某硫酸鹽廢水處理工藝的設計

周 濤 李 亮 王 帆

(1.安徽華騏環保科技股份有限公司；2.中鋼集團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計

周 濤1李 亮1王 帆2

(1.安徽華騏環保科技股份有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司)

某企業生產產生的硫酸鹽廢水pH值7.7，硫酸鹽、COD、鐵、錳等含量超標，原部分排入周邊水體，污染周邊生態環境及飲用水源，影響農業生產。為消除廢水中含量超標的硫酸鹽，設計了處理工藝流程，并確定了設備選型。小型模擬試驗結果表明，該硫酸鹽廢水處理后，出水硫酸鹽含量低于250 mg/L，滿足相關規定要求，且廢水處理成本僅1.4元/t，可為該硫酸鹽廢水工業處理流程的確定提供參考。

硫酸鹽廢水 還原菌 工藝設計

某企業生產過程中產生的廢水部分排入周邊水體，當地環保部門檢測外排水體發現硫酸鹽超標較為嚴重，已改變周圍水體原有生態功能。人飲用周圍水體偶發腹瀉現象，受污染的水體也會造成當地作坊制作的豆腐質量下降，影響周邊環境、農業生產和居民生活。因此，消除水體中過量的硫酸鹽對保護環境和人畜安全具有積極意義。

1 廢水指標

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

表1 某企業廢水水質 mg/L

根據當地環保部門要求，處理后的廢水pH需控制在6～9，并達到《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類水體的各項指標要求，見表2。

表2 出水要求指標 mg/L

2 常規處理方法

目前硫酸鹽廢水常用的處理方法主要有化學沉淀法、物理化學法、生物化學法。

(1)化學沉淀法，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合后產物的溶解度差異來去除硫酸鹽。

(2)物理化學法，是目前工業廢水處理技術中常用的方法，主要是利用膜分離技術實現雜質的去除，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，在適當條件下進行物理過濾。膜分離技術的優點是處理效果好，缺點是對進水端水質要求較高，一般需要預處理，一次性投資和運行成本較高，還會產生濃液，增加后續處理難度。

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

3 處理工藝設計

3.1 工藝流程設計

比較上述3種常用的硫酸鹽廢水處理方法及優缺點，根據該企業的特點和周邊環境，處理工藝流程設計以厭氧處理技術為基礎。設計的處理工藝流程見圖1。

圖1 處理工藝流程

3.2 構筑物和設備的設計及選型

(1)提升泵，將現有沉淀池中的廢水提升至厭氧反應器中。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與廢水進行充分混合、反應，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，1臺。

設備包括管道泵，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，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)設備廠房，放置藥劑投加設備、壓濾機及配套設備等，尺寸6.0 m×4.5 m×4.5 m；內置構筑物有壓濾機沖洗水池，尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m，半地下式結構，室內地坪以下深度1.0 m，來水由現有提升泵接一路DN50管道進入。

(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)。采用小型試驗模擬工藝路線，在進水流量500 L/h時進行模擬，調試15 d后連續運行12 h，分別取3，7，12 h出水水樣進行檢測，指標平均值見表3。

表3 小型模擬試驗出水水樣檢測指標 mg/L

注：小型模擬試驗僅模擬廢水處理，產生的污泥未作處理。

由表3結果，結合表2中各污染物排放限值，說明小型模擬試驗出水指標滿足排放要求。

4 結 論

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

(2)小型模擬試驗調試時間相對較長，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相對較差，COD含量甚至超出20mg/L，原因是生化反應時間較短，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，可為后續中型或現場工業試驗及調試提供指導。

2016-07-05)

周 濤(1979—)，男，工程師，243061 安徽省馬鞍山市經濟技術開發區梅山路409號。