0.引言
钨作为一种重要的战略物资在航天、国防、勘探、电力等行业运用十分广泛。我国是一个钨资源大国,现开采钨矿大多出口,属粗放经营,使资源不能有效利用;因此,对钨矿进行冶炼加工,提高资源的可利用性就尤为重要。某新建钨冶炼厂运用萃取法生产氧化钨、仲钨酸铵等产品,其生产工艺过程产生废水,为避免其对环境造成污染,必须处理达标后才能排放。
钨冶炼废水主要来源为萃取后的萃余液,具有强酸性、含氨氮浓度高、含油等特点。由于钨行业的特殊性和废水含氨氮浓度高,其成熟的废水处理工艺少有报道。据有关资料〔1〕 :目前处理氨氮主要有生物硝化法、氨吹脱法、折点氯化法、离子交换法等;其中,生物硝化法适合中、低浓度的含氨废水;吹脱法(包括蒸气吹脱法)去除高浓度的含氨废水在炼钢、石油化工、化肥、有机化工等行业应用很广泛;吹脱法、折点氯化法、离子交换法可以运用于处理中浓度的含氨废水。
经过有关资料对比,对于本项目高浓度的含氨废水,较为经济、有效的方法为吹脱法;废水经吹脱后,不仅脱掉了大部分游离氨,还去除了部分BOD、COD、SS及浊度,对后续生化处理有利。氨吹脱法包括空气吹脱法和蒸气吹脱法两种,蒸气吹脱法虽然效率较高,但能耗大,需增设蒸气锅炉,设备复杂,维护工作量大;由于该厂建在年平均气温较高的地区,因而不存在空气吹脱法常见的低温下吹脱无法正常进行和冬季吹脱塔结冰的问题,故可采用空气吹脱法。吹脱后的废水含氨氮45~90mg/L,需要进一步去除以达排放标准,故采用反硝化/硝化(A/O)生物法;钨冶炼废水经上述工序处理,可以 达标排放。
1.废水水量、水质
厂方提供的废水数据如下表1:
表1
废水来源
废水量m3/d
杂质含量(mg/L)
H2SO4
SS
COD
WO4-2
Mg2+
NH3-N
油
OH-
萃余液
290
≤2000
68
230
50
2500
950
45
废气处理废液
15
20410
根据当地环保部门要求,处理后达到国家“污水综合排放标准”(GB8978-1996)中的一级标准。主要指标如下:
SS<70mg/l、COD<100mg/l 、NH3-N<15mg/l、油类<10mg/l
2.废水处理工艺
钨萃余液经隔油池除油后流至调节池,与其它废水混合;上述污水自流至中和反应池,同时投加氢氧化钠液进行中和反应,碱液投加量由PH计自动控制。为增加沉淀效果、除SS杂质,在中和池出口投加3#凝聚剂,经凝聚混合后,自流至一次沉淀池内进行沉降。上清液用泵扬送至吹脱塔去除废水NH3-N,沉淀下来的中和渣送至厢式压滤机压滤。吹脱塔出水经调整PH值后进入A/O池反应脱氮,再流入二次沉淀池。其上清液达标排放;生化污泥经浓缩
用压滤机压滤成滤饼。工艺流程图见图1。

3.主要处理构筑物
隔栅。 废水在进入处理系统前,先采用不锈钢隔栅除废水中的粗大杂质,以保护处理设施不被损坏,并避免管路阻塞。
隔油池 。对废水萃余液中的分散油预处理,避免对后工序产生影响。设隔油池一座,尺寸为4.2×1.8×3.6m ,钢筋混凝土防腐结构,内设波形斜板,间距40mm。
调节池。由于生产废水间歇排放的特征,考虑后续处理设施运行的稳定性,设废水调节池一座,尺寸为8×8×4m ,钢筋混凝土防腐结构;由于生产车间排放点与废水处理站高差较大(10m),故废水调节池设置在地面上,与其它池组合设置,以减少占地。
中和反应池。一座,反应时间按30分钟考虑,尺寸为2×2×2.5m ,钢筋混凝土防腐结构,池上设搅拌机。
沉淀池及浓缩池。沉淀池二座,竖流式,尺寸为3.5×3.5×4m ,水力停留时间2.5h,钢筋混凝土结构;浓缩池一座,尺寸为4×2×4m,钢筋混凝土结构,浓缩生化污泥。
吹脱塔。一座,尺寸为Φ2.0×8m ,玻璃钢结构,烟气量12000m3/h;气水比3000,水力负荷4 m3/ m2.h,内设塑料填料。
(7)A/O池。一座,合建式,尺寸为12×5×3m ,硝化时间7h,反硝化时间2h, 钢筋混凝土结构; 硝化池底设球冠型微孔曝气器,充氧量2.5mg/L,硝化液回流,回流比300%
(8) 厢式压滤机。二台,一台处理中和渣,滤室容积V=0.79m3;一台处理生化污泥,滤室容积V=0.42m3
4.运行成本分析
该工程总造价为180万元,本处理工艺成本主要由电费、人工费、药剂费、折旧维修费构成。
本废水处理系统设备的总装机容量134kW,其中常用设备74kW,备用设备60kW。常用设备均为连续运行,运行时间24h,
年电费33万元;年药剂费14万元;年人工费5万元;年折旧维修费8万元;共计运行费60万元,处理单位水量6.55元/ m3
5.工艺有关问题探讨
5.1吹脱
吹脱的原理是根据水中的氨氮多以氨离子(NH4+ )和游离氨(NH3) 的状态存在,二者并保持平衡,平衡关系为:
NH4+ + OH- = NH3 + H2O
这一关系受PH值影响很大, 据有关资料〔2〕〔3〕: PH值为7时, 氨氮多以氨离子(NH4+ ) 状态存在, PH值为11时,氨(NH3 ) 大致在90%以上;相类似的污水吹脱试验显示,PH值在9~10之间,氨吹脱效率急剧升高,当PH值在10.5以上,氨吹脱效率升高变缓。为达到吹脱效率90%以上,本工艺吹脱塔进水PH值控制在11左右。
石灰-吹脱工艺以其成本低在处理含高浓度氨废水的各行业应用很广,但使用石灰易生成水垢,在吹脱塔中沉淀;本工艺为克服上述问题,改用NaOH作为碱剂,虽增加了处理成本,但延长了吹脱塔使用寿命,减少了其维修费用。
吹脱塔的气液比、布水负荷及废水水温也是影响其工作效率的重要因素。因此,在实际运行中应根据废水水质和后续生化处理要求来确定合适的氨的去除率,并依此控制吹脱塔的各项参数;
一般来说,冬季废水水温低,就要求提高 PH值和气液比,才能达到同夏季相同的效果。
A/O池
吹脱后的废水,仍含有约10% NH3-N 、50%的COD及少量其它物质,进行反硝化和硝化反应,实际上是缺氧-好氧过程,从而使出水NH3-N、COD、油均达到排水标准。反硝化反应以原废水中的
有机物为碳源,同时补充部分有机碳源,使BOD5 /T-N >3 。为使反硝化有最适宜的PH值,在废水进入反硝化池之前加酸调整PH至6.5~7.5之间;在硝化反应过程中,释放H+ 离子,使PH值下降,硝化菌对PH值变化十分敏感,因此需要投加碱调整PH至8.0~8.4之间,1kg氨态氮完全硝化,需要碱度(CaCO3计)7.1kg。
一般来说,反硝化与硝化反应时间比应介于1:2~`1:5之间,对于城市废水脱氮系统为1:2;考虑到该工程废水含氮较城市废水高,本设计取1:3.5。
本工艺中,内循环回流的作用是向反硝化反应器提供硝态氮,使其作为反硝化的电子受体,从而达到脱氮的目的。当回流比在50%以下,脱氮率很低;回流比在200%以下,脱氮率随回流比增高而显著上升;在活性污泥系统中回流比最高可达600%。为使脱氮率达90%以上,本设计取300%;但这样做有二个缺点:一是运行费用会有一定的增高;二是内循环液会带入溶解氧,影响反硝化反应池保持理想的缺氧状态。
综上所述,A/O池 运行受到进水水质、水力停留时间、PH值、回
流比、水温、溶解氧等许多方面因素的影响,其参数需要在实际运行中加以优化。
结语
本文就钨冶炼废水处理设计方面略作讨论,不足之处,希望同行专家批评指正。