鈦白粉污水處理試驗研究

王德正，李云鵬，洪 霞，郎劍濤

（1.中鋁環保節能（集團）有限公司云南科力環保股份公司；2.昆明理工大學，昆明 650031）

四川龍蟒鈦業有限責任公司目前采用壓濾機處理產生量為2 400 m/h 的污水，濾液固含量小于70 mg/L，達到直接排放標準，但壓濾機單臺處理量小，處理 2 400 m/h 的污水所需的壓濾機數量多，占地面積大、生產成本高。為了減少生產成本，四川龍蟒鈦業有限責任公司想采用濃密機濃縮—溢流直排—底流再壓濾的工藝進行固液分離，減少壓濾機臺數，降低生產成本。為攻克這個難關，中鋁環保節能（集團）有限公司云南科力環保股份公司應該公司要求，于2019年8-10月在現場進行工藝試驗，其間進行了自然沉降濃縮、絮凝沉降濃縮試驗，初步確定了使溢流水質穩定達標的藥劑制度、回水率及最大處理量，驗證方案的可行性。

1 試驗原料與設備

1.1 污水的主要成分

鈦白粉污水的主要成分為HSO、TiOSO、FeSO及TiO，其含量如表1 所示。

表1 污水量、成分及含量

1.2 試驗設備

本次試驗采用的設備為沉降面積50 m的斜板濃密機，其結構如圖1 所示，設備配置如圖2 所示。礦漿由給料口給入濃密機機殼內，隨后迅速進入斜板組合裝置，由于流體拖力和重力的合力，在斜板單元間的固體顆粒移向板面，顆粒沿著板面下滑排入靜態區沉淀到斜板上，并下滑至機殼內的錐斗區形成濃相層，澄清水向上流動從溢流口排出，達到沉降濃縮的目的。

圖1 斜板濃密機結構

圖2 設備配置

2 試驗結果與討論

2.1 自然沉降試驗

考慮絮凝劑對下一步的壓濾可能產生影響，同時減輕生產成本，在自然沉降條件下進行試驗，探明自然沉降的溢流是否達標及設備最佳處理量，結果如表2 所示。

由表2 可知，給礦量小于13.75 m/h 時，回水率（斜板濃密機的溢流水體積量除以給料體積量）大致呈現出先升后降的規律，給礦量大于13.75 m/h 后，回水率出現異常，突然增大。自然沉降過程中，溢流水始終比較黃，在2.16 m/h 的給礦量下，固含量仍不小于149 mg/L，不達標。自然沉降試驗結果表明，在選廠給礦性質下進行自然沉降，斜板濃密機的最大處理能力為13 m/h 左右，最小的給礦條件下，溢流的固含量大于排放標準。

表2 自然沉降試驗結果

2.2 絮凝沉降試驗

自然沉降的結果表明，自然沉降的溢流達不到排放標準，要達到溢流固含量≤70 mg/L 的標準，只有添加絮凝劑才可能現實。在處理量13 m/h 的條件下進行絮凝沉降試驗，驗證添加絮凝劑是否可以使其達到排放標準，試驗結果如表3 所示。

由表3 可知，絮凝劑沉降試驗的溢流固含量與藥劑量成線性關系，回水率與藥劑量無明顯的相關性，固含量在14.3 ～83.33 mg/L 波動，回水率在59.28%～86.67%波動。藥劑量≥5.0 g/m時，溢流固含量≤70 mg/L，符合排放標準；藥劑量＜5.0 g/m時，溢流固含量＞70 mg/L，不符合排放標準。絮凝沉降試驗結果表明，添加絮凝劑可以使溢流水達到排放標準，藥劑量與溢流固含量呈負相關。

表3 絮凝劑試驗結果

2.3 藥劑用量試驗

前面的試驗表明，自然沉降無法滿足工藝要求，絮凝沉降可以達到工藝要求。考慮絮凝劑對整個流程的影響及經濟指標，要進一步進行藥劑用量試驗，探明合適的藥劑制度。

一是臨界狀態藥劑用量試驗。在溢流將要跑混又不跑混的狀態（臨界狀態），給礦量13 m/h 左右的條件下進行絮凝沉降濃縮試驗，結果如表4 所示。

由表4 可知，臨界狀態下，溢流固含量、回水率與藥劑量無明顯的相關性，受給礦濃度的影響，溢流固含量和回水率的波動比較大，固含量在18.4 ～ 84.40 mg/L 波動，回水率在47.63%～83.17%波動。溢流固含量出現超標，需要人進行觀察并調整，才能使溢流達到排放標準。試驗結果表明，在臨界狀態確定的藥劑制度不適合工業生產，要進一步探索適合的藥劑制度。

表4 臨界狀態藥劑用量試驗結果

二是穩定狀態藥劑用量試驗。在溢流的固含量始終小于70 mg/L，達到排放標準（穩定狀態），給礦量13 m/h 左右的條件下進行絮凝沉降濃縮試驗，結果如表5 所示。

表5 穩定狀態藥劑用量試驗結果

由表5 可知，在溢流穩定條件下，溢流固含量、回水率與藥劑量無明顯的相關性，隨著藥劑量的增加，溢流固含量在17 ～50 mg/L 浮動，回水率在46.14%～62.50%波動。試驗結果表明，當藥劑量大于 5.3 g/m時，溢流可以達到排放標準，系統能穩定運行，不會出現溢流突然跑混的情況，其可以運用在工業生產中。

3 結論

對污水處理站的污水進行濃縮時，50 m斜板濃密機的最大處理能力為13 m/h，可以作為選型參考，在給選廠的污水性質下，自然沉降，溢流固含量≥70 mg/L， 達不到排放標準。絮凝沉降試驗表明，添加絮凝劑可以使溢流水達到排放標準，在一定范圍內，絮凝劑用量與溢流固含量呈負相關。在處理量為13 m/h、 絮凝劑用量＜5 g/m的技術條件下，溢流固含量 ≥70 mg/L，溢流會突然跑混，需要人為控制底流才能防止該現象。該參數組合不可以運用于工業生產。在處理量為13 m/h、絮凝劑用量≥5.3 g/m的技術條件下，溢流固含量≤70 mg/L，達到排放標準，系統能穩定運行，不會出現溢流突然跑混的情況。該參數組合可以運用于工業生產。但達標清水的回水率波動較大，本次試驗的回水率介于48%～62%。參考上述選型依據可知，處理2 400 m/h 的污水需要沉降面積10 000 m的斜板濃密機，占地面積約為1 000 m。 通過實時檢測溢流固含量，可以實現溢流水達標和回水率的合理自動控制。