含砷廢水處理工藝設計

冶金、采礦、化工、染料、皮革等行業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含砷廢水。如果處理不當，會嚴重污染土壤和水體，影響農(nóng)作物生長，威脅人畜健康。根據(jù)GB5749—2006和GB8978—1996，飲用水和排放廢水中砷的質(zhì)量濃度分別不得超過0.01×10-6和0.5×10-6kg/m3。

目前，水中除砷的方法主要有硫化物沉淀法、鈣鐵鹽聯(lián)合除砷法、吸附除砷法、離子交換法、微濾法和除砷劑法。但硫化物沉淀法和鈣鐵鹽聯(lián)合除砷法產(chǎn)生的含砷固體廢物中的砷容易脫出，造成二次污染。本文主要介紹了用高效除砷濾池處理含砷廢水的工程實例。

1.設計基礎

(1)原水As含量:3～4mg/L，TDS:4000～6000mg/L

(2)出水砷含量排放標準:≤0.4mg/L；水處理能力:20m3/h

2.工藝計劃的描述

流程如圖1所示。

2.1綜合綜合池

綜合池由調(diào)節(jié)池、沉淀池和出水池三部分組成。原水先進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)，然后由泵加壓泵入砂濾器。砂濾池和活性炭濾池反沖洗出水進入沉淀池，懸浮物自然沉淀，沉淀池出水再次進入調(diào)節(jié)池?；钚蕴窟^濾器出水進入出水池，在出水池取水樣進行出水監(jiān)測，檢測合格后排入管網(wǎng)，檢測不合格則再次進入高效除砷過濾器。

2.2砂濾器

砂濾器過濾器按照從上到下、從小到大的順序排列，顆粒大小不同。當水流從上方流過濾層時，水中的一些固體懸浮物進入上層濾料形成的微小孔隙，通過吸附和機械滯留被濾料表層截留。同時，這些懸浮物相互重疊、橋接，就像在濾層表面形成一層薄膜，繼續(xù)過濾水中的懸浮物，這就是所謂的濾料表層薄膜過濾。這種過濾不僅存在于濾層表面，水進入中間濾層時也有這種攔截。它被稱為滲透過濾，與表層的過濾不同。此外，由于濾料之間排列緊密，當水中的懸浮顆粒流經(jīng)濾料層中的彎曲通道時，有更多的機會和時間與濾料表面發(fā)生碰撞和接觸。因此，水中的懸浮顆粒在濾料顆粒表面相互粘附，產(chǎn)生接觸混凝過濾過程。砂濾技術成熟，運行穩(wěn)定，投資規(guī)模小。過濾器需要反洗，反洗水進入一體化池中的沉淀池。

2.3高效除砷過濾器

高效除砷過濾器配有新型特種高效除砷納米材料。當水從上面流過過濾層時，水中的部分砷被過濾材料吸附。這種濾料的優(yōu)點是吸附量大，一年只需要再生修復一兩次，每次再生水量在10t左右。由于場地空間有限，不建議對再生水進行深度處理設計，再生產(chǎn)生的廢水由廢液處理公司直接回用。

2.4活性炭過濾

活性炭過濾器是一種常見的水處理設備，填充活性炭作為水處理除鹽系統(tǒng)的預處理，可以吸附前級過濾無法去除的余氯，有效保證后級設備的使用壽命，改善出水水質(zhì)，防止污染，尤其是防止后級反滲透膜的游離余氧中毒污染。同時還吸附前一階段泄漏的小分子有機物等污染物質(zhì)，對水中的異味、膠體、色素、重金屬離子等有明顯的吸附去除作用。

3.系統(tǒng)組成描述

3.1綜合綜合池

(1)數(shù)量:1套。

(2)材料:碳鋼(玻璃鋼防腐)。

(3)規(guī)格:50m3。

(4)調(diào)節(jié)池提升泵:Q=30m3/h，H=30m，數(shù)量為2臺(1用1備)。

(5)沉淀池自吸排泥泵:Q=8m3/h，H=10m，數(shù)量為2臺(1用1備)。

(6)反洗泵:規(guī)格:Q=25m3/h，H=12m，2臺(1用1備)。

(7)回流泵:Q=30m3/h，H=30m，數(shù)量為2臺(1用1備)。

3.2砂濾器

本體設計

(1)數(shù)量:1套。

(2)材料:碳鋼(玻璃鋼防腐)。

(3)規(guī)格:<￠1800mm，直尺高度1800mm..

(4)填料:采用粒徑為-4 ~-32 mm的卵石作為支撐層，粒徑為-0.8 ~-4 mm的石英砂作為濾料。

(5)附件:壓力表、管道、閥門等。

3.2.2系統(tǒng)流程和反洗裝置

運行時，單臺設備產(chǎn)量為30m3/h，運行速度為12m/h，當進出口壓差達到一定值或出水濁度增大時，系統(tǒng)進行反洗，反洗時間約為15min。反洗時，開啟反洗泵，借助壓縮空氣進行反洗。反洗水強度10l/(m2·s)，壓縮空氣強度10l/(m2·s)，反洗時間15min。分為空氣水化洗、空氣洗、水洗三個階段，每個階段5min。

3.3高效除砷過濾器

3.3.1本體設計

(1)數(shù)量:2套。

(2)材料:碳鋼(玻璃鋼防腐)。

(3)規(guī)格:<￠1800mm，直邊高度2400 mm..

(4)包裝:采用高效除砷濾料。

(5)附件:壓力表、管道、閥門等。

(6)配套設備:一套修復再生加藥裝置。

3.3.2系統(tǒng)流程和反洗裝置

兩個過濾器串聯(lián)連接。運行時，單臺裝置產(chǎn)量為30m3/h，運行流量為12m/h；當吸附飽和時，需要再生和修復。

3.4活性炭過濾體設計

數(shù)量:1套。材料:碳鋼(玻璃鋼防腐)。規(guī)格:<￠1800mm，直尺高度1800mm。填料:采用粒徑< 4-32 mm的卵石作為支撐層，粒徑< 1-4 mm的石英砂和10-40目活性炭作為過濾材料。附件包括壓力表、溫度計、管道、閥門等。其中，系統(tǒng)工藝和反沖洗裝置運行時，單臺裝置出力為30m3/h，運行流量為12m/h，當進出口壓差達到一定值或出水濁度增大時，系統(tǒng)進行反沖洗，反沖洗時間約為15min。

3.5在線監(jiān)測儀器

為了監(jiān)視系統(tǒng)的正常運行，協(xié)助系統(tǒng)在一定條件下實現(xiàn)自動運行，系統(tǒng)中相應的控制點配備了相關的現(xiàn)場在線檢測和控制儀表。為了使所有的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)能夠由可編程邏輯控制器(PLC)集中處理，現(xiàn)場監(jiān)控儀表部分輸出4~20mA標準信號。

監(jiān)控儀器:

(1) 1個液位計(安裝在調(diào)節(jié)池內(nèi))；

(2)電磁流量計一臺(安裝在進水管上)；

(3)一個pH在線監(jiān)測器(安裝在吸附反應罐中)。

3.6電氣控制系統(tǒng)

PLC程序控制器用于系統(tǒng)的自動控制，實現(xiàn)自動和手動操作相結(jié)合的運行控制方式，集中處理現(xiàn)場在線檢測儀表采集的標準信號，輸出控制信號和報警信號。當系統(tǒng)供水不足，進膜壓力超標時，系統(tǒng)能自動報警。估計費用見表1。

4.結(jié)論

含砷廢水是一種難處理的工業(yè)廢水。采用物理吸附結(jié)合高效除砷納米材料處理含砷廢水，處理效果好，不易脫出。在保證處理效果的同時，能耗和運行費用低，運行管理簡單可靠，可為含砷廢水處理設計提供參考。(來源:北京航天測試技術研究所)

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