鎢金屬加工廠綜合廢水零排放工程運(yùn)行實(shí)踐

高 禎，宋嘉美

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 工程概況

某公司是一家集鎢金屬冶煉、深加工于一體的綜合性工礦企業(yè)，主要產(chǎn)品有鎢精礦、鎢酸銨、鎢粉等。在生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生工業(yè)廢水，這些廢水的綜合特點(diǎn)是酸性很強(qiáng)，并含有大量Mg2+、Na+等金屬離子以及離子，還含有少量Pb2+、Zn2+等重金屬離子，是一種比較難處理的工業(yè)廢水［1］。目前該種廢水的處理工藝主要有中和沉淀、反滲透、離子交換等，這些工藝存在的普遍問題是回收率低、容易造成二次污染［2，3］。由于受企業(yè)生產(chǎn)活動的影響，該廠區(qū)的生活污水較常見生活污水具有COD值偏低、總氮和氨氮值偏高等明顯特征。

針對以上廢水的特點(diǎn)，采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝對其生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理并回收利用，用接觸氧化-BAF-混凝沉淀工藝對廠區(qū)的生活污水進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)了廠區(qū)廢水的零排放。

2 生產(chǎn)廢水處理工藝

2.1 廢水水質(zhì)及水量

廠區(qū)的生產(chǎn)廢水主要來自APT(仲鎢酸銨)車間，APT是一種工業(yè)原料，主要作為石化行業(yè)中的添加劑使用，由鎢精礦經(jīng)焙燒、壓煮、凈化、離子交換、萃取、結(jié)晶等工藝制成。該工藝在其離子交換和萃取過程中產(chǎn)生大量廢水，該廠生產(chǎn)廢水的平均水質(zhì)、水量見表1。

2.2 廢水處理工藝

表1 廠區(qū)生產(chǎn)廢水水質(zhì)、水量Tab.1 Water quality and quantity of industrial wastewater

采用“中和+過濾+蒸發(fā)結(jié)晶+離心+干燥”處理工藝，工藝流程如圖1。

由于車間排放的廢水呈酸性且含有大量Mg2+及少量重金屬離子。為了回收Mg2+并保證后續(xù)單元的順利進(jìn)行，首先將廢水用燒堿調(diào)節(jié)成pH為11的堿性廢水，Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，通過壓濾機(jī)固液分離后，固態(tài)物質(zhì)進(jìn)入硫酸鎂溶解槽，在槽中加入硫酸，控制槽內(nèi)pH為6，通過攪拌使沉淀物溶解生成硫酸鎂溶液，硫酸鎂溶液返回車間進(jìn)行回用。壓濾機(jī)出水經(jīng)沉淀后進(jìn)入加熱器預(yù)熱，物料利用蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝下來的凝結(jié)水預(yù)熱，然后通過換熱器，經(jīng)蒸汽加熱后進(jìn)行降膜蒸發(fā)，部分水蒸氣蒸發(fā)變成二次蒸汽，物料得到濃縮，濃縮后的物料進(jìn)入結(jié)晶器，在結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行二次蒸發(fā)，降膜段及結(jié)晶器內(nèi)的二次蒸汽進(jìn)入MVR蒸汽壓縮機(jī)升壓、升溫，升溫后的蒸汽用于蒸發(fā)器加熱，水蒸氣經(jīng)冷凝后成冷凝水處理后回用于APT車間工藝生產(chǎn)。

圖1 處理工藝流程圖Fig.1 Flow chart of wastewater treatment

蒸發(fā)濃縮后的物料在導(dǎo)流筒作用下進(jìn)入結(jié)晶室，隨著結(jié)晶室內(nèi)晶體顆粒的不斷長大，當(dāng)其沉降速度大于懸浮速度時(shí)，在結(jié)晶器底部就形成一個密度穩(wěn)定的晶漿區(qū)，得到大顆粒的硫酸鈉晶體，硫酸鈉晶體通過晶漿泵輸送至離心機(jī)進(jìn)行分離，上清液通過循環(huán)泵進(jìn)入換熱器換熱后在結(jié)晶器內(nèi)再次蒸發(fā)濃縮。

結(jié)晶器出料經(jīng)泵提升進(jìn)入旋流器，細(xì)小顆粒隨上清液返回結(jié)晶器重新蒸發(fā)結(jié)晶，較大顆粒進(jìn)入離心分離機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離。濾液返回蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)重新蒸發(fā)，固體顆粒進(jìn)入干燥系統(tǒng)。

分離后的硫酸鈉晶體還夾帶有一定的自由水，需要對其進(jìn)行干燥。濕物料經(jīng)給料器連續(xù)輸送至干燥管下部，被高速熱氣流分散，并與熱氣流進(jìn)行熱量交換，使物料得以干燥。干燥的固體物料隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器，收集成品進(jìn)入料倉進(jìn)行包裝，未分離的固體進(jìn)入布袋除塵器，處理后的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排出。

3 生活污水處理工藝

3.1 生活污水水質(zhì)及水量

廠區(qū)生活污水主要來源為職工宿舍、洗浴間及生產(chǎn)車間等。由于該企業(yè)在生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)使用到化工原料，如氨水、硫酸鈉等，致使生活污水中不可避免的摻雜著這些物質(zhì)，通過實(shí)地測量該廠區(qū)的生活污水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)主要特點(diǎn)是COD值偏低、氨氮以及總氮比常見生活污水值高，其水質(zhì)測量的平均結(jié)果見表2。

表2 廠區(qū)生活污水水質(zhì)、水量Tab.2 Water quality and quantity of sanitary sewage

3.2 生活污水處理工藝

采用接觸氧化-BAF為主體的生物處理工藝，工藝流程圖見圖2，

圖2 生活污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow chart of sanitary sewage treatment

生活污水經(jīng)廠區(qū)管網(wǎng)收集后自流排入調(diào)節(jié)池，在進(jìn)入之前經(jīng)過格網(wǎng)攔截去除大的漂浮物，以免對后續(xù)設(shè)備造成損傷。污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水量、水質(zhì)調(diào)節(jié)，并進(jìn)行初步預(yù)酸化，調(diào)節(jié)池中設(shè)提升泵提升至生物接觸氧化反應(yīng)池。

接觸氧化池分前、后兩段，其中前端為厭氧段，主要起水解酸化和厭氧反硝化的作用;后段為好氧段，主要進(jìn)行硝化反應(yīng)，同時(shí)由好氧微生物降解污水中的有機(jī)物，部分好氧段出水作為硝化液回流至厭氧段前端，借助進(jìn)水中豐富的有機(jī)物完成反硝化作用，使硝化液中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。接觸氧化池中設(shè)填料，由附著在填料上的生物膜和懸浮在廢水中的好氧微生物氧化分解廢水中的有機(jī)物，除去污水中大部分有機(jī)物以及N和P等污染物。接觸氧化池出水進(jìn)入中間水池，通過提升泵提升進(jìn)入多級曝氣生物濾池，同時(shí)中間水池的水可作為曝氣生物濾池和一體化凈水器的反沖洗用水。

曝氣生物濾池共三級，其中第一級為厭氧段，二、三級為好氧段，第三級好氧段部分出水回流至第一級厭氧段，利用曝氣生物濾池濾料中高濃度生物膜的強(qiáng)氧化降解能力與曝氣生物濾池的硝化、反硝化作用，對污水中有機(jī)物及氮磷等污染物質(zhì)進(jìn)行快速分解。同時(shí)利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，進(jìn)一步凈化水質(zhì)［4，5］。

曝氣生物濾池出水進(jìn)入一體化凈水器，在凈水器前端直接將PAC、PAM投加至管道中，經(jīng)管道過濾器混合后在一體化凈水器內(nèi)完成沉淀、過濾過程，最后污水排入回用水池，回用于整個廠區(qū)的綠化澆灑等環(huán)節(jié)。一體化污水凈化器排出的污泥進(jìn)入污泥池內(nèi)，經(jīng)污泥泵打入壓濾機(jī)壓濾，壓濾液返回重新處理;系統(tǒng)反沖洗水返回調(diào)節(jié)池重新處理

4 廢水處理效果

生產(chǎn)廢水調(diào)試過程中，控制中和段pH值為11，硫酸鎂溶解槽pH值為6，通過一段時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行，出水效果見表3。處理后廢水直接回用于APT車間，溶解后硫酸鎂溶液經(jīng)硫酸鎂配置工段調(diào)節(jié)后回用，達(dá)到零排放要求。

表3 處理后生產(chǎn)廢水水質(zhì)Tab.3 Water quality index of treated industrial wastewater

生活污水調(diào)試過程中，分別控制接觸氧化段和BAF的回流率為150%和100%，接觸氧化池厭氧段溶解氧為0.25mg/L，好氧段溶解氧為3.5mg/L，BAF好氧段曝氣氣水比為6∶1，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行后，出水水質(zhì)見表4。

表4 處理后生活污水水質(zhì)Tab.4 Water quality index of treated sanitary sewage

處理后的水質(zhì)基本達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)二類水體水質(zhì)，直接回用于廠區(qū)的綠化及景觀用水。

5 經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益

生產(chǎn)廢水零排放項(xiàng)目實(shí)施后每年可回收硫酸鈉8600t，硫酸鎂1317t(折算成七水硫酸鎂)，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約330萬元，節(jié)省水資源污染造成的經(jīng)濟(jì)損失19.4萬元;正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，生產(chǎn)廢水處理成本約12.3元/t，生活污水處理成本約2.12元/t，每年可減少7.2萬t工業(yè)廢水和4.38萬t的生活污水排放，環(huán)境效益明顯。

6 結(jié)語

針對鎢加工企業(yè)生產(chǎn)廢水和生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理生產(chǎn)廢水，接觸氧化-BAF工藝處理廠區(qū)生活污水，解決了廢水回用及“零排放”難題;處理效果較好，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，對保護(hù)環(huán)境及企業(yè)發(fā)展具有重大意義，對工業(yè)廢水“零排放”具有典型示范作用。

［1］蔣湘生.蒸發(fā)結(jié)晶應(yīng)用于APT生產(chǎn)廢水處理與回用［J］.有色金屬加工，2014，43(2):61 ～64.

［2］盧伯福，虞美輝，孫洪貴，等.鉛鋅冶煉廢水零排放處理工程的運(yùn)行實(shí)踐［J］.中國有色冶金，2014，(1):59～61.

［3］韓勇濤，馮杰，周海，等.煤化工高含鹽廢水零排放處理工程實(shí)例［J］.工業(yè)用水與廢水，2014，45(2):62 ～63.

［4］鄭俊，吳浩汀.曝氣生物濾池工藝的理論與工程應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.83～86.

［5］孫力平，侯紅娟.改進(jìn)的BAF工藝用于工業(yè)廢水處理［J］.中國給水排水，2000，16(8):55～56.