摘要:對某氧化鐵紅廠廢水處理工程進行工藝設計，介紹處理的工藝流程、主要構筑物及設備設計參數(shù)、預期處理效果及污染物的削減量等。生產(chǎn)廢水經(jīng)過氨氮吹脫塔處理后，至本污水處理廠經(jīng)過化學沉淀+預缺氧+二級AO+深度處理后達標排放，設計處理后出水總氮≤70mg/L。

江蘇某氧化鐵紅廠采用濕法混酸工藝生產(chǎn)氧化鐵紅，生產(chǎn)原材料主要有鐵皮、硝酸、硫酸亞鐵、蒸汽和空氣，因此其生產(chǎn)廢水中含有較多的亞鐵離子、NH3、COD、TN等污染物。生產(chǎn)廢水若不經(jīng)處理直接排放到自然水體中會對環(huán)境造成污染，破壞生態(tài)平衡;若直接排放至市政管網(wǎng)中，其水質劣于市政管網(wǎng)的接管標準，將影響城鎮(zhèn)污水處理廠的正常運行，間接導致環(huán)境污染的問題。雖然該廠原有污水處理設備設施，但隨著企業(yè)發(fā)展進步，其產(chǎn)能逐漸提高，導致污水處理能力不足;同時環(huán)保標準的日益嚴格，總氮要求達標排放;原有處理工藝不能滿足現(xiàn)有的污水處理現(xiàn)狀。由于企業(yè)對環(huán)保的重視，為響應國家環(huán)保政策，積極推進國家新環(huán)保法的實施，故對企業(yè)的污水處理設備設施進行提標改造，使生產(chǎn)廢水處理后能穩(wěn)定達標排放。

水質水量根據(jù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)工藝廢水排放量約4000m3/d。同時車間地面沖洗、生活污水、初期雨水等低濃度廢水排放量約2000m3/d?？傇O計處理水量為6000m3/d。根據(jù)氧化鐵紅生產(chǎn)工藝可知，廢水主要來源于:沉淀過程排放的氧化鐵混合液沉淀后的上清液和壓濾水洗過程排放的濾液和水洗廢水。廢水中主要污染物為鐵皮和硝酸反應產(chǎn)生的銨根，以及反應未完全的硝酸、鐵離子等，主要表現(xiàn)為NH3－N、TN、COD等污染指標。設計進水水質如表1。
工藝流程根據(jù)水質分析可知，廢水中COD較低，氨氮、總氮較高，是C/N失調(diào)的高氮廢水，廢水先經(jīng)過原有的氨氮吹脫塔去除大部分氨氮之后再進入新建的電磁流量計內(nèi)，因此本新建電磁流量計主要目的為脫除總氮，使出水總氮、氨氮、COD均達標排放。另外由于在生產(chǎn)過程中使用到硫酸亞鐵，因此水中含有大量的硫酸根，如不處理直接進入到生化系統(tǒng)中，會影響到生化系統(tǒng)的降解COD和脫氮的效果，故在進入生化系統(tǒng)前需通過化學沉淀法進行預處理，以保證后續(xù)處理的正常運行。新建電磁流量計采用化學沉淀+二級A/O工藝+機械過濾。因前段吹脫已去除絕大部分氨氮，故生化脫氮采用A/O工藝，主要利用生物的反硝化作用去除污水中的總氮。采用目前成熟可靠的改良二級A/O法終端污水治理工藝，可以很好的去除污水中的總氮、COD等污染物，取得了很好的污染治理效果。 工藝說明:吹脫后的廢水(主要污染物為硝酸根)進入中間水池，經(jīng)泵提升進入脫硫反應池中，投加消石灰溶液與廢水中的SO2－4進行反應生成硫酸鈣沉淀，自流入脫硫沉淀池在重力作用下完成泥水分離;上清液自流入碳源加藥池，投加碳源補充生化系統(tǒng)脫氮所需的碳源;再流入pH調(diào)整池，通過投加酸和液堿，將廢水的pH調(diào)整至中性;再至配水槽，補充磷源;自流至預缺氧池，在預缺氧池反應之后，再進入兩級AO處理工藝;通過生化脫氮處理去除水中的總氮，同時降解水中的有機物。經(jīng)過兩級AO生化系統(tǒng)處理后污水，通過二沉池(生化沉淀池)泥水分離后，上清液自流入清水池，污泥通過泵吸機提升至污泥槽，再回流至預缺氧池。生化系統(tǒng)運行良好時，清水池可超越出水到計量排放渠，達標排放至市政管網(wǎng)中;也可根據(jù)運行的具體情況經(jīng)機械過濾器處理后，排放至計量排放渠，達標排放。
脫硫沉淀池污泥，經(jīng)脫硫污泥濃縮池濃縮后，泵送至真空帶式壓濾機進行污泥脫水，脫水后污泥外運處理。生化系統(tǒng)剩余污泥，經(jīng)生化污泥濃縮池濃縮后，泵送至離心脫水機進行污泥脫水，脫水后污泥外運處理。
脫硫沉淀產(chǎn)生的物化污泥經(jīng)泵提升進入污泥濃縮池，濃縮處理后進入真空帶式脫水機，脫水處理后物化干泥(主要成份為硫酸鈣)送至水泥廠制水泥。


3工藝特點
3．1化學脫硫
根據(jù)氧化鐵紅生產(chǎn)工藝可知，廢水中含有大量的硫酸根;雖然在出水的污染物監(jiān)測中沒有硫酸根的指標，但是水中硫酸根濃度過高會抑制微生物的正常生長，從而影響到出水水質。因此在廢水進入到生物脫氮反應前，先通過投加石灰，使鈣和硫酸根離子反應生產(chǎn)硫酸鈣沉淀，從而達到去除水中硫酸根的目的，以保證后續(xù)生化系統(tǒng)的正常運行。


3．2去除總氮
由于環(huán)保標準的日益嚴格，在COD、氨氮達標排放的同時，要求總氮也需達標排放。而生物脫氮是目前公認的經(jīng)濟、有效、最有發(fā)展前途的方法;生物脫氮研究已取得很大發(fā)展并走向成熟。由于廢水進水到本電磁流量計前已經(jīng)通過氨氮吹脫塔吹脫掉一部氨氮，因此本設計中再采用預缺氧+兩級AO工藝進一步去掉水中的氨氮，同時達到去除總氮的目的。使物化脫氮法與生物脫氮法完美的結合起來，將兩種方法的作用與優(yōu)點發(fā)揮到最大。

4主要構筑物及設計參數(shù)
4．1中間水池
中間水池中間水池起到緩存廢水，均值均量的作用。
新建中間水池1座，半地下式鋼砼結構，三角形狀，設計尺寸B×L×H=17．0m×29．75m×8．6m，總約容積2200m3，停留時間約8．8h。停留時間基本滿足污水系統(tǒng)正常運行要求。
主要配套設備:中間水池提升泵2臺(1用1備)，無密封自控自吸泵，Q=300m3/h，H=12m，N=22kW;超聲波液位計1臺;進水流量計1臺;管徑200mm，量程0～450m3/h。

4．2脫硫反應池
脫硫反應池使廢水與消石灰充分反應生產(chǎn)硫酸鈣沉淀，從而去除水中的硫酸根，以利于后續(xù)生化處理。
新建脫硫反應池2座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=4．0m×4．0m×8．6m，總約容積275m3，停留時間約1h。
主要配套設備:立式攪拌機2臺，單臺N=7．5kW;在線pH計1臺。

4．3脫硫沉淀池
脫硫沉淀池使廢水與消石灰生產(chǎn)沉淀物泥水分離，上清液自流至檸檬酸加藥池，物化污泥通過提升泵排至物化污泥濃縮池。
新建脫硫沉淀池1座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=28．0m×8．0m×8．6m，表面負荷1．12m3/m2×h。
主要配套設備:往復式刮泥機1臺，B=8m，L=28m，單臺N=7．5kW;脫硫污泥提升泵2臺，立式排污泵，Q=50m3/h，H=25m，N=5．5kW。


4．4碳源加藥池
碳源加藥池中投加碳源在補充生化系統(tǒng)脫氮所需的碳源的同時，對pH值也具有一定的調(diào)整作用。新建碳源加藥池1座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時間約1h。主要配套設備:立式攪拌機1臺，單臺N=7．5kW;在線pH計1臺。

4．5pH配水池
pH調(diào)整池通過投加酸和液堿，將廢水的pH調(diào)整至中性。新建pH調(diào)整池1座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時間約1h。主要配套設備:立式攪拌機1臺，單臺N=7．5kW;在線pH計1臺。

4．6配水池
通過配水池補充磷源。新建配水池1座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=5．0m×6．0m×8．6m，總約容積258m3，停留時間約1h。主要配套設備:立式攪拌機1臺，單臺N=7．5kW。4．7預缺氧池預缺氧池提高廢水的可生化性，降解水中有機物去除COD的同時發(fā)生反硝化反應，去除水中的總氮。新建預缺氧池1座，半地下式鋼砼結構，梯形結構，總約容積4500m3，停留時間約18h。主要配套設備:潛水攪拌機6臺，單臺N=7．5kW;在線pH計1臺。


4．8一級缺氧池
一級缺氧池降解水中有機物去除COD，進一步發(fā)生反硝化反應，去除水中的總氮。新建一級缺氧池2座，半地下式鋼砼結構。主要配套設備:潛水攪拌機16臺，單臺N=7．5kW;在線pH計2臺。
4．9一級好氧池
一級好氧池降解水中有機物去除COD，同時發(fā)生硝化反應，為反硝化反應做準備。新建一級缺氧池2座，半地下式鋼砼結構。主要配套設備:微孔曝氣器2套;潛水攪拌機4臺，單臺N=5．5kW;在線pH計2臺;羅茨風機2臺，42m3/min，0．85kgf/cm2，N=90kW與二級好氧共用。

4．10二級缺氧池
二級缺氧池降解水中有機物去除COD，進一步發(fā)生反硝化反應，去除水中的總氮。新建一級缺氧池2座，半地下式鋼砼結構。主要配套設備:潛水攪拌機8臺，單臺N=7．5kW;在線pH計2臺。
4．11二級好氧池
二級好氧池降解水中有機物去除COD，保證出水COD達標;同時發(fā)生硝化反應，為反硝化反應做準備。新建二級好氧池2座，半地下式鋼砼結構。主要配套設備:微孔曝氣器2套;在線pH計2臺。
4．12二沉池
二沉池實現(xiàn)泥水分離，上清液出水至清水池，通過泵吸泥機將沉淀池污泥回流至預缺氧。新建二沉池2座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=32．0m×8．0m×8．1m，表面負荷約0．6m3/m2*h。主要配套設備:行車式泵吸泥機，SB－16．45，軌距16．45m;電磁流量計


4．13清水池
新建清水池1座，半地下式鋼砼結構，單體設計尺寸B×L×H=16．0m×1．5m×8．1m，總約容積190m3，停留時間約0.5h。主要配套設備:超聲波液位計1臺。
4．14機械過濾器
新增機械過濾器6臺，碳鋼防腐結構，單臺尺寸Φ3600mm，單臺處理量50m3/h。主要配套設備:轉子流量計6臺;每臺機械過濾器配套6臺氣動閥門，共36臺氣動閥門。
4．15生化污泥濃縮池
新建生化污泥濃縮池1座，地上式碳鋼防腐，設計尺寸Φ6×5m，總約容積140m3。主要配套設備:污泥濃縮機1臺，Φ6m;超聲波泥位計1臺;生化污泥提升泵2臺，Q=5m3/h，H=12m，N=1．1kW;離心污泥脫水機，處理量5m3/h。
4．16物化污泥濃縮池
新建物化污泥濃縮池1座，地上式碳鋼防腐，設計尺寸Φ10×5．5m，總約容400m3。主要配套設備:污泥濃縮機1臺，Φ10m;超聲波泥位計1臺;物化污泥提升泵2臺，Q=100m3/h，H=15m，N=5．5kW;真空帶式壓濾機，DU30/2500，1套。

5預期處理效果及削減污染物量
5．1預期處理效果
根據(jù)以往工程案例和理論計算，對各處理單元的預期處理 5．2削減污染物的量
根據(jù)水質特點分析，本污水處理工藝主要脫除水中的總氮，避免過量的氮排入到自然水體中導致水體富營養(yǎng)現(xiàn)象發(fā)生，減少其對自然環(huán)境的不利影響。
本污水處理中的處理規(guī)模為6000m3/d，進水總氮1800mg/L，出水總氮70mg/L，則每日的總氮削減量為6000×(1800－70)=10380kg/d=10．38t/d，則每年總氮的削減量為10．38×365=3788．7t/a。
根據(jù)計算每年可減少3788．7t的總氮污染物直接排放到自然環(huán)境中，為保護自然環(huán)境做了巨大的貢獻。


6小結氧化鐵紅廠的生產(chǎn)廢水經(jīng)過氨氮吹脫塔處理后，采用化學沉淀+預缺氧+二級AO+深度處理后廢水的各指標均能達標排放，其中出水總氮≤70mg/L?；瘜W脫硫為重要的預處理過程，是后續(xù)生化系統(tǒng)正常運行的基礎。物化脫氮的氨氮吹脫法與生物脫氮的預缺氧+兩級AO法相結合，使出水氨氮與總氮均能達標排放。對高氨氮、C/N失調(diào)的廢水處理工程具有一定的借鑒意義。