曝气氧化-沉淀-生物滤池工艺在热镀锌钢板生产中的应用

曝气氧化-沉淀-生物滤池工艺在热镀锌钢板生产中的应用

山东一钢集团长期以来一直从事热梨花钢板的生产和销售。年销售期为8.14吨。采用惠林法热销售设备，废水排放量为9603kg。主要为碱洗脱水和连续碱洗脱水，以及由碱性洗脱液排放的橙色含氢氧化铁洗涤剂。综合废水污染物浓度高,呈黄褐色。针对不同工段的水质特点,采用“曝气氧化+沉淀+生物滤池”工艺处理热镀锌钢板生产废水,使出水水质达到国家排放标准同时回用于车间酸洗和碱洗工段,作为生产用水。1废水的来源、水质和水量1.1废水的来源水一种重要水碱洗工段分脱脂和水洗两道工序,其中脱脂水间歇排放(30m3/月),清洗水连续排放。该段投加的主要成分:防护油脂、NaOH、Na2CO3、三聚磷酸钠、表面活性剂、十二烷基苯磺酸钠。合连续排放酸洗工段分酸洗和水洗两道工序,酸洗水和水洗水混合连续排放。其中盐酸酸洗液的浓度(生产线用)为110～120g/L(即3mol/L左右),pH值为4～5,主要成分为桔红色的氢氧化铁。1.2原水水质原水水质见表1。1.3cod、ss、ph值废水量为960m3/d,处理出水要求达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的二级标准,即COD≤150mg/L、SS≤150mg/L、pH值为6～9、石油类≤10mg/L;部分处理水回用于车间水洗工段,需达到厂方规定的标准,即COD≤50mg/L、SS≤80mg/L、pH值为6～9、石油类≤10mg/L。2工艺设计2.1工艺工艺流程见图1。2.2工艺特点增烧出综合曝气体系针对浓度高、水量小、间歇排放的脱脂水,采用收集后集中处理方案,每月处理一次,用酸洗段的废酸液进行中和脱脂,沉渣在污泥浓缩池压滤,上清液含有部分油脂,通过车间原有气浮工艺进行分离,浮渣至煤场焚烧,出水进入综合曝气氧化池与水洗水集中处理。脱脂水浓度高主要是由水中的油脂造成的,经中和气浮分离后,对COD与SS去除率可达98%以上,由于水量小进入曝气氧化池后不会对整体水质造成影响。价铁的水解作用由于碱洗水与酸洗水自然混合,增大了水中的碱度,可形成Fe(OH)3沉淀,为使亚铁完全氧化,通过投加部分碱液来提高水中的pH值。亚铁的氧化还与pH值和DO有直接关系,当废水中铁含量高时,三价铁的水解作用可使pH向酸性方向移动,pH>8时可有效形成Fe(OH)2沉淀,然后通过曝气氧化形成Fe(OH)3沉淀,其所形成的Fe(OH)3沉淀比Fe(OH)2优越,理由是:a.中性条件下三价铁含量低;b.亚铁浓缩脱水困难;c.亚铁沉渣会缓慢氧化,随之发生酸化,以致在沉渣处释放可溶性铁。投加pac和pam有利于控制沉渣沉淀过程提高pH值,可采用投加石灰和NaOH等方式,由于通过自然中和后pH>7,可采用投加少量NaOH的方式解决,而采用投加石灰方式副产物多,操作不方便,增加了劳动强度,同时对pH控制点的掌握不精确会直接影响氧化沉淀效果,且石灰中的钙与水中的SO2−442-易形成CaSO4沉淀,使沉渣处理复杂化。为加速沉淀,投加PAC和PAM可解决Fe(OH)3不易沉淀的问题,从而缩短沉淀时间减少土建投资。采用计量泵与pH传感器进行碱量的投加可有效控制水中pH值,通过监测出水和沉淀池絮凝沉淀效果,得出最佳pH控制点为8.5～8.8。暴露方式采用穿孔曝气,需氧量计算采用文献的方法。穿孔管不易堵塞,造价低,比微孔曝气有优势。为使亚铁完全氧化,应控制氧化反应时间>2h。堰进出方式采用竖流沉淀池可节省占地面积,采用周边三角堰出水方式均匀出水,并考虑三角堰前设挡水板,可有效防止短流。特别在表面积较小的场合,必须加设挡水板,应使淹没深度>800mm。充填材料和预处理作为终端处理工艺,可有效去除水中有机污染物和降低SS值,出水水质达到回用标准(企业根据用水量回用60%以上)。滤池采用单层石英砂滤料,粒径为1～2mm,层高为1m;天然砾石粒径为2～4mm,层高为100mm;天然砾石粒径为4～8mm,层高为200mm;底部采用长柄滤头。滤速为5m/h,水冲洗强度为4L/(m2·s),气冲洗强度为15L/(m2·s)。采用两座滤池交替运行,反冲洗时先气洗,再气水混合反洗,最后水洗,否则冲洗不均匀。考虑到悬浮物密度大的特点,最后水洗时增加了中间排水,可起到表面扫洗的作用。国内压滤机交替分压滤法经浓缩后的污泥用螺杆泵打入板框压滤机。由于产泥量大且成分主要是Fe(OH)3,采用2台厢式压滤机交替处理,滤布易清洗,脱水效果好,无需投加PAM。3主要处理单元、设备主要构(建)筑物见表2。主要设备见表3。4污泥压滤效果该工程自2004年12月投入运行以来,一直稳定可靠,出水指标均达到规定标准,污泥压滤效果稳定,60%以上出水已回用于车间碱洗、酸洗工段。经厂方和省环保部门验收检测,处理出水pH=8～8.9、COD≤20mg/L、SS≤60mg/L、油≤0.1mg/L,清澈无色,各项指标均合格。5补充量及回用水费用经济分析见表4。该项目投资为80万元,设计规模为960m3/d,实际处理水量为800m3/d,车间新鲜水补充量约为9000m3/月,回用水量约为15000m3/月。药剂费用为0.26元/m3,电费为0.17元/m3,人工费为0.11元/m3,平均运行费用为0.54元/m3。由表4可知,回用后节约597.50元/d,污水处理运行费用为432.00元/d,实际节约165.50元/d,全年节约5.5万元。6亚铁的生物净化系统①对于热镀锌钢板生产废水采用“曝气氧化+沉淀+生物滤池”工艺进行处理是可行的,出水清澈透明,可作为车间碱洗和酸洗工段生产用水。②处理工艺的关键是控制亚铁氧化所需pH值(8.5～8.8),通过投加NaOH提高碱度,并用计量泵和pH感应控制器准确控制投加点。采用穿孔曝气方式进行氧化反应,反应时间>2h,可使亚铁快速氧化为三价铁。③投加PAC