廢水處理回用設備運行穩(wěn)定廢水來源：通過上述硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程圖可以很清晰地看到，整套裝置系統(tǒng)的廢酸和酸性廢水主要來自于水洗工序，而這些廢水的源頭是酸解、水解、水洗和漂白等工序中加入的水或硫酸。為了洗凈偏鈦酸料漿中所附著的金屬離子及可溶物，需要加入大量水對料漿進行洗滌，并且洗滌水中的離子濃度達到相關工藝標準之后才能夠進入到下道工序之中，這就導致水洗工序需要特別大的洗水量，具體來說，年產(chǎn)1萬噸/年的鈦白粉廠，每天的水洗廢水量高達5000m3左右。

　　水質分析硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水主要含有大量的H+和SO42-以及礦粉中帶入的Fe2+、Ti3+、Cr2+、Mg2+等金屬離子，其中水解之后的母液中含有大量質量濃度約為22%的稀硫酸，少量FeSO4和TiOSO4等。一次、二次水洗廢水來自于偏鈦酸料漿中附著的硫酸和其他離子以及漂白過程中加入的硫酸等，主要組成為濃度為0.5-3%的硫酸以及FeSO4。由于廢水中存在大量H+，廢水通常顯酸性，pH值約為1-3左右，且色度值偏高，對環(huán)境污染較為嚴重。

　　3、廢水處理技術及效果

　　①水解母液廢酸的處理水解母液中的廢酸含量

　近年來，國內(nèi)外開展了難降解有機廢水的處理方法的大量研究，其中，與傳統(tǒng)水處理方法相比，高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs)以其處理效果好、速度快、無二次污染、適用范圍廣等優(yōu)點被廣泛關注。高級氧化水處理方法一般具有如下特點：a.以產(chǎn)生大量活潑的具有強氧化能力的羥基自由基為氧化劑，可以誘發(fā)氧化反應的鏈反應發(fā)生，b.足夠濃度的羥基自由基可使有機污染物無機化，不產(chǎn)生二次污染;c.該方法可氧化水中含有的不同濃度的有機污染物，對某些低濃度微量有機物效果也很好;d.該方法可單獨使用，也能與其他方法如生物降解法聯(lián)合使用，降低處理成本。

　　現(xiàn)將AOPs的具體處理技術分為如下三大類：傳統(tǒng)高級氧化法、濕空氣氧化法、電化學氧化法，具體闡述其在廢水中有機污染物去除中的應用。

　　1、傳統(tǒng)高級氧化法

在廢水處理時，根據(jù)鋼鐵廢水水質特點及進水水量，采用渦凹氣浮工藝，能有效去除廢水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物等，石油類、固體懸浮物(SS)的去除率超過80%，BOD及COD的去除率可達60%以上。在廢水回用處理中，則采用傳統(tǒng)的絮凝—沉淀工藝，傳統(tǒng)工藝在成本和運行安全上具有較大優(yōu)勢。將雨水與生產(chǎn)廢水混合進行處理后回用大大減少中央水處理廠的自用水量，實現(xiàn)了鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排目標。生產(chǎn)廢水處理循環(huán)回用系統(tǒng)采用如下工藝流程：

　　生產(chǎn)廢水首先進入提升泵房，提升泵坑進水口設有濾網(wǎng)攔截粗大顆粒，由泵提升至細格柵間除去漂浮雜物和大顆粒雜質后進入廢水調節(jié)池均質均量，廢水調節(jié)池出水用泵提升至渦凹氣浮池去除大部分油類及較輕的懸浮物，而后進入絮凝反應池加混凝劑進行絮凝反應，反應池出水后再進入斜管沉淀池去除較重絮體，沉淀池出水自流入回用水池，由回用水供水泵供至全廠回用水用戶。雨水沉砂池輸送而來的回用雨水直接進入廢水調節(jié)池與待處理的生產(chǎn)廢水混合后一并處理。沉淀池排放的污泥和氣浮池排出的浮渣排入泥渣池，經(jīng)泵加壓后送污泥濃縮池。

　　3、主要建、構筑物及設備設計參數(shù)

　　(1)提升泵房。

　　地下式鋼筋混凝土生產(chǎn)廢水提升泵房1座，尺寸：12m×6m×9m。用于提升廢水，以保證廢水能在后續(xù)處理構筑物內(nèi)暢通的流動。設置廢水一級提升泵組P301：3臺(2用1備)，Q=275m3/h，H=12m，N=22kW。

　　(2)格柵間。

　　設計共建有地下式格柵間1座。尺寸：8.5m×4m×2.5m，分為兩格。有效柵寬900mm，齒耙間距8mm，溝渠寬1000mm。同時，配有2臺回轉式固液分離機，其自動化程度高、分離效率高、動力消耗小、無噪音、耐腐蝕性能好，在無看管的情況下可保證連續(xù)穩(wěn)定工作，自身具有很強的自凈能力，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，以減少日常維修工作量。

　　(3)生產(chǎn)廢水調節(jié)池。

　　地下式鋼筋混凝土廢水調節(jié)池一座，尺寸：25m×12m×5.7m，分為兩格。水力停留時間2h。調節(jié)池水量波動大，選擇水泵時可采用定頻和變頻水泵結合的方式。配置廢水調節(jié)池收油機：2臺，其收油能力10kg/h，浮油回收率98%，收油含水率小于3%;廢水二級提升泵組P302：3臺，2用1備(其中1臺變頻調速)，泵性能參數(shù)：Q=550m3/h，H=15m，N=37kW。收油機的設置可有效去除不溶于廢水的油類，為后續(xù)渦凹氣浮工藝減輕廢水處理負荷，以確保廢水中油類去除率。

　　(4)渦凹氣浮池。

　　設地上式渦凹氣浮池2座。單座渦凹氣浮池的主要技術參數(shù)：

　　尺寸：16.09m×3.05m×1.9m;處理水量：250m3/h;池體結構：鋼筋混凝土;單池主要配套設備：3臺曝氣機、1臺刮渣機、1臺螺旋輸泥機。CAF渦凹氣浮裝置主要由曝氣區(qū)、氣浮區(qū)、回流系統(tǒng)、刮渣系統(tǒng)及排水系統(tǒng)等部分組成。其工作原理為：經(jīng)預處理的廢水進入裝有渦凹曝氣機的曝氣區(qū)，曝氣機通過底部中空葉輪的快速旋轉，將水面上的空氣通過抽風管道轉移到水下并把空氣粉碎成微氣泡，微氣泡與廢水中的固體污染物結合在一起，由于氣水混合物和液體之間密度的不平衡，產(chǎn)生了一個垂直向上的浮力，附著懸浮物(ss)的微氣泡上升到液面，通過刮渣機間斷地被鏈條刮泥機刮入污泥收集槽并排出系統(tǒng)，凈化后的水由溢流槽溢流進入后續(xù)處理設施。

　　渦凹氣浮工藝由于設備占地面積小，且裝置沒有壓力容器、空壓機、循環(huán)泵等設備，因而節(jié)省投資，還具有運行費用低廉、處理、操作簡單等優(yōu)點。

　　(5)絮凝反應池。

　　地上式鋼筋混凝土絮凝反應池2座。單座絮凝反應池尺寸：6m×6m×3.5m，分為4格串連，第1格為混合池，后3格為絮凝池。單池主要配套設備：1臺快速攪拌機(混合池用)，轉速20r/m;3臺慢速攪拌機(絮凝池用)，轉速10r/m;1套液體混凝劑投加設備;1套聚炳烯酰胺(PAM)投加設備。采用PAM作為絮凝劑是PAM用作污水處理時，對水中有機物去除效率高，且用量少，沉降速度快，制水成本低。

　　(6)斜管沉淀池。

　　2座。每座斜管沉淀尺寸：8m×6m×4.5m;型式：半地下式;池體結構：鋼筋混凝土。設雙鋼絲繩牽引刮泥機：1臺;刮泥車運行速度1m/min，池寬6m。斜管沉淀池縮短了顆粒沉降距離、增加了沉淀面積從而提高了處理效率，也避免了平流式沉淀池占地面積大、豎流式沉淀池深度大引起的施工困難等缺點。

　　(7)回用水池及回用水供水泵場。

　　設計共建有回用水池及回用水供水泵場1座。　　回用水池為半地下式，尺寸：25m×18m×3.9m。泵場尺寸：17m×4.5m，高出地面0.3m。泵場設備參數(shù)：回用水供水泵組P303：3臺，2用1備(其中1臺變頻調速)，Q=500m3/h，H=62m，N=132kW。

　　目前常用的高級氧化法主要包括以下幾種：Fenton法、O3/UV法、O3/H2O2法和TiO2光催化氧化法等。

　　Fenton試劑應用于有機污染物的氧化去除始于20世紀60年代，Eisenhauer首先將Fe2+/H2O2用于水處理中和烷基苯的去除。Emolla等將Fenton氧化法用于處理含有阿氨比西林、3種抗生素的廢水中，發(fā)現(xiàn)3種抗生素可在某種條件下被分解，COD去除率達80%以上。

　　人們?yōu)樘岣逨enton試劑的處理效率，向其中引入了紫外光(UV)，可降低Fe2+的用量，同時促進H2O2分解為強氧化性的羥基自由基，可使有機物被更充分無機化，有人將其用于偶氮染料廢水的深度處理中，結果表明，當偶氮染料濃度為400mg/L時，UV-Fenton法可使廢水的脫色率達95%以上。但該方法對太陽能的利用能力不高，加上處理設備費用也相對高昂，設備運行能耗較大，限制了其應用。

　　O3/UV法被Garrison等人應用于處理含復雜鐵氰鹽廢水，發(fā)現(xiàn)將UV輻射與O3相結合后，能使氧化速度提高10~104倍。賈通通采用O3/UV、O3/H2O2等高級氧化方法對染料廢水進行處理，結果表明pH值=8，反應時間為2h時，O3/UV高級氧化技術對染料廢水脫色率為98.3%，COD去除率為67.0%。

　　TiO2類光催化劑是被研究泛廢水處理光催化劑。光催化氧化法處理抗生素廢水具有反應條件溫和、降解、適用性強等優(yōu)點。Sood等通過水熱法合成了Bi2O3/TiO2光催化劑，并用該光催化劑分解模擬抗生素廢水，實驗結果表明光照處理2h后，分解率92%。同時，光催化氧化法在處理農(nóng)藥廢水特別是有機磷農(nóng)藥廢水中展現(xiàn)了良好的效果，降解效率、COD和TOC的去除率均令人滿意。光催化氧化法在處理有機廢水方面有一定的優(yōu)勢，存在的問題則主要是催化劑制備成本高、光能利用率低、可能產(chǎn)生毒性更大的中間產(chǎn)物、催化劑回收困難等。因此，對于阻礙光催化氧化法應用的問題，還需要深入研究。

　　2、濕空氣氧化法

　　廢水處理回用設備運行穩(wěn)定濕空氣氧化法出現(xiàn)在上世紀五十年代，近年來在國內(nèi)外取得了較大的研究進展，日本美國已經(jīng)將其應用于工業(yè)水處理中。濕空氣氧化反應也屬于自由基鏈反應，各種自由基作為氧化劑去除有機污染物。濕式氧化法將含有機污染物廢水與空氣或氧氣混合，在高溫高壓(150-350℃，0.5-20MPa)條件下氧化分解污水中的有機物。濕空氣氧化法具有污染物氧化，二次污染小等優(yōu)勢，可有效去除難生物降解的污染物。但該方法也有一定的限制，反應需要在高溫高壓條件下進行，對設備腐蝕較為嚴重，設備運行系統(tǒng)投資較大。因此，其在工業(yè)應用上有一定的限制。

　　在濕式氧化反應過程中，適宜的催化劑可使反應時間更短，反應條件更容易達到。可選擇的均相催化劑包括過渡金屬、貴金屬、稀土金屬及其氧化物和鹽類。非均相催化劑回收方便，吸引了人們更多的關注，通常使用硅膠、活性炭、硅藻土、氧化鋁等物質做為載體，負載以各種形式的活性金屬及其氧化物進行催化反應。

　　濕空氣氧化法在處理農(nóng)藥廢水時，在高溫高壓條件下連續(xù)向其中通入空氣，可高效地將廢水中的有機物氧化為小分子有機物甚至無機化。含磷有機物氧化成為磷酸，有機硫化合物氧化生成硫酸。除農(nóng)藥廢水外，造紙草漿黑液、煤氣廢水、香料廢水等也均可采用濕空氣氧化法處理，其在制藥、造紙、纖維、酒精、印染等工業(yè)廢水中有機污染物的去除中均有較好效果。

　　3、電化學氧化法

　　電催化氧化法是近年來備受關注的一種高級氧化方法，它利用外加電場，通過反應裝置內(nèi)的一系列電極反應來產(chǎn)生強氧化性的自由基來對污水中的有機污染物進行氧化降解，將其轉化為無毒或低毒性小分子中間體，最終無機化。

　　具有高效催化性能的電極的開發(fā)是電催化氧化法研究中最重要的內(nèi)容，目前碳素電極、非金屬化合物電極、鈦基涂層電極等電極材料在國內(nèi)外已經(jīng)被廣泛研究和使用。李鴻波采用隔膜電化學反應器，Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極作為陽極、不銹鋼板作為陰極，對間

大量的稀硫酸，可以采用熟石灰對其進行酸堿中和處理，并回收得到的副產(chǎn)物硫酸鈣，經(jīng)過濾、洗滌之后得硫酸鈣的水合物(俗稱石膏)，可供建筑行業(yè)使用;

　　②混合酸性廢水的處理硫酸法鈦白粉廠目前處理廢水的主要方法為“中和+曝氣"，來自系統(tǒng)一洗、二洗以及水解過程中產(chǎn)生的酸性廢水首先經(jīng)過斜板沉淀槽進行自然沉降，上層清液溢流至緩沖池，同時酸解尾氣噴淋廢水以及地面沖洗水也一起進入緩沖池。上述酸性廢液進入污控車間緩沖池后，通過調節(jié)酸度，然后用耐酸泵送入污控車間一級中和桶，用灰石漿液調節(jié)pH值3.5-4.5，再進入二級中和桶，用電石渣及石灰漿液調節(jié)pH值7-9。當中和桶中的pH值調節(jié)合格后，用泵送入污控車間一次板框壓濾機，進行固液分離，分離后的固體(鈦石膏)用車運往堆場，液體則進入曝氣池，并用壓縮空氣對其進行曝氣處理，降低廢水中的COD含量。

　　4、先進的ASBR法處理硫酸鹽廢水

　　進水期廢水進入反應器，進水的體積由下列因素決定，HRT，有機負荷，及污泥沉降特性等。反應階段需要攪拌，一般采用間歇方式，這個階段是有機質轉化的重要階段。沉降期停止攪拌，使之成為理想沉淀狀態(tài)，沉降時間一般為10-30分鐘，不能太長，否則會因為生物氣繼續(xù)產(chǎn)出而造成顆粒污泥重新懸浮，排水期階段是在有效的泥水分離之后進行，出水總量與進水量相等。排水結束后反應器進入下一個循環(huán)。由于出水時可以將沉淀性能不好的污泥一起排出，所以系統(tǒng)中的污泥整體沉降性能較好。同時，顆粒化過程較短，提高了處理廢水的能力。由于ASBR工藝能有效地延長污泥停留時間，以及保證充分的泥水混合，所以對溫度有較好的適應性，除了在常溫，高溫下處理廢水，還能在低溫下有效處理高低濃度廢水，因此有良好的應用前景。