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含砷废水处理工艺设计

发布时间:2022-1-11 10:44:05  中国污水处理工程网

  冶金、采矿、化工、染料和皮革等行业在生产过程中都会产生大量含砷的废水,如不妥善处理,将会对土壤、水体产生严重污染,影响农作物的生长,威胁人类和动物的健康。GB5749—2006和GB8978—1996中分别规定饮用水和排放废水中砷的质量浓度不能超过0.01×10-6和0.5×10-6kg/m3。

  目前,去除水体中砷的方法主要有硫化物沉淀法、钙—铁盐联合除砷法、吸附除砷法、离子交换法、微滤法以及除砷剂除砷法等。但硫化物沉淀法和钙-铁盐联合除砷法产生的含砷固体废物中的砷易脱出,造成二次污染。本文主要介绍了采用高效除砷过滤器处理含砷废水的工程实例。

  1、设计依据

  (1)进水原水中As含量:3~4mg/L,TDS:4000~6000mg/L。

  (2)出水As含量排放标准:≤0.4mg/L;处理水量:20m3/h。

  2、工艺方案说明

  工艺流程如图1所示。

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  2.1 一体化综合池

  一体化综合池由调节池、沉淀池、出水池3部分组成。原水先进入调节池进行均质,再由泵加压抽入到砂滤过滤器中。砂滤过滤器、活性炭过滤器反洗的出水进入到沉淀池中,悬浮物在此处进行自然沉降,沉淀池出水再次进入到调节池。活性炭过滤器的出水进入到出水池,在此取水样进行出水监测,合格后排入管网,若不合格再次进入到高效除砷过滤器。

  2.2 砂滤过滤器

  砂滤过滤器以不同颗粒的大小滤料,从上到下、由小而大依次排列。当水从上流经滤层时,水中部分固体悬浮物质进入上层滤料形成的微小孔眼,受到吸附和机械阻留作用被滤料的表面层所截留。同时,这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用,就如同在滤层的表面形成一层薄膜,继续过滤水中的悬浮物质,这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有,当水进入中间滤层也有这种截留作用,为区别于表面层的过滤,称为渗透过滤作用。此外,由于滤料彼此之间紧密地排列,水中的悬浮物颗粒流经滤料层中弯曲的孔道时,就有更多的机会和时间与滤料表面相互碰撞和接触,于是,水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与凝絮体相互黏附,从而发生接触混凝过滤过程。砂滤过滤具有技术成熟、运行稳定、投资规模小等优点。砂滤需要反洗,反洗出水进入一体化池中的沉淀池。

  2.3 高效除砷过滤器

  高效除砷过滤器内装有新型特种高效除砷纳米材料。当水从上流经滤层时,水中部分的砷受到吸附作用被滤料吸附。该种滤料优点是吸附容量大,一年仅需要1~2次再生修复,每次再生水量为10t左右,由于现场空间有限,不建议对再生水设计深度处理,再生产生的废水应直接由废液处理公司回收。

  2.4 活性炭过滤

  活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备,内部填充活性炭,作为水处理脱盐系统的前处理,能够吸附前级过滤中无法去除的余氯,可有效保证后级设备的使用寿命,提高出水水质,防止污染,特别是防止后级反渗透膜等的游离态余氧中毒污染;同时,还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质,对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用。

  3、系统组成说明

  3.1 一体化综合池

  (1)数量:1台。

  (2)材质:碳钢(玻璃钢防腐)。

  (3)规格:50m3。

  (4)调节池提升泵:Q=30m3/h,H=30m,数量为2台(1用1备)。

  (5)沉淀池自吸式排泥泵:Q=8m3/h,H=10m,数量为2台(1备1用)。

  (6)反洗泵:规格:Q=25m3/h,H=12m,数量为2台(1用1备)。

  (7)回流泵:Q=30m3/h,H=30m,数量为2台(1用1备)。

  3.2 砂滤过滤器

  3.2.1 本体设计

  (1)数量:1台。

  (2)材质:碳钢(玻璃钢防腐)。

  (3)规格:¢1800mm,直边高度1800mm。

  (4)填料:采用粒径为¢4~¢32mm的卵石作为支撑层,采用粒径为¢0.8~¢4mm的石英砂作为滤料。

  (5)附件:压力表、管路、阀门等。

  3.2.2 系统工艺及反洗装置

  运行时,单台设备出力30m3/h,运行流速12m/h。当进出口压差达到一定值或出水浊度升高时,系统进行反冲洗,反洗时间大约为15min。反洗时,开启反洗泵,通过压缩空气辅佐进行反冲洗,反洗水强度为10L/(m2·s),压缩空气强度为10L/(m2·s),反冲洗时间15min,分3个阶段进行,气水合洗、气洗、水洗,时间各5min。

  3.3 高效除砷过滤器

  3.3.1 本体设计

  (1)数量:2台。

  (2)材质:碳钢(玻璃钢防腐)。

  (3)规格:¢1800mm,直边高度2400mm。

  (4)填料:采用高效除砷滤料。

  (5)附件:压力表、管路、阀门等。

  (6)配套设备:修复再生加药装置一套。

  3.3.2 系统工艺及反洗装置

  两台过滤器为串联。运行时,单台设备出力为30m3/h,运行流速12m/h;当吸附饱和时,需要进行再生修复。

  3.4 活性碳过滤器本体设计

  数量:1台。材质:碳钢(玻璃钢防腐)。规格:¢1800mm,直边高度1800mm。填料:采用粒径为¢4~¢32mm的卵石作为支撑层,采用粒径为¢1~¢4mm的石英砂、10~40目活性炭作为滤料。附件有压力表、温度表、管路、阀门等。其中,系统工艺及反洗装置运行时,单台设备出力为30m3/h,运行流速是12m/h。当进出口压差达到一定值或出水浊度升高时,系统进行反冲洗,反洗时间大约为15min。

  3.5 在线监测仪表

  为监测系统的正常运行状况并辅助系统实现一定条件下的自动运行,在系统中相应的控制点设计配备了相关的现场在线检测与控制仪表。为使所有现场检测数据均能通过可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)集中处理,现场监测仪表部分输出4~20mA标准信号。

  监测仪表:

  (1)液位计(安装于调节池)1个;

  (2)电磁流量计(安装于进水管路)1个;

  (3)pH在线监测仪1个(安装于吸附反应池)。

  3.6 电气控制系统

  系统自动控制选用PLC程序控制器实现自动与手动结合的运行控制模式,对于现场在线检测仪表采集的标准信号予以集中处理,并输出控制信号及报警信号,当系统供水不足、进膜压力超标时系统均可自动报警。费用估算如表1所示。

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  4、结语

  含砷废水是一类较难处理的工业废水。采用物理吸附配合高效除砷纳米材料处理含砷废水,处理效果好,且不易脱出。在保证处理效果的同时,能耗及运行成本都较低,运行操作管理简单可靠,能够为含砷废水处理的设计提供借鉴。(来源:北京航天试验技术研究所)

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