广西某电解锌厂年产金属加工2400t/ a ,在生产过
程中主要有碱洗除氯工段排放的废水及碱洗后用清水
冲洗时产生的废水,属于典型的重金属离子废水。废
水排放量为120t/ d , 具体水质情况见表1 。
表1 废水水质情况
污染物成份Cu2 + (mg/ L) Zn2 + (mg/ L) pH
碱洗除氯工段30 1900 1. 8
冲洗工段11 500 4. 5
综合出水口24 1100 2. 0
该厂属于广西限期治理项目,要求废水处理后达
到《污水综合排放标准》( GB8978 - 1996) 一级标准。
1 工艺流程的确定
1. 1 方案确定
一般重金属废水的处理方法[1～5 ] 主要有中和沉
淀法、化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法、生化
法等。中和沉淀处理过程简单,中和剂来源广泛,但处
理效果较差,沉渣量大;氧化还原法需消耗大量的酸,
产生的废渣和污泥量也大;气浮法处理重金属残留低,
操作速度快,占地少,但浮渣和净化水回用需进一步解
决,运行费用稍高;电解法设备简单、占地少,且可以回
收金属,但是耗电量太大,运行成本较高,出水水质差,
处理量小。因此本设计工艺在综合考虑多方面的因素
后,决定选用化学沉淀法中铁氧体工艺处理该电解锌
厂废水,其工艺流程见图1 。
1. 2 工艺原理
投加FeSO4 可使废水中的重金属离子形成磁性
铁氧体晶体而沉淀析出,铁氧体通式为FeO·Fe2O3
[1 ] ,
废水中的二价重金属离子Cu2 + 、Zn2 + 等占据Fe2 + 的
晶格。在铁氧体法处理工艺中,FeSO4 中的Fe2 + 先被
作者简介:张学洪(1963 - ) ,男,博士后,教授,主要从事水污染治理、固
体废物处理教学和科研工作。
FeSO4 NaOH
↓ ↓
废水→调节池→混合反应沉淀池→回用水池→回用或排放
↑ ↓
上清液←铁氧体制作槽→污泥干化厂→污泥外运
↑ ↑
空气 蒸汽
图1 电解锌厂废水处理工艺流程
氧化成Fe3 + , 加碱调pH 为8 ～ 10 左右时, Fe3 + 和
Cu2 + 、Fe2 + 形成氢氧化物共沉淀,然后在60～80 ℃下
通风氧化,其中有一部分Fe (OH) 2 转化为Fe (OH) 3 ,
就形成了铁氧体晶体。
2 主要构筑物和工艺参数
主要构筑物及其工艺参数见表2 。
表2 主要构筑物规格及其参数
构筑物型号规格数量设计运行参数
调节池钢砼4.5m×1.5m×2m 1 座Q = 5m3/ h , HRT = 6h ,
V有效= 30m3
混合沉淀反应池钢砼3m×3m×2.5m 2 座反应时间t = 20min , 沉
淀时间t = 2h
铁氧体制作槽钢砼3m×3m×2m 1 座V有效= 18m3
回用水池钢砼5m×5m×2m 1 座HRT = 8h
污泥干化池砖混5m×5m×1m 2 座V有效= 25m3 , HRT = 5d
溶药池塑钢1m×1m×1m 2 座V有效= 1m3 ,停留时间t
= 10min
3 调试运行
3. 1 调试
先在反应池内进满废水,计算出需NaOH 溶液和
FeSO4 溶液的量后,适量加入反应池,调节pH 值为8
～10 左右,搅拌反应,并在反应过程中通过pH 监测仪
器和投药系统始终保持pH 范围在8～10 左右,反应
30min 后,经过2h 沉淀,即可达到排放要求,实际运行
中两反应池可交替操作。
3. 2 验收监测情况
调试完毕,稳定运行一个月后,经桂林市环境监测
·36 ·
环境科学与技术 第26 卷 第1 期 2003 年1 月
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
中心站2001 年3 月15 日采样监测,分析结果见表3 ,
可见出水水质完全达到设计和国家排放标准。
表3 废水水质监测结果
样品
pH COD Cr2 + Zn2 +
进水出水进水出水进水出水进水出水
1 # 6. 0 8. 6 70 26 25. 0 0. 21 1213. 1 0. 55
2 # 6. 46 8. 66 56 23 24. 5 0. 21 1213. 1 0. 58
3 # 6. 02 8. 66 47 17 24. 5 0. 12 1213. 7 0. 58
4 # 6. 0 8. 08 70 25 25. 0 0. 15 1213. 1 1. 83
5 # 6. 46 8. 58 56 19 24. 5 0. 18 1213. 1 0. 77
6 # 6. 02 8. 58 47 14 24. 5 0. 19 1213. 7 0. 77
注:1 # ,2 # ,3 # 样和4 # ,5 # ,6 # 样分别为两个反应池的处理数据。
3. 3 运转情况
正常运转时间内,只要保证投药和pH 值范围的
稳定,出水水质即可以得到保证。工程实际总投资40
万元,经过半年的运行实际运行费用约在1. 2～1. 4
元/ m3 。操作中有两次自检出水水质超标,主要由于
加药系统的水泵出现问题而导致的。
4 存在问题
在工程调试过程中,由于厂方对经费的限制,自动
化的程度稍差一些,人为误差导致投药和pH 值范围
有一些偏差,有时会造成沉淀完成后,沉淀池上层漂浮
一层红色的泡沫,经人工捞出后,出水也可以达标。如
在投药和pH 的范围控制使用在线控制,就会保证反
应的完全,出水达标。
铁氧体形成过程中,由于通气时间和蒸汽的温度
未控制好,形成的铁氧体晶体不理想,今后对这方面的
设计有待改进。
5 结论
(1) 采用的铁氧体法处理电解锌厂废水,由于设计
路线合理,调试方法得当,经过半个月的调试运行,通
过环保部门的验收。
(2) 混合反应沉淀池是整个处理工艺的核心,其投
药量和pH 范围的控制是关系到出水水质的主要影响
因素,因此应采取自动化在线投加、在线监测,才能保
证整个处理工艺的稳定运行。
(3) 该工程工艺紧凑,设备简单,FeSO4 来源广,水
质适应强,沉淀物易脱水,无二次污染,铁氧体污泥可
以用来做砖,处理效果好。 广西某电解锌厂年产金属加工2400t/ a ,在生产过
程中主要有碱洗除氯工段排放的废水及碱洗后用清水
冲洗时产生的废水,属于典型的重金属离子废水。废
水排放量为120t/ d , 具体水质情况见表1 。
表1 废水水质情况
污染物成份Cu2 + (mg/ L) Zn2 + (mg/ L) pH
碱洗除氯工段30 1900 1. 8
冲洗工段11 500 4. 5
综合出水口24 1100 2. 0
该厂属于广西限期治理项目,要求废水处理后达
到《污水综合排放标准》( GB8978 - 1996) 一级标准。
1 工艺流程的确定
1. 1 方案确定
一般重金属废水的处理方法[1～5 ] 主要有中和沉
淀法、化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法、生化
法等。中和沉淀处理过程简单,中和剂来源广泛,但处
理效果较差,沉渣量大;氧化还原法需消耗大量的酸,
产生的废渣和污泥量也大;气浮法处理重金属残留低,
操作速度快,占地少,但浮渣和净化水回用需进一步解
决,运行费用稍高;电解法设备简单、占地少,且可以回
收金属,但是耗电量太大,运行成本较高,出水水质差,
处理量小。因此本设计工艺在综合考虑多方面的因素
后,决定选用化学沉淀法中铁氧体工艺处理该电解锌
厂废水,其工艺流程见图1 。
1. 2 工艺原理
投加FeSO4 可使废水中的重金属离子形成磁性
铁氧体晶体而沉淀析出,铁氧体通式为FeO·Fe2O3
[1 ] ,
废水中的二价重金属离子Cu2 + 、Zn2 + 等占据Fe2 + 的
晶格。在铁氧体法处理工艺中,FeSO4 中的Fe2 + 先被
作者简介:张学洪(1963 - ) ,男,博士后,教授,主要从事水污染治理、固
体废物处理教学和科研工作。
FeSO4 NaOH
↓ ↓
废水→调节池→混合反应沉淀池→回用水池→回用或排放
↑ ↓
上清液←铁氧体制作槽→污泥干化厂→污泥外运
↑ ↑
空气 蒸汽
图1 电解锌厂废水处理工艺流程
氧化成Fe3 + , 加碱调pH 为8 ～ 10 左右时, Fe3 + 和
Cu2 + 、Fe2 + 形成氢氧化物共沉淀,然后在60～80 ℃下
通风氧化,其中有一部分Fe (OH) 2 转化为Fe (OH) 3 ,
就形成了铁氧体晶体。
2 主要构筑物和工艺参数
主要构筑物及其工艺参数见表2 。
表2 主要构筑物规格及其参数
构筑物型号规格数量设计运行参数
调节池钢砼4.5m×1.5m×2m 1 座Q = 5m3/ h , HRT = 6h ,
V有效= 30m3
混合沉淀反应池钢砼3m×3m×2.5m 2 座反应时间t = 20min , 沉
淀时间t = 2h
铁氧体制作槽钢砼3m×3m×2m 1 座V有效= 18m3
回用水池钢砼5m×5m×2m 1 座HRT = 8h
污泥干化池砖混5m×5m×1m 2 座V有效= 25m3 , HRT = 5d
溶药池塑钢1m×1m×1m 2 座V有效= 1m3 ,停留时间t
= 10min
3 调试运行
3. 1 调试
先在反应池内进满废水,计算出需NaOH 溶液和
FeSO4 溶液的量后,适量加入反应池,调节pH 值为8
～10 左右,搅拌反应,并在反应过程中通过pH 监测仪
器和投药系统始终保持pH 范围在8～10 左右,反应
30min 后,经过2h 沉淀,即可达到排放要求,实际运行
中两反应池可交替操作。
3. 2 验收监测情况
调试完毕,稳定运行一个月后,经桂林市环境监测
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环境科学与技术 第26 卷 第1 期 2003 年1 月
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
中心站2001 年3 月15 日采样监测,分析结果见表3 ,
可见出水水质完全达到设计和国家排放标准。
表3 废水水质监测结果
样品
pH COD Cr2 + Zn2 +
进水出水进水出水进水出水进水出水
1 # 6. 0 8. 6 70 26 25. 0 0. 21 1213. 1 0. 55
2 # 6. 46 8. 66 56 23 24. 5 0. 21 1213. 1 0. 58
3 # 6. 02 8. 66 47 17 24. 5 0. 12 1213. 7 0. 58
4 # 6. 0 8. 08 70 25 25. 0 0. 15 1213. 1 1. 83
5 # 6. 46 8. 58 56 19 24. 5 0. 18 1213. 1 0. 77
6 # 6. 02 8. 58 47 14 24. 5 0. 19 1213. 7 0. 77
注:1 # ,2 # ,3 # 样和4 # ,5 # ,6 # 样分别为两个反应池的处理数据。
3. 3 运转情况
正常运转时间内,只要保证投药和pH 值范围的
稳定,出水水质即可以得到保证。工程实际总投资40
万元,经过半年的运行实际运行费用约在1. 2～1. 4
元/ m3 。操作中有两次自检出水水质超标,主要由于
加药系统的水泵出现问题而导致的。
4 存在问题
在工程调试过程中,由于厂方对经费的限制,自动
化的程度稍差一些,人为误差导致投药和pH 值范围
有一些偏差,有时会造成沉淀完成后,沉淀池上层漂浮
一层红色的泡沫,经人工捞出后,出水也可以达标。如
在投药和pH 的范围控制使用在线控制,就会保证反
应的完全,出水达标。
铁氧体形成过程中,由于通气时间和蒸汽的温度
未控制好,形成的铁氧体晶体不理想,今后对这方面的
设计有待改进。
5 结论
(1) 采用的铁氧体法处理电解锌厂废水,由于设计
路线合理,调试方法得当,经过半个月的调试运行,通
过环保部门的验收。
(2) 混合反应沉淀池是整个处理工艺的核心,其投
药量和pH 范围的控制是关系到出水水质的主要影响
因素,因此应采取自动化在线投加、在线监测,才能保
证整个处理工艺的稳定运行。
(3) 该工程工艺紧凑,设备简单,FeSO4 来源广,水
质适应强,沉淀物易脱水,无二次污染,铁氧体污泥可
以用来做砖,处理效果好。 |
