某氧化铁红厂废水处理工程设计

蒋小林，袁淼卉，吴胜胜，赵雪锋

(1．苏州市清泽环境技术有限公司，江苏 苏州 215131；2．北京国环清华环境工程设计研究有限公司华东分院，江苏 宜兴 214200)

江苏某氧化铁红厂采用湿法混酸工艺生产氧化铁红，生产原材料主要有铁皮、硝酸、硫酸亚铁、蒸汽和空气，因此其生产废水中含有较多的亚铁离子、NH3、COD、TN等污染物。生产废水若不经处理直接排放到自然水体中会对环境造成污染，破坏生态平衡；若直接排放至市政管网中，其水质劣于市政管网的接管标准，将影响城镇污水处理厂的正常运行，间接导致环境污染的问题。

虽然该厂原有污水处理设备设施，但随着企业发展进步，其产能逐渐提高，导致污水处理能力不足；同时环保标准的日益严格，总氮要求达标排放；原有处理工艺不能满足现有的污水处理现状。由于企业对环保的重视，为响应国家环保政策，积极推进国家新环保法的实施，故对企业的污水处理设备设施进行提标改造，使生产废水处理后能稳定达标排放。

1 水质水量

根据企业提供的数据，生产工艺废水排放量约4000m3/d。同时车间地面冲洗、生活污水、初期雨水等低浓度废水排放量约2000m3/d。总设计处理水量为6000m3/d。

根据氧化铁红生产工艺可知，废水主要来源于：沉淀过程排放的氧化铁混合液沉淀后的上清液和压滤水洗过程排放的滤液和水洗废水。废水中主要污染物为铁皮和硝酸反应产生的铵根，以及反应未完全的硝酸、铁离子等，主要表现为NH3-N、TN、COD等污染指标。设计进水水质如表1。

表1 设计进水水质

表1(续)

本项目废水处理后出水排入市政污水管网，纳管要求，即出水水质如表2。

表2 出水水质

2 工艺流程

根据水质分析可知，废水中COD较低，氨氮、总氮较高，是C/N失调的高氮废水，废水先经过原有的氨氮吹脱塔去除大部分氨氮之后再进入新建的污水处理站内，因此本新建污水处理站主要目的为脱除总氮，使出水总氮、氨氮、COD均达标排放。另外由于在生产过程中使用到硫酸亚铁，因此水中含有大量的硫酸根，如不处理直接进入到生化系统中，会影响到生化系统的降解COD和脱氮的效果，故在进入生化系统前需通过化学沉淀法进行预处理，以保证后续处理的正常运行。

新建污水处理站采用化学沉淀+二级A/O工艺+机械过滤。因前段吹脱已去除绝大部分氨氮，故生化脱氮采用A/O 工艺，主要利用生物的反硝化作用去除污水中的总氮。采用目前成熟可靠的改良二级A/O 法终端污水治理工艺，可以很好的去除污水中的总氮、COD 等污染物，取得了很好的污染治理效果。

系统工艺流程如图1。

图1 工艺流程图

脱硫沉淀池污泥，经脱硫污泥浓缩池浓缩后，泵送至真空带式压滤机进行污泥脱水，脱水后污泥外运处理。生化系统剩余污泥，经生化污泥浓缩池浓缩后，泵送至离心脱水机进行污泥脱水，脱水后污泥外运处理。

脱硫沉淀产生的物化污泥经泵提升进入污泥浓缩池，浓缩处理后进入真空带式脱水机，脱水处理后物化干泥(主要成份为硫酸钙)送至水泥厂制水泥。

3 工艺特点

3.1 化学脱硫

根据氧化铁红生产工艺可知，废水中含有大量的硫酸根；虽然在出水的污染物监测中没有硫酸根的指标，但是水中硫酸根浓度过高会抑制微生物的正常生长，从而影响到出水水质。

因此在废水进入到生物脱氮反应前，先通过投加石灰，使钙和硫酸根离子反应生产硫酸钙沉淀，从而达到去除水中硫酸根的目的，以保证后续生化系统的正常运行。

3.2 去除总氮

由于环保标准的日益严格，在COD、氨氮达标排放的同时，要求总氮也需达标排放。而生物脱氮是目前公认的经济、有效、最有发展前途的方法；生物脱氮研究已取得很大发展并走向成熟。由于废水进水到本污水处理站前已经通过氨氮吹脱塔吹脱掉一部氨氮，因此本设计中再采用预缺氧+两级AO工艺进一步去掉水中的氨氮，同时达到去除总氮的目的。使物化脱氮法与生物脱氮法完美的结合起来，将两种方法的作用与优点发挥到最大。

4 主要构筑物及设计参数

4.1 中间水池

中间水池起到缓存废水，均值均量的作用。

新建中间水池1座，半地下式钢砼结构，三角形状，设计尺寸B×L×H=17.0 m×29.75 m×8.6m，总约容积2200 m3，停留时间约8.8h。停留时间基本满足污水系统正常运行要求。

主要配套设备：中间水池提升泵2台(1用1备)，无密封自控自吸泵，Q=300 m3/h，H=12m，N=22kW；超声波液位计1台；进水流量计1台；管径200mm，量程0～450m3/h。

4.2 脱硫反应池

脱硫反应池使废水与消石灰充分反应生产硫酸钙沉淀，从而去除水中的硫酸根，以利于后续生化处理。

新建脱硫反应池2座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=4.0 m×4.0 m×8.6m，总约容积275m3，停留时间约1h。

主要配套设备：立式搅拌机2台，单台N=7.5kW；在线pH计1台。

4.3 脱硫沉淀池

脱硫沉淀池使废水与消石灰生产沉淀物泥水分离，上清液自流至柠檬酸加药池，物化污泥通过提升泵排至物化污泥浓缩池。

新建脱硫沉淀池1座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=28.0m×8.0 m×8.6m，表面负荷1.12m3/m2×h。

主要配套设备：往复式刮泥机1台，B=8m，L=28m，单台N=7.5kW；脱硫污泥提升泵2台，立式排污泵，Q=50m3/h，H=25m，N=5.5kW。

4.4 碳源加药池

碳源加药池中投加碳源在补充生化系统脱氮所需的碳源的同时，对pH值也具有一定的调整作用。

新建碳源加药池1座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=5.0m×6.0 m×8.6m，总约容积258m3，停留时间约1h。

主要配套设备：立式搅拌机1台，单台N=7.5kW；在线pH计1台。

4.5 pH配水池

pH调整池通过投加酸和液碱，将废水的pH调整至中性。

新建pH调整池1座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=5.0m×6.0 m×8.6m，总约容积258m3，停留时间约1h。

主要配套设备：立式搅拌机1台，单台N=7.5kW；在线pH计1台。

4.6 配水池

通过配水池补充磷源。

新建配水池1座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=5.0m×6.0 m×8.6m，总约容积258m3，停留时间约1h。

主要配套设备：立式搅拌机1台，单台N=7.5kW。

4.7 预缺氧池

预缺氧池提高废水的可生化性，降解水中有机物去除COD的同时发生反硝化反应，去除水中的总氮。

新建预缺氧池1座，半地下式钢砼结构，梯形结构，总约容积4500m3，停留时间约18h。

主要配套设备：潜水搅拌机6台，单台N=7.5kW；在线pH计1台。

4.8 一级缺氧池

一级缺氧池降解水中有机物去除COD，进一步发生反硝化反应，去除水中的总氮。

新建一级缺氧池2座，半地下式钢砼结构。

主要配套设备：潜水搅拌机16台，单台N=7.5kW；在线pH计2台。

4.9 一级好氧池

一级好氧池降解水中有机物去除COD，同时发生硝化反应，为反硝化反应做准备。新建一级缺氧池2座，半地下式钢砼结构。

主要配套设备：微孔曝气器2套；潜水搅拌机4台，单台N=5.5kW；在线pH计2台；罗茨风机2台，42m3/min，0.85kgf/cm2，N=90kW与二级好氧共用。

4.10 二级缺氧池

二级缺氧池降解水中有机物去除COD，进一步发生反硝化反应，去除水中的总氮。新建一级缺氧池2座，半地下式钢砼结构。

主要配套设备：潜水搅拌机8台，单台N=7.5kW；在线pH计2台。

4.11 二级好氧池

二级好氧池降解水中有机物去除COD，保证出水COD达标；同时发生硝化反应，为反硝化反应做准备。

新建二级好氧池2座，半地下式钢砼结构。

主要配套设备：微孔曝气器2套；在线pH计2台。

4.12 二沉池

二沉池实现泥水分离，上清液出水至清水池，通过泵吸泥机将沉淀池污泥回流至预缺氧。

新建二沉池2座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=32.0m×8.0 m×8.1m，表面负荷约0.6m3/m2*h。

主要配套设备：行车式泵吸泥机，SB-16.45，轨距16.45m；电磁流量计

4.13 清水池

新建清水池1座，半地下式钢砼结构，单体设计尺寸B×L×H=16.0m×1.5m×8.1m，总约容积190m3，停留时间约0.5h。

主要配套设备：超声波液位计1台。

4.14 机械过滤器

新增机械过滤器6台，碳钢防腐结构，单台尺寸Φ3600mm，单台处理量50m3/h。主要配套设备：转子流量计6台；每台机械过滤器配套6台气动阀门，共36台气动阀门。

4.15 生化污泥浓缩池

新建生化污泥浓缩池1座，地上式碳钢防腐，设计尺寸Φ6×5m，总约容积140m3。

主要配套设备：污泥浓缩机1台，Φ6m；超声波泥位计1台；生化污泥提升泵2台，Q=5m3/h，H=12m，N=1.1kW；离心污泥脱水机，处理量5m3/h。

4.16 物化污泥浓缩池

新建物化污泥浓缩池1座，地上式碳钢防腐，设计尺寸Φ10×5.5m，总约容400m3。

主要配套设备：污泥浓缩机1台，Φ10m；超声波泥位计1台；物化污泥提升泵2台，Q=100m3/h，H=15m，N=5.5kW；真空带式压滤机，DU30/2500，1套。

5 预期处理效果及削减污染物量

5.1 预期处理效果

根据以往工程案例和理论计算，对各处理单元的预期处理效果如表3。

表3 主要构筑物预期处理效果

5.2 削减污染物的量

根据水质特点分析，本污水处理工艺主要脱除水中的总氮，避免过量的氮排入到自然水体中导致水体富营养现象发生，减少其对自然环境的不利影响。

本污水处理中的处理规模为6000m3/d，进水总氮1800 mg/L，出水总氮70 mg/L，则每日的总氮削减量为6000×(1800-70)=10380kg/d=10.38t/d，则每年总氮的削减量为10.38×365=3788.7t/a。

根据计算每年可减少3788.7t的总氮污染物直接排放到自然环境中，为保护自然环境做了巨大的贡献。

6 小结

氧化铁红厂的生产废水经过氨氮吹脱塔处理后，采用化学沉淀+预缺氧+二级AO+深度处理后废水的各指标均能达标排放，其中出水总氮≤70mg/L。化学脱硫为重要的预处理过程，是后续生化系统正常运行的基础。物化脱氮的氨氮吹脱法与生物脱氮的预缺氧+两级AO法相结合，使出水氨氮与总氮均能达标排放。对高氨氮、C/N失调的废水处理工程具有一定的借鉴意义。