钛白粉污水处理试验研究

王德正，李云鹏，洪 霞，郎剑涛

（1.中铝环保节能（集团）有限公司云南科力环保股份公司；2.昆明理工大学，昆明 650031）

四川龙蟒钛业有限责任公司目前采用压滤机处理产生量为2 400 m/h 的污水，滤液固含量小于70 mg/L，达到直接排放标准，但压滤机单台处理量小，处理 2 400 m/h 的污水所需的压滤机数量多，占地面积大、生产成本高。为了减少生产成本，四川龙蟒钛业有限责任公司想采用浓密机浓缩—溢流直排—底流再压滤的工艺进行固液分离，减少压滤机台数，降低生产成本。为攻克这个难关，中铝环保节能（集团）有限公司云南科力环保股份公司应该公司要求，于2019年8-10月在现场进行工艺试验，其间进行了自然沉降浓缩、絮凝沉降浓缩试验，初步确定了使溢流水质稳定达标的药剂制度、回水率及最大处理量，验证方案的可行性。

1 试验原料与设备

1.1 污水的主要成分

钛白粉污水的主要成分为HSO、TiOSO、FeSO及TiO，其含量如表1 所示。

表1 污水量、成分及含量

1.2 试验设备

本次试验采用的设备为沉降面积50 m的斜板浓密机，其结构如图1 所示，设备配置如图2 所示。矿浆由给料口给入浓密机机壳内，随后迅速进入斜板组合装置，由于流体拖力和重力的合力，在斜板单元间的固体颗粒移向板面，颗粒沿着板面下滑排入静态区沉淀到斜板上，并下滑至机壳内的锥斗区形成浓相层，澄清水向上流动从溢流口排出，达到沉降浓缩的目的。

图1 斜板浓密机结构

图2 设备配置

2 试验结果与讨论

2.1 自然沉降试验

考虑絮凝剂对下一步的压滤可能产生影响，同时减轻生产成本，在自然沉降条件下进行试验，探明自然沉降的溢流是否达标及设备最佳处理量，结果如表2 所示。

由表2 可知，给矿量小于13.75 m/h 时，回水率（斜板浓密机的溢流水体积量除以给料体积量）大致呈现出先升后降的规律，给矿量大于13.75 m/h 后，回水率出现异常，突然增大。自然沉降过程中，溢流水始终比较黄，在2.16 m/h 的给矿量下，固含量仍不小于149 mg/L，不达标。自然沉降试验结果表明，在选厂给矿性质下进行自然沉降，斜板浓密机的最大处理能力为13 m/h 左右，最小的给矿条件下，溢流的固含量大于排放标准。

表2 自然沉降试验结果

2.2 絮凝沉降试验

自然沉降的结果表明，自然沉降的溢流达不到排放标准，要达到溢流固含量≤70 mg/L 的标准，只有添加絮凝剂才可能现实。在处理量13 m/h 的条件下进行絮凝沉降试验，验证添加絮凝剂是否可以使其达到排放标准，试验结果如表3 所示。

由表3 可知，絮凝剂沉降试验的溢流固含量与药剂量成线性关系，回水率与药剂量无明显的相关性，固含量在14.3 ～83.33 mg/L 波动，回水率在59.28%～86.67%波动。药剂量≥5.0 g/m时，溢流固含量≤70 mg/L，符合排放标准；药剂量＜5.0 g/m时，溢流固含量＞70 mg/L，不符合排放标准。絮凝沉降试验结果表明，添加絮凝剂可以使溢流水达到排放标准，药剂量与溢流固含量呈负相关。

表3 絮凝剂试验结果

2.3 药剂用量试验

前面的试验表明，自然沉降无法满足工艺要求，絮凝沉降可以达到工艺要求。考虑絮凝剂对整个流程的影响及经济指标，要进一步进行药剂用量试验，探明合适的药剂制度。

一是临界状态药剂用量试验。在溢流将要跑混又不跑混的状态（临界状态），给矿量13 m/h 左右的条件下进行絮凝沉降浓缩试验，结果如表4 所示。

由表4 可知，临界状态下，溢流固含量、回水率与药剂量无明显的相关性，受给矿浓度的影响，溢流固含量和回水率的波动比较大，固含量在18.4 ～ 84.40 mg/L 波动，回水率在47.63%～83.17%波动。溢流固含量出现超标，需要人进行观察并调整，才能使溢流达到排放标准。试验结果表明，在临界状态确定的药剂制度不适合工业生产，要进一步探索适合的药剂制度。

表4 临界状态药剂用量试验结果

二是稳定状态药剂用量试验。在溢流的固含量始终小于70 mg/L，达到排放标准（稳定状态），给矿量13 m/h 左右的条件下进行絮凝沉降浓缩试验，结果如表5 所示。

表5 稳定状态药剂用量试验结果

由表5 可知，在溢流稳定条件下，溢流固含量、回水率与药剂量无明显的相关性，随着药剂量的增加，溢流固含量在17 ～50 mg/L 浮动，回水率在46.14%～62.50%波动。试验结果表明，当药剂量大于 5.3 g/m时，溢流可以达到排放标准，系统能稳定运行，不会出现溢流突然跑混的情况，其可以运用在工业生产中。

3 结论

对污水处理站的污水进行浓缩时，50 m斜板浓密机的最大处理能力为13 m/h，可以作为选型参考，在给选厂的污水性质下，自然沉降，溢流固含量≥70 mg/L， 达不到排放标准。絮凝沉降试验表明，添加絮凝剂可以使溢流水达到排放标准，在一定范围内，絮凝剂用量与溢流固含量呈负相关。在处理量为13 m/h、 絮凝剂用量＜5 g/m的技术条件下，溢流固含量 ≥70 mg/L，溢流会突然跑混，需要人为控制底流才能防止该现象。该参数组合不可以运用于工业生产。在处理量为13 m/h、絮凝剂用量≥5.3 g/m的技术条件下，溢流固含量≤70 mg/L，达到排放标准，系统能稳定运行，不会出现溢流突然跑混的情况。该参数组合可以运用于工业生产。但达标清水的回水率波动较大，本次试验的回水率介于48%～62%。参考上述选型依据可知，处理2 400 m/h 的污水需要沉降面积10 000 m的斜板浓密机，占地面积约为1 000 m。 通过实时检测溢流固含量，可以实现溢流水达标和回水率的合理自动控制。