摘要：攀鋼鈦白粉廠一(yi)車(che)間含(han)(han)鉻含(han)(han)砷(shen)廢水處(chu)理(li)工(gong)程采用微孔曝氣與高效絮(xu)凝斜(xie)板沉(chen)淀相結合(he)為主體的處(chu)理(li)工(gong)藝。整套處(chu)理(li)裝置運行穩定(ding)，出水TCr、Cr6+、As 平均去除率(lv)分別達到(dao)72.22%、86.18%、47.46%，符合(he)污水綜合(he)排放(fang)標準（GB 8978－1996）第一(yi)類(lei)污染物最高允許排放(fang)濃度(du)標準。

關鍵詞：含鉻(ge)含砷廢水；微孔曝氣；斜板沉淀

鈦(tai)白粉（TiO2）是迄(qi)今為止世(shi)界上(shang)性能(neng)(neng)最好的(de)一種白色顏(yan)料，廣泛應(ying)用(yong)于涂料、油(you)墨、造紙、塑料、橡膠、日用(yong)化工、人造纖維、電(dian)焊條、搪瓷、電(dian)器、建材(cai)等行業[1]。目前全(quan)球鈦(tai)白粉產(chan)能(neng)(neng)在530 萬t 左右，2007 年(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)白粉的(de)總產(chan)量約100 萬t，為僅次于美國(guo)的(de)世(shi)界第(di)二大鈦(tai)白粉生產(chan)國(guo)，其中(zhong)(zhong)攀枝花地區(qu)鈦(tai)白粉總產(chan)能(neng)(neng)達(da)25.8 萬t，位(wei)居全(quan)國(guo)區(qu)域產(chan)能(neng)(neng)第(di)一。

攀鋼鈦(tai)白粉廠生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力現為2 萬t·a-1，制造(zao)方法(fa)(fa)采(cai)用的(de)是硫酸(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，硫酸(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)鈦(tai)白粉設(she)備簡單，技術不復(fu)雜(za)，對原料的(de)要(yao)(yao)求也不嚴格，但是其“三(san)廢”排放量(liang)大(da)，治理(li)費(fei)用高[2]。產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)廢水(shui)(shui)和(he)(he)廢酸(suan)(suan)(suan)中主要(yao)(yao)含(han)有(you)游(you)離硫酸(suan)(suan)(suan)、鐵鹽(yan)、懸浮(fu)物和(he)(he)其它金屬離子硫酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)等，水(shui)(shui)質水(shui)(shui)量(liang)變化(hua)幅度大(da)[3]，若不經(jing)妥善處理(li)，會對環境(jing)造(zao)成很大(da)的(de)污(wu)(wu)染，尤其是其中的(de)重金屬污(wu)(wu)染物。

1 廢水水質水量

攀鋼鈦白粉廠(chang)一(yi)車(che)間(jian)含(han)鉻含(han)砷(shen)(shen)廢(fei)水(shui)來自于(yu)一(yi)車(che)間(jian)板框(kuang)壓濾(lv)機沖(chong)洗廢(fei)水(shui)，所用(yong)沖(chong)洗水(shui)為廠(chang)區回用(yong)中水(shui)或其他車(che)間(jian)產生的(de)堿性廢(fei)水(shui)。由于(yu)該(gai)廢(fei)水(shui)含(han)有鉻、砷(shen)(shen)重金屬污染物，根據國(guo)家環保要求，須在車(che)間(jian)廢(fei)水(shui)排放口(kou)設(she)置處理設(she)施[4]，出水(shui)達標后進入總廢(fei)水(shui)處理站(zhan)處理。

攀鋼(gang)鈦白粉廠一(yi)車(che)間含(han)鉻含(han)砷廢(fei)水(shui)處理工程設計(ji)水(shui)量(liang)為(wei)(wei)30 m3·h-1。廢(fei)水(shui)進水(shui)水(shui)質(zhi)TCr、Cr6+、As 質(zhi)量(liang)濃度分(fen)別為(wei)(wei)1.2～1.5、0.58～0.65、0.55～0.63 mg·L-1，排放標準執(zhi)行污(wu)水(shui)綜合排放標準GB 8978－1996第一(yi)類污(wu)染物最高允許排放濃度標準，即出(chu)水(shui)TCr、Cr6+、As 質(zhi)量(liang)濃度分(fen)別為(wei)(wei)1.5、0.5、0.5 mg·;L-1。

2 廢水處理工藝

自然界(jie)和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)鉻多(duo)是以三價和(he)六(liu)價的(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)，三價鉻形(xing)成的(de)化合物(wu)(wu)(wu)較(jiao)穩定，存(cun)在(zai)(zai)于食物(wu)(wu)(wu)和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組織中(zhong)，參(can)與生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)體代謝活(huo)動(dong)，是人體必須的(de)微量元(yuan)素。但在(zai)(zai)工業生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)使用的(de)鉻化合物(wu)(wu)(wu)多(duo)為(wei)六(liu)價，六(liu)價鉻化合物(wu)(wu)(wu)對動(dong)物(wu)(wu)(wu)和(he)人有強烈的(de)毒(du)性(xing)(xing)[5]。在(zai)(zai)水中(zhong)，砷(shen)(shen)的(de)存(cun)在(zai)(zai)形(xing)態受pH 的(de)影響較(jiao)大，主(zhu)要以亞砷(shen)(shen)酸(suan)(suan)(suan)鹽和(he)砷(shen)(shen)酸(suan)(suan)(suan)鹽存(cun)在(zai)(zai)，砷(shen)(shen)的(de)毒(du)性(xing)(xing)與它的(de)存(cun)在(zai)(zai)形(xing)態密切(qie)相關，亞砷(shen)(shen)酸(suan)(suan)(suan)鹽的(de)毒(du)性(xing)(xing)是砷(shen)(shen)酸(suan)(suan)(suan)鹽毒(du)性(xing)(xing)的(de)25～60 倍[6]。

攀鋼鈦(tai)白(bai)粉(fen)廠一車間(jian)含鉻含砷廢(fei)(fei)水(shui)通過(guo)管(guan)道(dao)收(shou)集至調節(jie)初沉(chen)池，正常情況下(xia)廢(fei)(fei)水(shui)呈酸性。由于(yu)廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)含有鐵(tie)(tie)鹽(yan)，通過(guo)工藝條件的(de)控制(zhi)，可使廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)多種重金屬離(li)子與(yu)鐵(tie)(tie)鹽(yan)生(sheng)(sheng)成穩定的(de)鐵(tie)(tie)氧(yang)(yang)體(ti)沉(chen)淀物。鐵(tie)(tie)氧(yang)(yang)體(ti)是指具(ju)有鐵(tie)(tie)離(li)子、氧(yang)(yang)離(li)子及(ji)其(qi)它金屬離(li)子組成的(de)氧(yang)(yang)化(hua)物晶(jing)體(ti)。在酸性條件下(xia)，Cr6+ 首(shou)先被(bei)Fe2+ 還原為(wei)Cr3+，然后(hou)調節(jie)廢(fei)(fei)水(shui)pH 至堿(jian)性，使其(qi)中(zhong)Cr3+、Fe2+、Fe3+發生(sheng)(sheng)共沉(chen)淀[7-8]。通過(guo)投加堿(jian)液(ye)調節(jie)初沉(chen)池的(de)pH 至堿(jian)性，產生(sheng)(sheng)沉(chen)淀，從(cong)而使鉻含量大幅度降低。

在廢水(shui)(shui)(shui)(shui)除(chu)砷(shen)(shen)(shen)過(guo)程中，五價(jia)砷(shen)(shen)(shen)比(bi)三(san)價(jia)砷(shen)(shen)(shen)的去除(chu)效(xiao)果(guo)好(hao)，所以應預(yu)先將三(san)價(jia)砷(shen)(shen)(shen)氧化為五價(jia)砷(shen)(shen)(shen)后再進行處(chu)(chu)(chu)理(li)，同時(shi)三(san)價(jia)鐵(tie)對廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中砷(shen)(shen)(shen)的去除(chu)效(xiao)果(guo)比(bi)二(er)價(jia)鐵(tie)好(hao)[9]。廢水(shui)(shui)(shui)(shui)由調節初沉(chen)池進入(ru)(ru)曝氣混合反應池，通(tong)過(guo)曝氣氧化，三(san)價(jia)砷(shen)(shen)(shen)被氧化為五價(jia)砷(shen)(shen)(shen)，二(er)價(jia)鐵(tie)被氧化為三(san)價(jia)鐵(tie)，使形成沉(chen)淀(dian)，從而砷(shen)(shen)(shen)含量得以降低(di)。同時(shi)在曝氣混合反應池出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)口處(chu)(chu)(chu)投加高(gao)效(xiao)絮凝(ning)劑進行充分(fen)混合，隨后進入(ru)(ru)高(gao)效(xiao)絮凝(ning)斜板(ban)沉(chen)淀(dian)池進行沉(chen)淀(dian)，斜板(ban)沉(chen)淀(dian)池具有(you)去除(chu)率高(gao)、停留時(shi)間短、占地(di)面(mian)(mian)積小(xiao)等優點，常用于廢水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)工程占地(di)面(mian)(mian)積受到限制(zhi)時(shi)[10]，廢水(shui)(shui)(shui)(shui)經斜板(ban)沉(chen)淀(dian)池達到固液分(fen)離，上層出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)經沉(chen)淀(dian)池上部三(san)角堰流(liu)出(chu)匯入(ru)(ru)車(che)間出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)，下層沉(chen)淀(dian)污泥進入(ru)(ru)儲泥干(gan)化池進行干(gan)化處(chu)(chu)(chu)理(li)。

2.1 工藝流程

結合現場實際情況，工藝流程如圖1 所示(shi)。

圖1 廢水處理工藝流程

Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

由于(yu)攀鋼鈦白粉(fen)廠一車間(jian)為(wei)兩(liang)層(ceng)建筑(zhu)(zhu)，進(jin)水(shui)口在(zai)二層(ceng)，出水(shui)口在(zai)一層(ceng)，可以利(li)用車間(jian)現狀，使廢水(shui)及(ji)污(wu)泥在(zai)各(ge)處(chu)理構筑(zhu)(zhu)物之間(jian)靠重力自流，利(li)用自然高差進(jin)行流水(shui)線處(chu)理。因此本工程將兩(liang)個溶藥槽、兩(liang)個儲(chu)液槽以及(ji)計量(liang)泵、鼓(gu)風機和調節(jie)初(chu)沉池設(she)置在(zai)車間(jian)二層(ceng)；車間(jian)一層(ceng)則(ze)設(she)置混(hun)合(he)曝氣(qi)反應池、高效絮凝斜板沉淀池和污(wu)泥干化池。

2.2 工藝特點

攀(pan)鋼(gang)鈦白粉廠一車間含鉻含砷廢水(shui)(shui)處理(li)(li)工(gong)程(cheng)選擇經實踐證明的(de)成熟工(gong)藝、技(ji)術和相應的(de)設備，以(yi)確(que)保達到出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質要(yao)求；選用技(ji)術適用、經濟合(he)理(li)(li)、安全可靠(kao)的(de)工(gong)藝，在確(que)保處理(li)(li)達標(biao)的(de)前(qian)提下(xia)，做到操作簡(jian)單、管(guan)理(li)(li)方便、占(zhan)地面(mian)積(ji)小、投(tou)資省、運(yun)行(xing)費用低(di)；所(suo)選工(gong)藝處理(li)(li)程(cheng)度高，污泥產(chan)量少，并根據車間預(yu)留(liu)場(chang)地，因(yin)地制(zhi)宜，合(he)理(li)(li)布(bu)局，有(you)效利用空間和場(chang)地；整個處理(li)(li)工(gong)藝利用現有(you)車間高差，節省大(da)量能源(yuan)。

為(wei)了解決(jue)處理(li)裝(zhuang)置在出(chu)現處理(li)容量(liang)劇增、設(she)(she)備設(she)(she)施(shi)檢修、低負荷運行、管道和閥(fa)門臨時故障(zhang)需(xu)要檢修更換(huan)、工作人員輪休等諸多(duo)情況時發生處理(li)故障(zhang)，該處理(li)工程(cheng)建設(she)(she)為(wei)構筑(zhu)物尺寸、處理(li)規模完全(quan)相(xiang)同的兩套處理(li)裝(zhuang)置，每套裝(zhuang)置均(jun)可獨(du)立承當水(shui)量(liang)為(wei)30m3·h-1 的含(han)鉻含(han)砷(shen)廢水(shui)處理(li)。

攀鋼鈦白粉廠一車間含鉻含砷廢水呈強(qiang)酸性，整(zheng)(zheng)(zheng)套處(chu)(chu)理(li)(li)裝置須進(jin)行(xing)防腐處(chu)(chu)理(li)(li)。在(zai)整(zheng)(zheng)(zheng)套處(chu)(chu)理(li)(li)裝置中除高效(xiao)絮凝(ning)斜(xie)板(ban)(ban)沉(chen)淀池(chi)為(wei)(wei)鋼鐵(tie)制(zhi)作外，其它均采用PP 塑(su)料作為(wei)(wei)制(zhi)作材(cai)料，所有管道、閥(fa)門材(cai)料均為(wei)(wei)PP塑(su)料。高效(xiao)絮凝(ning)斜(xie)板(ban)(ban)沉(chen)淀池(chi)的(de)(de)防腐采用在(zai)整(zheng)(zheng)(zheng)個構(gou)筑(zhu)物內用四(si)布五脂（布為(wei)(wei)玻(bo)璃纖維布、脂為(wei)(wei)環(huan)(huan)氧樹脂）進(jin)行(xing)處(chu)(chu)理(li)(li)，構(gou)筑(zhu)物外壁用三布二脂進(jin)行(xing)處(chu)(chu)理(li)(li)，構(gou)筑(zhu)物所用鋼鐵(tie)管道均采用內插(cha)降一號外壁全涂(tu)環(huan)(huan)氧樹脂的(de)(de)PP 塑(su)料管插(cha)入形成的(de)(de)鋼塑(su)復合(he)管，從而(er)達(da)到(dao)整(zheng)(zheng)(zheng)個構(gou)筑(zhu)物以及整(zheng)(zheng)(zheng)套裝置的(de)(de)防腐效(xiao)果。

由于攀鋼鈦(tai)白粉廠一車間預留場地(di)有限，因而各(ge)構(gou)筑(zhu)物設計規模較小，外加重(zhong)力(li)流作(zuo)用(yong)，導(dao)致水體擾(rao)動過大，各(ge)構(gou)筑(zhu)物不能達到相應的處(chu)理效果，為解決這一問題，各(ge)構(gou)筑(zhu)物均(jun)采用(yong)自行設計的穿(chuan)孔管(guan)進(jin)、出水，穿(chuan)孔管(guan)示意(yi)圖見圖2。

圖2 穿孔(kong)管示(shi)意圖

Fig.2 Flow chart of perforated pipe

由(you)于(yu)該處理(li)工程含鉻含砷廢水(shui)水(shui)量在(zai)一(yi)日內(nei)不(bu)均(jun)衡，甚至一(yi)日內(nei)水(shui)量波(bo)動很大，因此(ci)處理(li)工藝(yi)(yi)需采用廢水(shui)調(diao)節(jie)池(chi)，用以進(jin)行水(shui)量的調(diao)節(jie)和水(shui)質的均(jun)合，以確保(bao)后續工藝(yi)(yi)的正(zheng)常運行。

2.3 主要設備

溶(rong)藥槽(cao)設備：2 座(zuo)，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；溶(rong)藥攪拌機：2 臺(tai)，N=550 W，轉速1 400 r·min-1；儲液槽(cao)：2 座(zuo)，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；1# 計(ji)量泵：1 臺(tai)，Q=330 L·h-1，N=0.37 kW；2# 計(ji)量泵：1 臺(tai)，Q=60 L·h-1，N=0.37 kW；調節初沉(chen)池(chi)(chi)：2 座(zuo)，4.0 m×1.5 m×1.8 m，V=10.8 m3；混合曝氣反應池(chi)(chi)：2 座(zuo)，Ф1.8 m×2.6 m，V=6.6 m3；鼓風(feng)機：2 臺(tai)，Q=0.66～0.59 m3·min-1，N=0.75 kW；高效(xiao)絮凝斜(xie)管沉(chen)淀池(chi)(chi)：2 座(zuo)，2.5 m×1.5m×3.6 m，V=13.5 m3；污泥(ni)干化池(chi)(chi)：2 座(zuo)，1.5 m×1.5m×1.0 m，V=2.25 m3。

3 運行效果

該裝置對TCr、Cr6+、As 污染(ran)物(wu)的去除(chu)效果較(jiao)為(wei)(wei)(wei)穩定(ding)，當進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)TCr 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)1.2～1.5 mg·L-1 時，出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)TCr 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.30～0.45 mg·L-1，平均(jun)去除(chu)率(lv)(lv)達到72.22%；當進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)Cr6+ 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.58～0.65mg·L-1 時，出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)Cr6+ 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.05～0.12 mg·L-1，平均(jun)去除(chu)率(lv)(lv)達到86.18%；當進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)As 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.55～0.63 mg·L-1 時，出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)As 質量濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.18～0.44 mg·L-1，平均(jun)去除(chu)率(lv)(lv)達到47.46%，達到了污水(shui)(shui)(shui)(shui)綜合排(pai)放(fang)標(biao)準（GB 8978－1996）第一類污染(ran)物(wu)最高允許排(pai)放(fang)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)標(biao)準。

4 經濟效益分析

根(gen)據調試運行(xing)期間(jian)所(suo)得最佳處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)對(dui)應(ying)的相關數據，對(dui)處(chu)理(li)1 m3廢(fei)水所(suo)需費用進(jin)行(xing)了估算，主(zhu)要(yao)由電(dian)費、藥(yao)劑費和人(ren)工費組(zu)成[11]。一車(che)間(jian)廢(fei)水處(chu)理(li)需要(yao)消耗堿、PAM、PAC，需要(yao)專職技術(shu)管理(li)人(ren)員2名。

電(dian)費：廢水(shui)處理(li)系統(tong)運(yun)行時所需最大總功(gong)率(lv)為(wei)3.34 kW，電(dian)價按(an)0.35 元·kWh-1計(ji)算，處理(li)1 m3廢水(shui)所需電(dian)費0.04 元·m-3。

藥劑(ji)費：處理1 m3廢水需要消耗堿、PAM、PAC量分(fen)別為(wei)0.132、0.011、0.176 kg，三(san)者市場(chang)價依次(ci)為(wei)1.0、1.6、1.2 元·kg-1，則藥劑(ji)費為(wei)0.36 元·m-3。

人工(gong)費(fei)：技術(shu)人員2 名，每(mei)人每(mei)月平均工(gong)資為1 200 元，則人工(gong)費(fei)為0.11 元·m-3。

綜上，攀鋼鈦白粉廠一(yi)車間含鉻含砷廢水(shui)處(chu)理工(gong)程的運行費(fei)用(yong)為0.51 元(yuan)·m-3，工(gong)程總運行費(fei)用(yong)為13.22 萬元(yuan)·a-1。

5 結論

攀鋼鈦白粉(fen)廠一車(che)間(jian)含鉻(ge)含砷廢水(shui)處(chu)理工程采用微孔曝氣與高(gao)效絮凝斜板沉淀相結合為主體(ti)的處(chu)理工藝，在(zai)進(jin)水(shui)水(shui)量波動較大(da)的情(qing)況下，出水(shui)TCr、Cr6+、As 平均去(qu)除率分(fen)別達(da)到(dao)72.22%、86.18%、47.46%，達(da)到(dao)污水(shui)綜合排放(fang)標(biao)準(zhun)（GB 8978－1996）第一類污染物最高(gao)允許(xu)排放(fang)濃度(du)標(biao)準(zhun)。

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