鈦白粉污水處理試驗(yàn)研究

王德正，李云鵬，洪 霞，郎劍濤

（1.中鋁環(huán)保節(jié)能（集團(tuán)）有限公司云南科力環(huán)保股份公司；2.昆明理工大學(xué)，昆明 650031）

四川龍蟒鈦業(yè)有限責(zé)任公司目前采用壓濾機(jī)處理產(chǎn)生量為2 400 m/h 的污水，濾液固含量小于70 mg/L，達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)，但壓濾機(jī)單臺(tái)處理量小，處理 2 400 m/h 的污水所需的壓濾機(jī)數(shù)量多，占地面積大、生產(chǎn)成本高。為了減少生產(chǎn)成本，四川龍蟒鈦業(yè)有限責(zé)任公司想采用濃密機(jī)濃縮—溢流直排—底流再壓濾的工藝進(jìn)行固液分離，減少壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)，降低生產(chǎn)成本。為攻克這個(gè)難關(guān)，中鋁環(huán)保節(jié)能（集團(tuán)）有限公司云南科力環(huán)保股份公司應(yīng)該公司要求，于2019年8-10月在現(xiàn)場進(jìn)行工藝試驗(yàn)，其間進(jìn)行了自然沉降濃縮、絮凝沉降濃縮試驗(yàn)，初步確定了使溢流水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的藥劑制度、回水率及最大處理量，驗(yàn)證方案的可行性。

1 試驗(yàn)原料與設(shè)備

1.1 污水的主要成分

鈦白粉污水的主要成分為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 試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)采用的設(shè)備為沉降面積50 m的斜板濃密機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示，設(shè)備配置如圖2 所示。礦漿由給料口給入濃密機(jī)機(jī)殼內(nèi)，隨后迅速進(jìn)入斜板組合裝置，由于流體拖力和重力的合力，在斜板單元間的固體顆粒移向板面，顆粒沿著板面下滑排入靜態(tài)區(qū)沉淀到斜板上，并下滑至機(jī)殼內(nèi)的錐斗區(qū)形成濃相層，澄清水向上流動(dòng)從溢流口排出，達(dá)到沉降濃縮的目的。

圖1 斜板濃密機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 設(shè)備配置

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 自然沉降試驗(yàn)

考慮絮凝劑對下一步的壓濾可能產(chǎn)生影響，同時(shí)減輕生產(chǎn)成本，在自然沉降條件下進(jìn)行試驗(yàn)，探明自然沉降的溢流是否達(dá)標(biāo)及設(shè)備最佳處理量，結(jié)果如表2 所示。

由表2 可知，給礦量小于13.75 m/h 時(shí)，回水率（斜板濃密機(jī)的溢流水體積量除以給料體積量）大致呈現(xiàn)出先升后降的規(guī)律，給礦量大于13.75 m/h 后，回水率出現(xiàn)異常，突然增大。自然沉降過程中，溢流水始終比較黃，在2.16 m/h 的給礦量下，固含量仍不小于149 mg/L，不達(dá)標(biāo)。自然沉降試驗(yàn)結(jié)果表明，在選廠給礦性質(zhì)下進(jìn)行自然沉降，斜板濃密機(jī)的最大處理能力為13 m/h 左右，最小的給礦條件下，溢流的固含量大于排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 自然沉降試驗(yàn)結(jié)果

2.2 絮凝沉降試驗(yàn)

自然沉降的結(jié)果表明，自然沉降的溢流達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，要達(dá)到溢流固含量≤70 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)，只有添加絮凝劑才可能現(xiàn)實(shí)。在處理量13 m/h 的條件下進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，驗(yàn)證添加絮凝劑是否可以使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

由表3 可知，絮凝劑沉降試驗(yàn)的溢流固含量與藥劑量成線性關(guān)系，回水率與藥劑量無明顯的相關(guān)性，固含量在14.3 ～83.33 mg/L 波動(dòng)，回水率在59.28%～86.67%波動(dòng)。藥劑量≥5.0 g/m時(shí)，溢流固含量≤70 mg/L，符合排放標(biāo)準(zhǔn)；藥劑量＜5.0 g/m時(shí)，溢流固含量＞70 mg/L，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝沉降試驗(yàn)結(jié)果表明，添加絮凝劑可以使溢流水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，藥劑量與溢流固含量呈負(fù)相關(guān)。

表3 絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果

2.3 藥劑用量試驗(yàn)

前面的試驗(yàn)表明，自然沉降無法滿足工藝要求，絮凝沉降可以達(dá)到工藝要求?？紤]絮凝劑對整個(gè)流程的影響及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要進(jìn)一步進(jìn)行藥劑用量試驗(yàn)，探明合適的藥劑制度。

一是臨界狀態(tài)藥劑用量試驗(yàn)。在溢流將要跑混又不跑混的狀態(tài)（臨界狀態(tài)），給礦量13 m/h 左右的條件下進(jìn)行絮凝沉降濃縮試驗(yàn)，結(jié)果如表4 所示。

由表4 可知，臨界狀態(tài)下，溢流固含量、回水率與藥劑量無明顯的相關(guān)性，受給礦濃度的影響，溢流固含量和回水率的波動(dòng)比較大，固含量在18.4 ～ 84.40 mg/L 波動(dòng)，回水率在47.63%～83.17%波動(dòng)。溢流固含量出現(xiàn)超標(biāo)，需要人進(jìn)行觀察并調(diào)整，才能使溢流達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在臨界狀態(tài)確定的藥劑制度不適合工業(yè)生產(chǎn)，要進(jìn)一步探索適合的藥劑制度。

表4 臨界狀態(tài)藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

二是穩(wěn)定狀態(tài)藥劑用量試驗(yàn)。在溢流的固含量始終小于70 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（穩(wěn)定狀態(tài)），給礦量13 m/h 左右的條件下進(jìn)行絮凝沉降濃縮試驗(yàn)，結(jié)果如表5 所示。

表5 穩(wěn)定狀態(tài)藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知，在溢流穩(wěn)定條件下，溢流固含量、回水率與藥劑量無明顯的相關(guān)性，隨著藥劑量的增加，溢流固含量在17 ～50 mg/L 浮動(dòng)，回水率在46.14%～62.50%波動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)藥劑量大于 5.3 g/m時(shí)，溢流可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)溢流突然跑混的情況，其可以運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中。

3 結(jié)論

對污水處理站的污水進(jìn)行濃縮時(shí)，50 m斜板濃密機(jī)的最大處理能力為13 m/h，可以作為選型參考，在給選廠的污水性質(zhì)下，自然沉降，溢流固含量≥70 mg/L， 達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝沉降試驗(yàn)表明，添加絮凝劑可以使溢流水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在一定范圍內(nèi)，絮凝劑用量與溢流固含量呈負(fù)相關(guān)。在處理量為13 m/h、 絮凝劑用量＜5 g/m的技術(shù)條件下，溢流固含量 ≥70 mg/L，溢流會(huì)突然跑混，需要人為控制底流才能防止該現(xiàn)象。該參數(shù)組合不可以運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)。在處理量為13 m/h、絮凝劑用量≥5.3 g/m的技術(shù)條件下，溢流固含量≤70 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)溢流突然跑混的情況。該參數(shù)組合可以運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)。但達(dá)標(biāo)清水的回水率波動(dòng)較大，本次試驗(yàn)的回水率介于48%～62%。參考上述選型依據(jù)可知，處理2 400 m/h 的污水需要沉降面積10 000 m的斜板濃密機(jī)，占地面積約為1 000 m。 通過實(shí)時(shí)檢測溢流固含量，可以實(shí)現(xiàn)溢流水達(dá)標(biāo)和回水率的合理自動(dòng)控制。