1 廢水水質(zhì)

某顏料有限公司是目前中國(guó)氧化鐵行業(yè)生產(chǎn)量最大、銷(xiāo)售量最高、出口創(chuàng)匯最多的化工企業(yè)，年產(chǎn)氧化鐵顏料92 000 噸，產(chǎn)品有氧化鐵紅、鐵黃、鐵黑、鐵橙、鐵棕、鐵綠，以及超細(xì)、耐高溫等深加工系列產(chǎn)品50 多個(gè)。設(shè)計(jì)處理量為3000 m3/d，所排放的廢水主要是生產(chǎn)工藝廢水和地面沖洗廢水，經(jīng)處理后直接排放，要求達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2 工藝流程

2.1 工藝選擇

廢水的主要來(lái)源為生產(chǎn)工藝廢水和地面沖洗廢水，由于生產(chǎn)中大量使用鐵屑、硝酸、硫酸而引起的，造成廢水pH 很低，廢水中Fe 離子、氨氮質(zhì)量濃度很高。對(duì)廢水水量、性質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)于其中Fe 離子，主要采用調(diào)節(jié)pH、曝氣氧化使其轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Fe(OH)2，從廢水中分離出來(lái)；對(duì)于高氨氮，由于廢水水量大，而COD 較低，如采用A-O 生物脫氮工藝，須補(bǔ)充大量有機(jī)碳，必將造成運(yùn)行成本增大。且生化脫氮工藝控制要求高，需建造大規(guī)模構(gòu)筑物，占地面積大。再者，生化系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試周期達(dá)數(shù)月之久，方能進(jìn)入正常。為此，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析比較，再考慮實(shí)際操作運(yùn)行管理方便，采用了高效吹脫+折點(diǎn)氯化法來(lái)處理高氨氮廢水。

吹脫法用于脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過(guò)氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的。

折點(diǎn)氯化一般應(yīng)用于飲用水消毒，具有不受鹽含量干擾，有機(jī)物含量越少氨氮處理效果越好，不產(chǎn)生污泥，處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。

污水處理系統(tǒng)處理工藝流程見(jiàn)圖1。

2.2 工藝流程

廢水經(jīng)匯聚后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后經(jīng)過(guò)中和沉淀、氧化沉淀，去除廢水中的Fe 離子，去除Fe 離子后廢水進(jìn)入CR 池，進(jìn)行調(diào)節(jié)pH，然后進(jìn)入高效吹脫塔。高效吹脫塔主要利用吹脫法去除其中的氨氮，此法是利用廢水中所含有的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫或者用蒸汽汽提，使廢水中的游離氨氮、離子銨物質(zhì)不斷地以氣相氨的形式揮發(fā)出來(lái)而到達(dá)除氨氮的目的。一般認(rèn)為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關(guān)。吹脫法去除廢水中的氨氮，控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25 ℃，氣液比控制在5 500 左右，pH 控制在11.5 左右，對(duì)于氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)12 000 mg/L 的廢水，去除率可達(dá)到90%以上。但吹脫法在低溫時(shí)氨氮去除效率不高，同時(shí)隨著廢水中氨氮濃度的下降，效率明顯降低。

高效吹脫塔出水調(diào)節(jié)pH 后，加次氯酸鈉進(jìn)入氯化塔，進(jìn)行折點(diǎn)氯化去除廢水中殘留的氨氮。折點(diǎn)氯化法是投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為氮?dú)獾姆椒�。�?dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，而氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多，因此，該點(diǎn)為折點(diǎn)，在此狀態(tài)下的氯化稱(chēng)為折點(diǎn)氯化[4]。該法工藝成熟，只是常規(guī)的工藝運(yùn)行費(fèi)用很高，特別是氨氮濃度較高時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用一般難以接受。本設(shè)計(jì)通過(guò)前級(jí)高效處理后，出水氨氮質(zhì)量濃度可達(dá)10 mg/L 以下，采用折點(diǎn)氯化法就顯得較為經(jīng)濟(jì)，且出水穩(wěn)定性又有了更大的提高。

折點(diǎn)氯化法后的廢水經(jīng)過(guò)脫氯、再沉淀、過(guò)濾之后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。

系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾成泥餅外運(yùn)處理。

2.3 工藝特點(diǎn)

采用先進(jìn)的物化組合工藝，與傳統(tǒng)的A-O 生化脫氨工藝相比，運(yùn)行操作易控制。

采用高效吹脫的先進(jìn)工藝，氨氮吹脫效果更好，高效吹脫塔的設(shè)計(jì)作為本公司的專(zhuān)利技術(shù)，具有極高的性價(jià)比，折點(diǎn)氯化法的運(yùn)用保證了吹脫過(guò)程達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

污水調(diào)節(jié)池為鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積300 m3，水力停留時(shí)間2.4 h。在調(diào)節(jié)池進(jìn)水口設(shè)有格柵裝置，同時(shí)在池中設(shè)置曝氣攪拌裝置，其作用是一方面起到降低污染物負(fù)荷的作用，另一方面通過(guò)攪拌曝氣起到均和水質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池出水自流至后續(xù)處理單元。

3.2 中和池

鋼混結(jié)構(gòu)，地下式，有效容積40 m3，水力停留時(shí)間0.3 h。池中設(shè)置曝氣攪拌裝置，其作用是使廢水與堿充分反應(yīng)，調(diào)節(jié)好廢水的pH，為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。

3.3 初沉池

鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450 m3，水力停留時(shí)間3.6 h，沉淀池的作用是使廢水反應(yīng)后生成物Fe(OH)2大部分得以沉淀，減輕后續(xù)設(shè)備的處理負(fù)荷。3.4 氧化池

氧化池為鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積300 m3，水力停留時(shí)間2.4 h。選用羅茨風(fēng)機(jī)供氣，微孔曝氣。使廢水中的Fe(OH)2經(jīng)氧化后生成Fe(OH)3沉淀物，再經(jīng)沉淀后去除。

3.5 二沉池

鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積630 m3，水力停留時(shí)間5 h。二沉池的作用是使廢水反應(yīng)后生成物Fe(OH)3大部分得以沉淀，減輕后續(xù)設(shè)備的處理負(fù)荷。

3.6 CR池

CR 池采用混凝土結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積480 m3，水力停留時(shí)間3.8 h。CR 曝氣池主要是對(duì)進(jìn)入吹脫塔的廢水進(jìn)行pH 調(diào)節(jié)，另外存儲(chǔ)污水，以備后續(xù)工藝的連續(xù)運(yùn)行。

3.7 吹脫塔（含廢氣凈化）

吹脫塔為主體玻璃鋼制，其外形尺寸為Ф5 800mm×12 500 mm 和Ф4 200 mm×12 500 mm。由風(fēng)機(jī)往吹脫塔吹入空氣，通過(guò)氣水充分接觸起到降低氨氮污染物負(fù)荷的作用，經(jīng)過(guò)處理后的廢氣采用硫酸噴淋吸收。

3.8 氯化塔

氯化反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)襯膠防腐，外型尺寸為Ф3 200 mm×6 000 mm，共1 座。通過(guò)折點(diǎn)氯化反應(yīng)去除廢水中剩余的少量氨氮。

3.9 脫氯池

鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450 m3，水力停留時(shí)間5 h。去除污水中殘余的次氯酸鈉，廢氣由風(fēng)機(jī)抽入凈化塔處理后排放。

3.10 凈水器系統(tǒng)

凈水系統(tǒng)由沉淀區(qū)與過(guò)濾器組成，沉淀區(qū)為鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450 m3，水力停留時(shí)間5 h，其作用是去除廢水中剩余的顆粒、懸浮物。過(guò)濾器采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備，采用環(huán)氧煤瀝青防腐。有效尺寸為Φ3 m×5.25 m，共2 只，過(guò)濾采用壓力過(guò)濾，經(jīng)過(guò)沉淀后的水泵入過(guò)濾器，運(yùn)行一段時(shí)間后，懸浮物積累會(huì)影響過(guò)濾水量，需進(jìn)行反沖洗，在強(qiáng)大水流的沖擊下過(guò)濾層表面的懸浮物隨水流沖出，過(guò)濾層恢復(fù)過(guò)濾功能。

3.11 污泥池

鋼混結(jié)構(gòu)，半地上式，有效容積80 m3，設(shè)計(jì)參數(shù)按污泥產(chǎn)量以及脫水機(jī)操作需求，用于污泥暫時(shí)存貯，污泥濃縮消化減容的作用。

4 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

4.1 高效吹脫塔調(diào)試

該污水處理系統(tǒng)高效吹脫塔為9 級(jí)串聯(lián)，調(diào)試高效吹脫塔時(shí)，主要是控制進(jìn)入吹脫塔廢水的pH，檢測(cè)在一定pH 下，吹脫塔出水的氨氮值及各級(jí)吹脫塔出水pH。選擇適當(dāng)?shù)膒H，既可以使出水氨氮濃度較低，又不造成運(yùn)行成本的增加。運(yùn)行時(shí)控制進(jìn)水pH 為11.2，出水氨氮質(zhì)量濃度在65 mg/L 左右。吹脫出來(lái)的NH3采用硫酸吸收，制成(NH3)2SO4。

4.2 氯化塔調(diào)試

氯化塔主要是利用折點(diǎn)氯化反應(yīng)，使廢水中的NH3-N 轉(zhuǎn)化為N2。氯化塔的調(diào)試，主要是控制次氯酸鈉的加入量，污水的pH。隨著次氯酸鈉加入量的增大，氯化塔出水NH3-N 質(zhì)量濃度越來(lái)越低，在氨氮與次氯酸鈉的質(zhì)量比為1：7 時(shí)，氯化塔出水NH3-N質(zhì)量濃度基本在15 mg/L 以下；質(zhì)量比為1：10 時(shí)，NH3-N 全部轉(zhuǎn)化為N2及其他副產(chǎn)物，運(yùn)行時(shí)控制加入的次氯酸鈉與氨氮質(zhì)量比為1：7�？刂七M(jìn)水pH 在6～8 時(shí)，NH3-N 的去除率較好。運(yùn)行時(shí)控制pH 在6.5～8.5 之間。

4.3 運(yùn)行效果

整個(gè)工程調(diào)試比較順利，自從達(dá)到設(shè)計(jì)要求和處理能力，按設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)參數(shù)連續(xù)運(yùn)行至今，效果一直很好。各處理單元處理效果見(jiàn)表2。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 效益分析

本工程總投資425.6 萬(wàn)元，其中土建費(fèi)138.3 萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)287.3 萬(wàn)元。廢水處理運(yùn)行成本為11.30元/m3，其中電費(fèi)1.74 元/m3、藥劑費(fèi)9.52 元/m3、人工0.04 元/m3。

6 結(jié)論

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用高效吹脫+折點(diǎn)氯化法處理高氨氮廢水是穩(wěn)定可行的，出水水質(zhì)可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

運(yùn)行時(shí)，高效吹脫塔主要是控制進(jìn)入其中廢水的pH，一般控制為11.2；氯化塔主要控制次氯酸鈉的加入量和廢水的pH，一般控制為NH3-H 與投加的次氯酸鈉的質(zhì)量比為1：7，pH 控制在6.5～8.5 之間。

吹脫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣用硫酸吸收，避免造成二次污染。