冷轧硅钢厂含酸废水处理工程的设计
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摘 要：冷轧硅钢厂生产过程中产生的含酸废水排放量大、酸性强、污染严重，采用石灰乳中和/曝气/沉淀/过滤组合工艺，可对该酸性废水进行有效处理，出水水质达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）的一级标准。
关键词：含酸废水；石灰乳中和；辐流沉淀池
中图分类号：X703文献标识码： A
某冷轧硅钢厂设计规模为年产26万吨，新建废水站一座，用于处理冷轧硅钢厂排放的废水、废液。新建的废水处理站包括含酸废水处理系统、含碱废水处理系统、含铬废水处理系统、含油废水处理系统和污泥处置系统。以下主要介绍含酸废水处理系统及污泥处置系统。
1 设计水量和进出水水质
设计最大处理水量为250 m3/h，处理出水水质需达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）的一级标准。设计进出水水质见表1。
表1 设计进出水水质
2 工艺流程
工艺流程见图1
图1 工艺流程
含酸废水主要是去除溶解的和悬浮的污染物，最终调整pH后排放或回用。溶解的污染物主要是重金属（主要是铁、镁、锌等）和废盐酸。各机组排放的含酸废水流入两个酸废水调节池调节水量、水质，调节池内设有曝气系统，起到预曝气和防止沉淀的作用。调节池的出水用提升泵提升至第一级，第二级中和罐。在二级中和罐中投加石灰乳并曝气。二级中和罐出水靠重力流经PAC反应罐（此罐中投加PAC）、PAM反应罐(此罐中投加PAM)后到辐流沉淀池，辐流沉淀池出水靠重力流至重力式过滤器进行过滤，过滤出水至最终pH调节池，废水在此经投加盐酸调节pH值，以达到最终pH排放标准达标排放，不达标废水用泵打回调节池重新处理。
来自含酸废水澄清池的污泥用泵送至污泥浓缩池进行浓缩，采用气动隔膜泵输送至箱式压滤机脱水，脱水后泥饼存放在污泥斗，定期用汽车外运。滤清液和压滤机冲洗水则通过收集后，用地坑泵排至含酸废水调节池重新处理。
3.1 含酸废水调节池
含酸废水调节池用于接收钢厂间歇排放、流量不定的含酸废水，从而为后续设备提供稳定流量、稳定水质。共2座调节池，尺寸分别为25mX8mX5.5m，总有效容积为2000 m3。
位于两座调节池之上的分配池用于混合各类废水并通过出口阀门将其进行分配。调节池有两种运行模式，一种是同时将废水排入两座调节池，此时在250 m3/h的流量下废水停留时间为8h。第二种是当其中一座事故检修，废水只能排入另一座调节池，此时停留时间是4h。调节池出水通过耐腐蚀离心泵送入一级pH中和罐，耐腐蚀离心泵出口设有电磁流量计并与该泵联锁，可实现横流量控制。
超声波液位计用于检测含酸废水调节池的液位（设高高、高、中、低、低低5个液位）。提升泵2用1备，可实现机旁手动控制或通过PLC自动控制。电磁流量计安装在提升泵的出口总管，通过流量计控制提升泵变频器的输出，使泵的流量保持恒定，保证整个处理工艺的稳定。变频器和PLC通过PROFIBUS-DP通讯方式交换数据。
3.2 一、二级中和罐
一级中和罐容积为90m3（尺寸为φ4.8m×5m），停留时间约为20min。二级中和罐容积为120m3（尺寸为φ5.6m×5m），停留时间约为27min。投加石灰乳溶液，含酸废水在此进行酸碱中和，一级中和罐控制PH值在7.5～8.5左右, 二级中和罐控制PH值在8.5～9.5左右。一、二中和罐内分别设有一个pH计，每个pH计控制一个气动隔膜管夹阀，从而控制石灰乳的投加量。此外，压缩空气将通过罐底部的布气系统通入罐内，将Fe2+氧化成Fe3+。充分生成Fe(OH)3。（本设计采用深池曝气技术，可以大大提高污水的溶氧效率，提高污水中的Fe2+氧化效果，特别是提高了系统的抗冲击负荷能力，因此设计池较深）
3.3 高密度污泥反应罐
从辐流沉淀池底部回流的部分污泥用泥浆泵送入高密度污泥反应罐，在罐中污泥与石灰乳混合反应后自流入一级中和罐。高密度污泥反应罐有效容积3 m3（尺寸为φ1.8m×1.5m）。加过石灰的污泥在沉淀过程中形成网捕效应有助于提高废水的pH和重金属的沉淀。
回流污泥并加石灰乳工艺有两个目的，首先可减少石灰乳的投加量，从而减少污泥产量和熟石灰用量。更重要的是，由此可形成更密实的污泥颗粒，相对于一般金属氢氧化物污泥来说，能够得到更好的沉淀、浓缩效果以及过滤性能。设一台单速搅拌机混合石灰乳和回流污泥。
3.4 PAC、PAM反应罐
PAC反应罐有效容积21m3（尺寸为φ2.5m×4.8m），停留时间5min。PAM反应罐有效容积42m3（尺寸为φ3.8m×4.8m），停留时间10min。分别向此罐投加PAC、PAM并充分与污水混合，慢速搅拌生成矾花，以强化沉淀。
3.5 辐流沉淀池
辐流沉淀池由中心反应筒、池体、污泥刮泥机和污泥泵等组成，共2座，单池容积约为1200 m3，尺寸为φ18m×5m（侧壁深），钢筋混凝土结构，表面负荷0.49 m3/( m2・h)。废水在此进行泥水分离，并通过污泥泵将沉淀的污泥提升至污泥浓缩池，沉淀池下设泵房、备件间等
3.6 重力式过滤器
重力式过滤器通过改变过滤水头实现恒速过滤。通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动连续运行。过滤室在冲洗水箱下部，过滤时不会出现负水头，能自动反冲洗，并设有强制冲洗系统，必要时也可进行人工反冲洗，管理方便。共2座，钢筋混凝土结构，外形尺寸为L×B×H=8.45×4.3×4.5m。
3.7 最终pH调节池
处理后的废水在此进行最终pH值调节，并作为出水监测池用于确保处理出水在排入工厂排水系统之前人pH、SS等都已达到排放标准，如排水不合格，自动启动回流泵将水打回调节池重新处理。最终pH调节池有效容积125m3，外形尺寸为L×B×H=8m×4m×4.5m ，Q235碳钢内衬环氧树脂玻璃钢结构。
3.8 污泥处理系统
污泥主要来自沉淀池底部，定期用污泥泵打到污泥浓缩池进一步降低污泥的含水率。污泥浓缩池外形尺寸Φ12mx5m（垂直部分）, 钢筋混凝土结构，内设钢制浓缩机1套。污泥浓缩池内的污泥定期用气动隔膜泵送入箱式压滤机脱水，经脱水后的污泥储存在污泥斗中，当污泥斗装满污泥后，用翻斗车运走处理。污泥主要成份是氢氧化铁和氢氧化镁，每天产生污泥量约20吨（含水率约65%）。
3.9 石灰乳制备和投加装置
进行熟石灰储存、除渣、石灰乳稀释储存、输送制备装置，下料装置能力约为1.0m3/h/台，石灰乳罐的石灰乳浓度为10%，石灰料仓的进料方式采用带空压机的粉料车用管道输送。贮料仓有效容积100m3（尺寸为Ф4m×7m），每个料仓带有两个裤衩型下料口，每个料仓带进料管1根，进料管带快速接头1个，可与运输车进料管衔接。
石灰乳溶解罐有效容积50m3，2座，用于对经过滤的石灰进行稀释、储存并进行投加。本系统采用循环供料方式进行投加，可以避免石灰的堵塞，确保石灰系统稳定可靠的运行。
4 调试及运行结果
物化处理系统的调试周期相对于生化系统大为缩短，通过一个月左右的参数调整，每天投加10%-15%的石灰乳约100 m3，控制最终出水pH值约为7左右，出水水质监测结果见表2
表2出水水质
该工程处理规模为250 m3/h，占地面积约为2600m2(包含和其它废水处理系统共用的部分)，总装机功率为190kW，运行功率118kW，处理成本约为1.6元。回用水用水量为200 m3/h左右，可带来一定的经济效益。
5 结论
5.1 采用石灰乳中和/曝气/沉淀/过滤组合工艺，可对冷轧硅钢酸性废水进行有效处理，出水水质达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）的一级标准。
5.2 系统污泥产量大，采用箱式压滤机脱水效果好（脱水后污泥含水率约为65%），而且操作简单，设备故障率低。
参考文献
[1] 王笏曹，钱平，邹德才，张学超，万焕堂.钢铁工业给水排水设计手册[M].北京：冶金工业出版社.2005.
[2] 张中和，许国栋，曹志农.给水排水设计手册（第六册，工业排水）[M].北京：中国建筑工业出版社.2002.