条刮泥机刮入污泥收集槽并排出系统，净化后的水由溢流槽溢流进入后续处理设施。

　　涡凹气浮工艺由于设备占地面积小，且装置没有压力容器、空压机、循环泵等设备，因而节省投资，还具有运行费用低廉、处理、操作简单等优点。

　　(5)絮凝反应池。

　　地上式钢筋混凝土絮凝反应池2座。单座絮凝反应池尺寸：6m×6m×3.5m，分为4格串连，第1格为混合池，后3格为絮凝池。单池主要配套设备：1台快速搅拌机(混合池用)，转速20r/m;3台慢速搅拌机(絮凝池用)，转速10r/m;1套液体混凝剂投加设备;1套聚炳烯酰胺(PAM)投加设备。采用PAM作为絮凝剂是PAM用作污水处理时，对水中有机物去除效率高，且用量少，沉降速度快，制水成本低。

　　(6)斜管沉淀池。

　　2座。每座斜管沉淀尺寸：8m×6m×4.5m;型式：半地下式;池体结构：钢筋混凝土。设双钢丝绳牵引刮泥机：1台;刮泥车运行速度1m/min，池宽6m。斜管沉淀池缩短了颗粒沉降距离、增加了沉淀面积从而提高了处理效率，也避免了平流式沉淀池占地面积大、竖流式沉淀池深度大引起的施工困难等缺点。

　　(7)回用水池及回用水供水泵场。

　　设计共建有回用水池及回用水供水泵场1座。　　回用水池为半地下式，尺寸：25m×18m×3.9m。泵场尺寸：17m×4.5m，高出地面0.3m。泵场设备参数：回用水供水泵组P303：3台，2用1备(其中1台变频调速)，Q=500m3/h，H=62m，N=132kW。

　　目前常用的高级氧化法主要包括以下几种：Fenton法、O3/UV法、O3/H2O2法和TiO2光催化氧化法等。

　　Fenton试剂应用于有机污染物的氧化去除始于20世纪60年代，Eisenhauer首先将Fe2+/H2O2用于水处理中和烷基苯的去除。Emolla等将Fenton氧化法用于处理含有阿氨比西林、3种抗生素的废水中，发现3种抗生素可在某种条件下被分解，COD去除率达80%以上。

　　人们为提高Fenton试剂的处理效率，向其中引入了紫外光(UV)，可降低Fe2+的用量，同时促进H2O2分解为强氧化性的羟基自由基，可使有机物被更充分无机化，有人将其用于偶氮染料废水的深度处理中，结果表明，当偶氮染料浓度为400mg/L时，UV-Fenton法可使废水的脱色率达95%以上。但该方法对太阳能的利用能力不高，加上处理设备费用也相对高昂，设备运行能耗较大，限制了其应用。

　　O3/UV法被Garrison等人应用于处理含复杂铁氰盐废水，发现将UV辐射与O3相结合后，能使氧化速度提高10~104倍。贾通通采用O3/UV、O3/H2O2等高级氧化方法对染料废水进行处理，结果表明pH值=8，反应时间为2h时，O3/UV高级氧化技术对染料废水脱色率为98.3%，COD去除率为67.0%。

　　TiO2类光催化剂是被研究泛废水处理光催化剂。光催化氧化法处理抗生素废水具有反应条件温和、降解、适用性强等优点。Sood等通过水热法合成了Bi2O3/TiO2光催化剂，并用该光催化剂分解模拟抗生素废水，实验结果表明光照处理2h后，分解率92%。同时，光催化氧化法在处理农药废水特别是有机磷农药废水中展现了良好的效果，降解效率、COD和TOC的去除率均令人满意。光催化氧化法在处理有机废水方面有一定的优势，存在的问题则主要是催化剂制备成本高、光能利用率低、可能产生毒性更大的中间产物、催化剂回收困难等。因此，对于阻碍光催化氧化法应用的问题，还需要深入研究。

　　2、湿空气氧化法

　　废水处理回用设备运行稳定湿空气氧化法出现在上世纪五十年代，近年来在国内外取得了较大的研究进展，日本美国已经将其应用于工业水处理中。湿空气氧化反应也属于自由基链反应，各种自由基作为氧化剂去除有机污染物。湿式氧化法将含有机污染物废水与空气或氧气混合，在高温高压(150-350℃，0.5-20MPa)条件下氧化分解污水中的有机物。湿空气氧化法具有污染物氧化，二次污染小等优势，可有效去除难生物降解的污染物。但该方法也有一定的限制，反应需要在高温高压条件下进行，对设备腐蚀较为严重，设备运行系统投资较大。因此，其在工业应用上有一定的限制。

　　在湿式氧化反应过程中，适宜的催化剂可使反应时间更短，反应条件更容易达到。可选择的均相催化剂包括过渡金属、贵金属、稀土金属及其氧化物和盐类。非均相催化剂回收方便，吸引了人们更多的关注，通常使用硅胶、活性炭、硅藻土、氧化铝等物质做为载体，负载以各种形式的活性金属及其氧化物进行催化反应。

　　湿空气氧化法在处理农药废水时，在高温高压条件下连续向其中通入空气，可高效地将废水中的有机物氧化为小分子有机物甚至无机化。含磷有机物氧化成为磷酸，有机硫化合物氧化生成硫酸。除农药废水外，造纸草浆黑液、煤气废水、香料废水等也均可采用湿空气氧化法处理，其在制药、造纸、纤维、酒精、印染等工业废水中有机污染物的去除中均有较好效果。

　　3、电化学氧化法

　　电催化氧化法是近年来备受关注的一种高级氧化方法，它利用外加电场，通过反应装置内的一系列电极反应来产生强氧化性的自由基来对污水中的有机污染物进行氧化降解，将其转化为无毒或低毒性小分子中间体，最终无机化。

　　具有高效催化性能的电极的开发是电催化氧化法研究中最重要的内容，目前碳素电极、非金属化合物电极、钛基涂层电极等电极材料在国内外已经被广泛研究和使用。李鸿波采用隔膜电化学反应器，Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极作为阳极、不锈钢板作为阴极，对间

大量的稀硫酸，可以采用熟石灰对其进行酸碱中和处理，并回收得到的副产物硫酸钙，经过滤、洗涤之后得硫酸钙的水合物(俗称石膏)，可供建筑行业使用;

　　②混合酸性废水的处理硫酸法钛白粉厂目前处理废水的主要方法为“中和+曝气"，来自系统一洗、二洗以及水解过程中产生的酸性废水首先经过斜板沉淀槽进行自然沉降，上层清液溢流至缓冲池，同时酸解尾气喷淋废水以及地面冲洗水也一起进入缓冲池。上述酸性废液进入污控车间缓冲池后，通过调节酸度，然后用耐酸泵送入污控车间一级中和桶，用灰石浆液调节pH值3.5-4.5，再进入二级中和桶，用电石渣及石灰浆液调节pH值7-9。当中和桶中的pH值调节合格后，用泵送入污控车间一次板框压滤机，进行固液分离，分离后的固体(钛石膏)用车运往堆场，液体则进入曝气池，并用压缩空气对其进行曝气处理，降低废水中的COD含量。

　　4、先进的ASBR法处理硫酸盐废水

　　进水期废水进入反应器，进水的体积由下列因素决定，HRT，有机负荷，及污泥沉降特性等。反应阶段需要搅拌，一般采用间歇方式，这个阶段是有机质转化的重要阶段。沉降期停止搅拌，使之成为理想沉淀状态，沉降时间一般为10-30分钟，不能太长，否则会因为生物气继续产出而造成颗粒污泥重新悬浮，排水期阶段是在有效的泥水分离之后进行，出水总量与进水量相等。排水结束后反应器进入下一个循环。由于出水时可以将沉淀性能不好的污泥一起排出，所以系统中的污泥整体沉降性能较好。同时，颗粒化过程较短，提高了处理废水的能力。由于ASBR工艺能有效地延长污泥停留时间，以及保证充分的泥水混合，所以对温度有较好的适应性，除了在常温，高温下处理废水，还能在低温下有效处理高低浓度废水，因此有良好的应用前景。