摘要:對(duì)某氧化鐵紅廠廢水處理工程進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，介紹處理的工藝流程、主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)、預(yù)期處理效果及污染物的削減量等。生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)氨氮吹脫塔處理后，至本污水處理廠經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀+預(yù)缺氧+二級(jí)AO+深度處理后達(dá)標(biāo)排放，設(shè)計(jì)處理后出水總氮≤70mg/L。

江蘇某氧化鐵紅廠采用濕法混酸工藝生產(chǎn)氧化鐵紅，生產(chǎn)原材料主要有鐵皮、硝酸、硫酸亞鐵、蒸汽和空氣，因此其生產(chǎn)廢水中含有較多的亞鐵離子、NH3、COD、TN等污染物。生產(chǎn)廢水若不經(jīng)處理直接排放到自然水體中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，破壞生態(tài)平衡;若直接排放至市政管網(wǎng)中，其水質(zhì)劣于市政管網(wǎng)的接管標(biāo)準(zhǔn)，將影響城鎮(zhèn)污水處理廠的正常運(yùn)行，間接導(dǎo)致環(huán)境污染的問(wèn)題。雖然該廠原有污水處理設(shè)備設(shè)施，但隨著企業(yè)發(fā)展進(jìn)步，其產(chǎn)能逐漸提高，導(dǎo)致污水處理能力不足;同時(shí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，總氮要求達(dá)標(biāo)排放;原有處理工藝不能滿足現(xiàn)有的污水處理現(xiàn)狀。由于企業(yè)對(duì)環(huán)保的重視，為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，積極推進(jìn)國(guó)家新環(huán)保法的實(shí)施，故對(duì)企業(yè)的污水處理設(shè)備設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，使生產(chǎn)廢水處理后能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

水質(zhì)水量根據(jù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)工藝廢水排放量約4000m3/d。同時(shí)車間地面沖洗、生活污水、初期雨水等低濃度廢水排放量約2000m3/d?？傇O(shè)計(jì)處理水量為6000m3/d。根據(jù)氧化鐵紅生產(chǎn)工藝可知，廢水主要來(lái)源于:沉淀過(guò)程排放的氧化鐵混合液沉淀后的上清液和壓濾水洗過(guò)程排放的濾液和水洗廢水。廢水中主要污染物為鐵皮和硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的銨根，以及反應(yīng)未完全的硝酸、鐵離子等，主要表現(xiàn)為NH3－N、TN、COD等污染指標(biāo)。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1。
工藝流程根據(jù)水質(zhì)分析可知，廢水中COD較低，氨氮、總氮較高，是C/N失調(diào)的高氮廢水，廢水先經(jīng)過(guò)原有的氨氮吹脫塔去除大部分氨氮之后再進(jìn)入新建的電磁流量計(jì)內(nèi)，因此本新建電磁流量計(jì)主要目的為脫除總氮，使出水總氮、氨氮、COD均達(dá)標(biāo)排放。另外由于在生產(chǎn)過(guò)程中使用到硫酸亞鐵，因此水中含有大量的硫酸根，如不處理直接進(jìn)入到生化系統(tǒng)中，會(huì)影響到生化系統(tǒng)的降解COD和脫氮的效果，故在進(jìn)入生化系統(tǒng)前需通過(guò)化學(xué)沉淀法進(jìn)行預(yù)處理，以保證后續(xù)處理的正常運(yùn)行。新建電磁流量計(jì)采用化學(xué)沉淀+二級(jí)A/O工藝+機(jī)械過(guò)濾。因前段吹脫已去除絕大部分氨氮，故生化脫氮采用A/O工藝，主要利用生物的反硝化作用去除污水中的總氮。采用目前成熟可靠的改良二級(jí)A/O法終端污水治理工藝，可以很好的去除污水中的總氮、COD等污染物，取得了很好的污染治理效果。 工藝說(shuō)明:吹脫后的廢水(主要污染物為硝酸根)進(jìn)入中間水池，經(jīng)泵提升進(jìn)入脫硫反應(yīng)池中，投加消石灰溶液與廢水中的SO2－4進(jìn)行反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，自流入脫硫沉淀池在重力作用下完成泥水分離;上清液自流入碳源加藥池，投加碳源補(bǔ)充生化系統(tǒng)脫氮所需的碳源;再流入pH調(diào)整池，通過(guò)投加酸和液堿，將廢水的pH調(diào)整至中性;再至配水槽，補(bǔ)充磷源;自流至預(yù)缺氧池，在預(yù)缺氧池反應(yīng)之后，再進(jìn)入兩級(jí)AO處理工藝;通過(guò)生化脫氮處理去除水中的總氮，同時(shí)降解水中的有機(jī)物。經(jīng)過(guò)兩級(jí)AO生化系統(tǒng)處理后污水，通過(guò)二沉池(生化沉淀池)泥水分離后，上清液自流入清水池，污泥通過(guò)泵吸機(jī)提升至污泥槽，再回流至預(yù)缺氧池。生化系統(tǒng)運(yùn)行良好時(shí)，清水池可超越出水到計(jì)量排放渠，達(dá)標(biāo)排放至市政管網(wǎng)中;也可根據(jù)運(yùn)行的具體情況經(jīng)機(jī)械過(guò)濾器處理后，排放至計(jì)量排放渠，達(dá)標(biāo)排放。
脫硫沉淀池污泥，經(jīng)脫硫污泥濃縮池濃縮后，泵送至真空帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，脫水后污泥外運(yùn)處理。生化系統(tǒng)剩余污泥，經(jīng)生化污泥濃縮池濃縮后，泵送至離心脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水，脫水后污泥外運(yùn)處理。
脫硫沉淀產(chǎn)生的物化污泥經(jīng)泵提升進(jìn)入污泥濃縮池，濃縮處理后進(jìn)入真空帶式脫水機(jī)，脫水處理后物化干泥(主要成份為硫酸鈣)送至水泥廠制水泥。


3工藝特點(diǎn)
3．1化學(xué)脫硫
根據(jù)氧化鐵紅生產(chǎn)工藝可知，廢水中含有大量的硫酸根;雖然在出水的污染物監(jiān)測(cè)中沒(méi)有硫酸根的指標(biāo)，但是水中硫酸根濃度過(guò)高會(huì)抑制微生物的正常生長(zhǎng)，從而影響到出水水質(zhì)。因此在廢水進(jìn)入到生物脫氮反應(yīng)前，先通過(guò)投加石灰，使鈣和硫酸根離子反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣沉淀，從而達(dá)到去除水中硫酸根的目的，以保證后續(xù)生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。


3．2去除總氮
由于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，在COD、氨氮達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，要求總氮也需達(dá)標(biāo)排放。而生物脫氮是目前公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)、有效、最有發(fā)展前途的方法;生物脫氮研究已取得很大發(fā)展并走向成熟。由于廢水進(jìn)水到本電磁流量計(jì)前已經(jīng)通過(guò)氨氮吹脫塔吹脫掉一部氨氮，因此本設(shè)計(jì)中再采用預(yù)缺氧+兩級(jí)AO工藝進(jìn)一步去掉水中的氨氮，同時(shí)達(dá)到去除總氮的目的。使物化脫氮法與生物脫氮法完美的結(jié)合起來(lái)，將兩種方法的作用與優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到最大。

4主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
4．1中間水池
中間水池中間水池起到緩存廢水，均值均量的作用。
新建中間水池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，三角形狀，設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=17．0m×29．75m×8．6m，總約容積2200m3，停留時(shí)間約8．8h。停留時(shí)間基本滿足污水系統(tǒng)正常運(yùn)行要求。
主要配套設(shè)備:中間水池提升泵2臺(tái)(1用1備)，無(wú)密封自控自吸泵，Q=300m3/h，H=12m，N=22kW;超聲波液位計(jì)1臺(tái);進(jìn)水流量計(jì)1臺(tái);管徑200mm，量程0～450m3/h。

4．2脫硫反應(yīng)池
脫硫反應(yīng)池使廢水與消石灰充分反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣沉淀，從而去除水中的硫酸根，以利于后續(xù)生化處理。
新建脫硫反應(yīng)池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=4．0m×4．0m×8．6m，總約容積275m3，停留時(shí)間約1h。
主要配套設(shè)備:立式攪拌機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)1臺(tái)。

4．3脫硫沉淀池
脫硫沉淀池使廢水與消石灰生產(chǎn)沉淀物泥水分離，上清液自流至檸檬酸加藥池，物化污泥通過(guò)提升泵排至物化污泥濃縮池。
新建脫硫沉淀池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=28．0m×8．0m×8．6m，表面負(fù)荷1．12m3/m2×h。
主要配套設(shè)備:往復(fù)式刮泥機(jī)1臺(tái)，B=8m，L=28m，單臺(tái)N=7．5kW;脫硫污泥提升泵2臺(tái)，立式排污泵，Q=50m3/h，H=25m，N=5．5kW。


4．4碳源加藥池
碳源加藥池中投加碳源在補(bǔ)充生化系統(tǒng)脫氮所需的碳源的同時(shí)，對(duì)pH值也具有一定的調(diào)整作用。新建碳源加藥池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時(shí)間約1h。主要配套設(shè)備:立式攪拌機(jī)1臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)1臺(tái)。

4．5pH配水池
pH調(diào)整池通過(guò)投加酸和液堿，將廢水的pH調(diào)整至中性。新建pH調(diào)整池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時(shí)間約1h。主要配套設(shè)備:立式攪拌機(jī)1臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)1臺(tái)。

4．6配水池
通過(guò)配水池補(bǔ)充磷源。新建配水池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時(shí)間約1h。主要配套設(shè)備:立式攪拌機(jī)1臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW。4．7預(yù)缺氧池預(yù)缺氧池提高廢水的可生化性，降解水中有機(jī)物去除COD的同時(shí)發(fā)生反硝化反應(yīng)，去除水中的總氮。新建預(yù)缺氧池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)，總約容積4500m3，停留時(shí)間約18h。主要配套設(shè)備:潛水?dāng)嚢铏C(jī)6臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)1臺(tái)。


4．8一級(jí)缺氧池
一級(jí)缺氧池降解水中有機(jī)物去除COD，進(jìn)一步發(fā)生反硝化反應(yīng)，去除水中的總氮。新建一級(jí)缺氧池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。主要配套設(shè)備:潛水?dāng)嚢铏C(jī)16臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)2臺(tái)。
4．9一級(jí)好氧池
一級(jí)好氧池降解水中有機(jī)物去除COD，同時(shí)發(fā)生硝化反應(yīng)，為反硝化反應(yīng)做準(zhǔn)備。新建一級(jí)缺氧池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。主要配套設(shè)備:微孔曝氣器2套;潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺(tái)，單臺(tái)N=5．5kW;在線pH計(jì)2臺(tái);羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，42m3/min，0．85kgf/cm2，N=90kW與二級(jí)好氧共用。

4．10二級(jí)缺氧池
二級(jí)缺氧池降解水中有機(jī)物去除COD，進(jìn)一步發(fā)生反硝化反應(yīng)，去除水中的總氮。新建一級(jí)缺氧池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。主要配套設(shè)備:潛水?dāng)嚢铏C(jī)8臺(tái)，單臺(tái)N=7．5kW;在線pH計(jì)2臺(tái)。
4．11二級(jí)好氧池
二級(jí)好氧池降解水中有機(jī)物去除COD，保證出水COD達(dá)標(biāo);同時(shí)發(fā)生硝化反應(yīng)，為反硝化反應(yīng)做準(zhǔn)備。新建二級(jí)好氧池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。主要配套設(shè)備:微孔曝氣器2套;在線pH計(jì)2臺(tái)。
4．12二沉池
二沉池實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液出水至清水池，通過(guò)泵吸泥機(jī)將沉淀池污泥回流至預(yù)缺氧。新建二沉池2座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=32．0m×8．0m×8．1m，表面負(fù)荷約0．6m3/m2*h。主要配套設(shè)備:行車式泵吸泥機(jī)，SB－16．45，軌距16．45m;電磁流量計(jì)


4．13清水池
新建清水池1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，單體設(shè)計(jì)尺寸B×L×H=16．0m×1．5m×8．1m，總約容積190m3，停留時(shí)間約0.5h。主要配套設(shè)備:超聲波液位計(jì)1臺(tái)。
4．14機(jī)械過(guò)濾器
新增機(jī)械過(guò)濾器6臺(tái)，碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，單臺(tái)尺寸Φ3600mm，單臺(tái)處理量50m3/h。主要配套設(shè)備:轉(zhuǎn)子流量計(jì)6臺(tái);每臺(tái)機(jī)械過(guò)濾器配套6臺(tái)氣動(dòng)閥門(mén)，共36臺(tái)氣動(dòng)閥門(mén)。
4．15生化污泥濃縮池
新建生化污泥濃縮池1座，地上式碳鋼防腐，設(shè)計(jì)尺寸Φ6×5m，總約容積140m3。主要配套設(shè)備:污泥濃縮機(jī)1臺(tái)，Φ6m;超聲波泥位計(jì)1臺(tái);生化污泥提升泵2臺(tái)，Q=5m3/h，H=12m，N=1．1kW;離心污泥脫水機(jī)，處理量5m3/h。
4．16物化污泥濃縮池
新建物化污泥濃縮池1座，地上式碳鋼防腐，設(shè)計(jì)尺寸Φ10×5．5m，總約容400m3。主要配套設(shè)備:污泥濃縮機(jī)1臺(tái)，Φ10m;超聲波泥位計(jì)1臺(tái);物化污泥提升泵2臺(tái)，Q=100m3/h，H=15m，N=5．5kW;真空帶式壓濾機(jī)，DU30/2500，1套。

5預(yù)期處理效果及削減污染物量
5．1預(yù)期處理效果
根據(jù)以往工程案例和理論計(jì)算，對(duì)各處理單元的預(yù)期處理 5．2削減污染物的量
根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)分析，本污水處理工藝主要脫除水中的總氮，避免過(guò)量的氮排入到自然水體中導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)象發(fā)生，減少其對(duì)自然環(huán)境的不利影響。
本污水處理中的處理規(guī)模為6000m3/d，進(jìn)水總氮1800mg/L，出水總氮70mg/L，則每日的總氮削減量為6000×(1800－70)=10380kg/d=10．38t/d，則每年總氮的削減量為10．38×365=3788．7t/a。
根據(jù)計(jì)算每年可減少3788．7t的總氮污染物直接排放到自然環(huán)境中，為保護(hù)自然環(huán)境做了巨大的貢獻(xiàn)。


6小結(jié)氧化鐵紅廠的生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)氨氮吹脫塔處理后，采用化學(xué)沉淀+預(yù)缺氧+二級(jí)AO+深度處理后廢水的各指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)排放，其中出水總氮≤70mg/L?；瘜W(xué)脫硫?yàn)橹匾念A(yù)處理過(guò)程，是后續(xù)生化系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。物化脫氮的氨氮吹脫法與生物脫氮的預(yù)缺氧+兩級(jí)AO法相結(jié)合，使出水氨氮與總氮均能達(dá)標(biāo)排放。對(duì)高氨氮、C/N失調(diào)的廢水處理工程具有一定的借鑒意義。