某硫酸盐废水处理工艺的设计

周 涛 李 亮 王 帆

(1.安徽华骐环保科技股份有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)



某硫酸盐废水处理工艺的设计

周 涛1李 亮1王 帆2

(1.安徽华骐环保科技股份有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)

某企业生产产生的硫酸盐废水pH值7.7，硫酸盐、COD、铁、锰等含量超标，原部分排入周边水体，污染周边生态环境及饮用水源，影响农业生产。为消除废水中含量超标的硫酸盐，设计了处理工艺流程，并确定了设备选型。小型模拟试验结果表明，该硫酸盐废水处理后，出水硫酸盐含量低于250 mg/L，满足相关规定要求，且废水处理成本仅1.4元/t，可为该硫酸盐废水工业处理流程的确定提供参考。

硫酸盐废水 还原菌 工艺设计

某企业生产过程中产生的废水部分排入周边水体，当地环保部门检测外排水体发现硫酸盐超标较为严重，已改变周围水体原有生态功能。人饮用周围水体偶发腹泻现象，受污染的水体也会造成当地作坊制作的豆腐质量下降，影响周边环境、农业生产和居民生活。因此，消除水体中过量的硫酸盐对保护环境和人畜安全具有积极意义。

1 废水指标

该硫酸盐废水水量4 500 m3/d，pH值7.7，偏碱性，废水水质见表1。

表1 某企业废水水质 mg/L

根据当地环保部门要求，处理后的废水pH需控制在6～9，并达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水体的各项指标要求，见表2。

表2 出水要求指标 mg/L

2 常规处理方法

目前硫酸盐废水常用的处理方法主要有化学沉淀法、物理化学法、生物化学法。

(1)化学沉淀法，又包括钡盐沉淀法、钙盐沉淀法、钙矾石沉淀法等，主要是利用钡离子、钙离子等与硫酸根结合后产物的溶解度差异来去除硫酸盐。

(2)物理化学法，是目前工业废水处理技术中常用的方法，主要是利用膜分离技术实现杂质的去除，包括纳滤和反渗透等。原理是利用不同粒径的不同离子通过不同孔隙的人造膜，在适当条件下进行物理过滤。膜分离技术的优点是处理效果好，缺点是对进水端水质要求较高，一般需要预处理，一次性投资和运行成本较高，还会产生浓液，增加后续处理难度。

(3)生物化学法，是利用硫酸盐菌的代谢作用将硫酸盐转化为硫化物。硫化物既可以利用金属硫化物沉淀法也可以利用硫细菌的微氧代谢作用转化为单质硫。该技术可以用于无机和有机的硫酸盐工业废水的处理。

3 处理工艺设计

3.1 工艺流程设计

比较上述3种常用的硫酸盐废水处理方法及优缺点，根据该企业的特点和周边环境，处理工艺流程设计以厌氧处理技术为基础。设计的处理工艺流程见图1。

图1 处理工艺流程

3.2 构筑物和设备的设计及选型

(1)提升泵，将现有沉淀池中的废水提升至厌氧反应器中。选择IS型轴向吸入单级离心泵，型号IS200-150-200，流量Q=190 m3/h，高度H=12.5 m，功率N=8.55 kW，选用2台，一用一备。

(3)管道混合器，将FeCl3与废水进行充分混合、反应，便于S2-形成金属沉淀。选择GH型管道混合器，型号GH-250，碳钢衬胶材质，1台。

设备包括管道泵，用于加压UASB出水压力。为使出水通过管道混合器时能满足流速和压力的要求，选择SG型管道泵，型号200SG200-20，流量Q=200 m3/h，高度H=20 m，功率N=18.5 kW，选用1台；FeCl3配置系统，用于配置FeCl3溶液投加到管道混合器加药口，充分混合形成金属硫化物沉淀，选择一体化配置设备，型号JY-Ⅱ，整机功率1.5 kW，选用1台。

(4)斜管沉淀池，将形成的金属硫化物进行沉淀，去除废水中的S2-和Fe3+离子。地上式，尺寸12.0 m×12.0 m×4.0 m，有效容积约245 m3，超高0.3 m，有效水深1.7 m，缓冲层高度0.5 m，污泥斗高度1.5 m，污泥斗容积约80 m3。采用蜂窝斜管填料，高度1.0 m，满地布置，1台。

(5)污泥贮池，将UASB及斜管沉淀池中的底泥临时储存，定期输送至压滤设备。半地下式，尺寸φ8.0 m×3.5 m，有效高度3.0 m，有效容积约150 m3。

设备有污泥提升泵，用于提升污泥至压滤机，型号G35-1，流量Q=8 m3/h，高度H=60 m，功率N=3.0 kW，选用2台，一用一备；压滤机，对污泥贮池中的污泥进行机械压滤脱水形成滤饼，选择带式压滤机，型号FDNY500，湿泥处理能力5～10 m3/h，功率1.3 kW，设备尺寸3.75 m×1.05 m×1.95 m，选用2台，一用一备；压滤机冲洗水泵，选择IS型轴向吸入单级离心泵，型号IS50-32-200，流量Q=7.5 m3/h，高度H=52.5 m，功率N=2.82 kW，选用2台，一用一备。

(6)设备厂房，放置药剂投加设备、压滤机及配套设备等，尺寸6.0 m×4.5 m×4.5 m；内置构筑物有压滤机冲洗水池，尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m，半地下式结构，室内地坪以下深度1.0 m，来水由现有提升泵接一路DN50管道进入。

(7)配电房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；冲洗水池1座，地上式，尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m。

3.3 应用效果

硫酸盐废水处理工艺路线估算工程投资直接费约500万元，废水处理成本约1.4元/t(不含折旧费)。采用小型试验模拟工艺路线，在进水流量500 L/h时进行模拟，调试15 d后连续运行12 h，分别取3，7，12 h出水水样进行检测，指标平均值见表3。

表3 小型模拟试验出水水样检测指标 mg/L

注：小型模拟试验仅模拟废水处理，产生的污泥未作处理。

由表3结果，结合表2中各污染物排放限值，说明小型模拟试验出水指标满足排放要求。

4 结 论

(1)工艺设计重点是废水中硫酸盐的去除。小型模拟试验出水指标表明，硫酸盐废水处理工艺出水能满足各污染因子出水水质要求。

(2)小型模拟试验调试时间相对较长，原因是冬季室外温度较低，投加的城市污泥为污水处理厂脱水后的污泥，需充分分散；运行前几个小时出水水质相对较差，COD含量甚至超出20mg/L，原因是生化反应时间较短，废水中污泥含量相对较少。

(3)该处理工艺用水量较小，处理效果较好，可为后续中型或现场工业试验及调试提供指导。

2016-07-05)

周 涛(1979—)，男，工程师，243061 安徽省马鞍山市经济技术开发区梅山路409号。