曝气技术处理脱盐水废水的研发与应用

罗祖国(云南云天化股份有限公司三环分公司，云南昆明650113)

0 引言

水是分布最广而十分重要的自然资源。地球上约有136000万km3的水。存在于地面上的水，称为地表水;贮存于地下的水，称为地下水。水有自然循环和社会循环两种基本类型。由自然力促成的水循环，称为水的自然循环。由人的因素促成的水循环，称为水的社会循环。水在社会循环中，由于使用而丧失了使用价值，于是废弃外排，称为废水。废水根据其来源分为生活污水和工业废水两大类。根据污染物的化学类别，废水可分为有机和无机废水两种。前者主要含有机物，具有生物降解性;后者主要含无机物，无生物降解性。由于绝大多数有机物具有一个共同特征——生物降解性，因此能消耗水中的溶解氧;待氧消耗殆尽时，造成水体的腐败。所谓生物可降解性，是指有机物可被微生物逐渐分解转化的特性。

有机物种类繁多，通常用综合指标间接表示其含量多少。最常见的指标是生化需氧量 (BOD)、化学需氧量 (COD)和化学耗氧量 (OC)。好氧微生物分解有机物时，要消耗溶解氧，有机物浓度越高，消耗的溶解氧也越多。用生化过程中消耗的溶解氧量来间接地表示有机物的多少，称为生化需氧量。用化学氧化剂氧化分解有机物时，用与消耗的氧化剂量当量相等的氧量来间接表示有机物多少，称为化学需氧量或耗氧量。废水造成的污染危害，以及应采取的防治措施，都取决于废水的特性，即其中污染物质的种类、性质和浓度。废水的水质特征，不单依废水的类别而异，而且因时因地而异。控制废水污染的基本途径是降低废水的污染程度和提高接纳水体的自净能力。

脱盐水站的主要任务是将原水 (生水)经双室浮动床去除、降低水中的各种阴、阳离子，并除去水中游离的CO2，制得合格的脱盐水，合格的脱盐水作为锅炉用水。原水进入阳离子交换器 (上部填装强酸性阳树脂001×7FC，下部装填弱酸性阳树脂D113—FCⅢ)，水中的阳离子被树脂吸附，树脂上可交换的阳离子H+被置换到水中，清水经过双室浮动阳离子交换器后出水呈酸性，水中存在大量的游离二氧化碳气体，为了减轻阴树脂的负担，在阳离子交换器后设置除碳器，除去水中大量CO2，带H+交换水进入阴离子交换器 (上部填装强碱性阴树脂201×7FC，下部装填弱碱性阴树脂D301—FCⅢ)，含无机酸阴离子被树脂吸附，树脂上可交换的阴离子OH－被置换到水中，并与水中的H+结合成水。若阳床失效用稀盐酸再生，阴床失效用氢氧化钠再生。再生过程中产生的废水既含有机物又含有无机物，经测定化学需氧量含量达到600～800mg/L(表1)，采用一般的中和、絮凝沉降治理工艺虽可以确保pH、SS达标排放，但难以去除废水中的有机物。

表1 处理前废水中化学需氧量监测结果 (mg/L)

1 脱盐水现状

云南云天化股份有限公司三环分公司共有5套硫磺制酸装置，设计能力185万t/a，并配套建设了一座脱盐水站。共有4套脱盐水制水装置，每套装置制水量为120m3/h，年共计产生生产废水量215354m3(碱性废水 35127m3，酸性废水180227m3)，水温30℃左右，废水采用中和+沉降处理工艺流程，COD去除率低，外排废水COD平均排放浓度为200mg/L左右 (表2)。

表2 采用中和处理后废水中化学需氧量监测结果(mg/L)

1.1 进水水质

计算方法:COD(mg/L)=1505× (样品吸光度－空白吸光度)，即:

样品1:COD=1505× (样品吸光度－空白吸光度)

=1505× (0.446－0.066)=571.90(mg/L)

COD产生量:590×697.57×10－3=411.57(kg/d)

进水水质组成及其转化过程 (参数选取表4):CODt=CODs+CODp=CODsb+CODsub+CODpb+CODpub+XHo

式中:CODsub=fus·CODt=0.08×697.57=55.80(mg/L)

1.2 外排水水质 (表2)

2 研发的工艺路线

2.1 废水治理工艺流程

在对脱盐水站外排废水水质长期调查、研究的基础上，利用现有的生产条件 (60万Ⅰ系列硫磺制酸装置、脱盐水废水治理工艺及设施)，在满足原废水中和处理工艺流程的前提下，增加曝气池对废水进行深度处理，以达到降低化学需氧量的目的。研发出的曝气废水治理工艺流程见图1。

工艺流程叙述:阴、阳床树脂再生过程中产生的废水经排污沟进入曝气池后 (曝气时间为8～10h)，在鼓风曝气的作用下 (一则向液相提供溶解氧，二则起到搅拌混合的作用)，使污泥固体、污染物和溶解氧更有效地充分接触。同时依据废水的酸碱情况适当加入液碱或硫酸达到中和目的。中和合格的废水 (pH控制在6.5～8.5)沉降后进入废水池排放。沉降的污泥一部分通过回流管进入曝气池 (视情况)，以确保曝气池有足够的微生物浓度，一部分作为剩余污泥排放。中和+曝气+沉降处理工艺主要设施见表3，设计计算选用参数见表4。经曝气处理后外排废水中化学需氧量去除率达到90%以上，日平均处理废水量590m3/d。

曝气池结构:砼、衬瓷砖，池子尺寸:12000×11500×1800m。

空气管:安装空气管9组 (DN50 PE管，间距1.2m，弯头36个)，并在管道上均匀开设5mm的小孔，孔距300mm，每组管道上安装2只阀门(J41H－16 DN50截止阀)，用以调节空气量。

气源:来自60万Ⅰ系列硫磺制酸汽风机(S3500－11(2708))，配置了汽风机出口至脱盐水站曝气池空气管道 (57×3.5无缝管200m左右，16个弯头，截止阀2只)。

曝气方式:推流式活性污泥曝气池。

新增投资:约55000元 (设备投资45000元，安装投资10000元)。

表3 主要设施一览表

2.2 工艺设计计算

空气管道压力损失 (摩擦损失和局部损失):

设计进水量按1.3变化系数计数，最大需氧量为:RoM=17.62(kg/h)

表4 设计计算选用参数

在曝气时间一定的情况下，化学需氧量去除效果与空气量关系见图2。

在空气量一定的情况下，化学需氧量去除效果与曝气时间关系见图3。

3 实际运行效果

该装置设计合理、操作简单、运行稳定、易于维护，主要指标污泥沉降比 (Pv)、污泥指数(SVI)、混合液悬浮固体浓度 (MLSS)、溶解氧(C)等运行正常。外排废水COD浓度为55.68～84.28mg/L、平均66.97mg/L，达标率100%，满足了《GB26132－2010硫酸工业污染物排放标准》的要求。采用中和+曝气处理后废水中化学需氧量监测结果见表5。

表5 采用中和曝气处理后废水中化学需氧量监测结果

COD去除量:411.57－ (590×66.97×10－3)=372.06(kg/d)

COD年削减量:590×10－3× (198.29－66.97)×365=28.28(t/a)

4 结束语

脱盐水站废水治理工艺采用中和+曝气+沉降的应用成功，不仅完善了脱盐水废水治理工艺，而且满足了脱盐水站的正常生产及操作的需要，确保了废水的达标排放，年削减COD排放量28.28t，是一个投资省、见效快的污染防治项目，在节能减排、降低COD排放量等方面有着十分广阔的应用前景。

建议:曝气池的大小依据处理的废水量确定，空气管配置的数量依据曝气池的大小确定，曝气时间的长短依据废水中有机物浓度确定。

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