【摘要】丹霞冶炼厂原污水处理站存在设备老旧、不能精确控制工艺条件、自动化程度低、工人劳动强度高、无法满足及时处理雨水，应对突发事件的要求等问题。对工艺从污水处理流程、设计思路、技术参数、运行效果等几个方面进行改造，取得良好的处理效果，为类似污水处理站建设提供一定借鉴、参考。
【关键词】项目改造；重金属；石灰沉淀法
1项目概况
丹霞冶炼厂位于广东省韶关市以北的仁化县，是国内首家大规模采用锌氧压浸出工艺并综合回收镓锗等稀贵金属的锌冶炼企业，主要产品有锌锭、硫磺、电镓、二氧化锗等。本工程位于丹霞冶炼厂北侧，原有的20kt/a锌冶炼厂北侧场地内，建设场地东西长约220m，南北宽约20m~60m，标高114.00~124.0m，受用地条件限制及场地内部分现有构筑物需要保留的要求，用地较为狭小。
2现有污水处理概况
初期雨水、主要车间生产污水和硫酸污水处理系统处理后的污水送至污水调节池，经泵提升至一级反应池，投加石灰乳调节pH至9~9.5，混合液经充分反应后生成Zn(OH)2和石膏，反应后的混合液自流进入一段沉淀池进行沉渣分离，沉淀池上清液自流至二级反应池，投加石灰乳调节pH至10-11，混合液经充分反应后生成Cd(OH)2和石膏，反应后的混合液自流进入二段沉淀池进行沉渣分离，沉淀池上清液自流至中间池，再经泵提升至过滤器进行过滤处理，处理完的水经回调pH后，回用至铁渣过滤、磨矿厂房或达标排放。
3目前污水处理站存在的问题
（1）厂区汇水面积约30万m2，原设计受纳厂区30mm约10000m3雨水量进行处理，其余雨水自然排放。但现根据环保要求，需受纳厂区100mm约30000m3雨水量进行处理，现有污水处理站的处理能力无法满足及时处理雨水，应对突发事件的要求，需进行扩能改造。（2）污水处理站有两台砂滤器及三台机械过滤器，原设计处理能力为200m3/h，但由于滤料板结，实际处理能力约为120-140m3/h。（3）污水处理站没有设置DCS系统，造成污水处理站工人劳动强度高，且不能精确控制工艺条件，影响污水处理效果。
4污水处理工艺流程的确定
污水处理站现主要的问题是处理能力不能满足实际的生产、环保要求，迫切需要扩能改造。原污水处理站采用石灰法，二段沉淀+过滤的方案，为满足生产和环保要求，本次改造将现有工艺的一段、二段反应沉淀工序并联运行，作为改造后方案的第二段反应沉淀，需要在第二段反应沉淀前增加一段反应和浓密沉淀。改造后，一段沉淀主要作用为脱硫及去除大部分重金属，二段沉淀的作用为去除剩余超标的重金属。对于一步沉淀的脱硫，现成熟的工艺为石灰法。该法简单易操作，投资小，运行可靠，故一段沉淀沿用该工艺。生物制剂是以硫杆菌为主的复合功能菌群代谢产物与其它无机化合物进行组分设计，通过基团嫁接技术富含大量羟基、巯基、羧基、氨基等功能集团组。生物制剂中的复合配位体能够与多种重金属离子配位实现深度净化，解决了目前化学药剂难以同时深度净化多金属离子的缺陷。冶炼重金属废水通过生物制剂多基团的协同配合，形成稳定的重金属配合物，用碱调节pH，并协同脱钙，由于水处理药剂同时兼有高效絮凝作用，当重金属配合物水解形成颗粒后很快絮凝形成胶团，实现重金属离子和钙离子的同时高效净化。水解渣中金属含量高达20％以上，可返回生产系统回收有价金属，实现渣的资源化，废水回用率大于95％，废水中金属回收率达99％以上。生物制剂综合沉淀法将重金属离子一步全部沉淀，相比石灰铁盐分步沉淀法的多段沉淀，流程更为简单，投资更为节约，处理工艺加入碳酸钠，在碱性条件下去除钙离子，保证不会产生大量生钙残渣，能有效减轻钙沉积物对膜系统的堵塞及对管道的沉积影响，同时还能减轻工人劳动强度和改善工作环境。综上所述，二段沉淀采用生物制剂综合沉淀法。扩能改造后，方案为：初期雨水、主要车间生产污水和硫酸污水处理系统处理后的污水送至污水调节池，经泵提升至一段混合槽，投加石灰乳把pH调节至9，混合液经充分反应后生成Zn(OH)2和石膏，反应后的混合液自流进入浓密池进行沉渣分离，原污水处理站的一段混合槽+一级斜板沉淀和二段混合槽+二级斜板沉淀并联运行，作为改造方案的二段混合槽和二级沉淀，浓密池上清液自流至并联运行的二段混合槽，投加石灰乳调节pH至10，并投加生物制剂（水剂），混合液经充分反应后生成混合金属螯合沉渣和石膏，反应后的混合液自流进入并联运行的二段沉淀池进行沉渣分离，沉淀池上清液自流至中间池，再经泵提升至过滤器进行过滤处理，处理完的水经回调pH后，回用至铁渣过滤或达标排放。
5设计污水水量及进出水水质
5.1设计水量原设计一段沉淀池为二格斜管沉淀池并联，有效容积共600m3，处理能力200m3/h，沉淀时间3h，表面负荷1.3m3/m2•h；原设计二段沉淀池采用斜板沉淀池，处理能力200m3/h，沉淀时间2.2h，表面负荷1.8m3/m2•h；沉淀池总面积260.5m2，斜板结构占用面积3％，沉淀池有效面积250m2，按沉淀池最大设计表面负荷2m3/m2•h计，一级、二级沉淀池并联后最大处理能力为500m3/h。因此，设计污水水量按现有沉淀池最大处理能力进行设计，即改造后污水处理站污水处理能力为500m3/h。5.2设计进出水水质根据公司对污水水质的检测，雨水和污水混合后，混合污水pH4-5，Zn：500mg/L，无雨水时，污水水质为pH2，Zn：1000mg/L。本工程设计进水水质，Zn含量以无雨水时污水为准，pH以雨水和污水混合的pH为准，即本次设计的设计进水水质为pH4-5，Zn：1000mg/L；污水经处理后，污染物浓度可满足《铅、锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）排放标准。
6污水处理站构筑物及工艺设备
6.1污水提升泵污水调节池北面地面上设置HTB-ZK15.0/25型陶瓷泵二台，一用一备，水泵性能为Q220m3/h、H25m、P37kW，污水处理站改造后，需增加一台同型号的提升泵（Q280m3/h、H19m、P37kW），水泵运行方式改为二用一备，从而满足改造后处理水量500m3/h的运行要求。6.2一段混合槽本段为新增工序。反应时间30min，反应槽的有效容积250m3，分四格进行中和反应，并增加一格投加PAM。反应池的尺寸为15m×3m×7.4m，共五格，混合方式采用机械搅拌，每格反应池设置一台搅拌机，316L不锈钢材质。6.3浓密池本段为新增工序。按表面负荷计算：表面负荷依据《重金属污水化学法处理设计规范》、石膏沉渣性质及相关运行经验可取q=1.0m3/(m2•h)，则：平面面积A=Q/q=500m3/h÷1.0m3/(m2•h)=500m2，直径D=26m浓密机污泥流量：采用沉渣回流，沉渣回流比取5，沉渣含水率按90％计，污泥流量约为15m3/h。浓密机底部设置两台渣浆泵，泵流量90m3/h，其中75m3/h流量为沉渣回流量，15m3/h流量输送至原有污泥浓缩机。6.4二段混合槽原有污水处理站的一段混合槽和二段混合槽废除，重新设计二段混合槽。反应时间30min，混合槽总有效容积250m3。混合槽采用钢衬胶材质，外形尺寸为7.5m×18×2m，一共分八格；搅拌机功率，水下部分材质为304不锈钢。6.5二段沉淀池原有污水处理站的一段沉淀池和二段沉淀池并联运行，作为改造后的二段沉淀池，但需更换斜管。6.6中间水池原中间水池为4m×3m×3m的钢制水箱，本次不做改造。6.7中间水泵原有两台KCP125×100-200型离心泵，Q238m3/h、H39m、P37kW、n1450r/min，一用一备。改造后，增加一台KCP125×100-200型离心泵，改为两用一备。6.8过滤器原有三台GJA-3000机械过滤器，由于设备的滤料已有板结，设备腐蚀等原因，本次设计不再利用。新增纤维束过滤器四台，三用一备，单台处理能力180m3/h，滤速20m/h，直径3.4m。纤维束过滤器，内置橡胶气囊，采用汽水反洗，水洗强度4L/m2•s，反洗流量130m3/h。过滤器反洗气源为厂区压缩空气，气压8公斤，空气管道DN250。6.9调酸池现有污水处理站的调酸池效果不太理想，本次改造取消调酸池，选用四台CINF-S-1200型旋流器作为污水回调pH的设备，单台处理能力125m3/h，无用电功率。6.10缓冲池沿用原来缓冲池，不做改造。原缓冲池内的回水泵，作为现有回水及过滤器反洗泵。6.11污泥压滤污泥压滤系统由厂区综合考虑，新增污泥的压滤，可由污水处理站的压滤系统或铁渣过滤系统进行脱水。6.12药剂制备本工程的药剂为石灰及生物制剂（水剂）。本工程生石灰（有效成分70％）耗量约为7.5t/d，石灰乳的制备，厂区建有消石灰及石灰乳制备系统，本次设计不另设计。生物制剂为水剂，本工程生物制剂投加量约为6m3/d。采用两个30m3的玻璃钢储罐储存生物制剂药剂，并通过计量泵投加。6.13渣量SO42-以两种化合态存在，即H2SO4和ZnSO4，以ZnSO4化合态存在的SO42-量738mg/L，以H2SO4化合态存在的SO42-量4.8mg/L。石膏干渣量约为12.63t/d。金属渣干渣量约为24t/d。
7成本费用
本工程总投资1202.8万元，其中建设直接投资1077万元，其他费用125.8万元。不考虑金属的回收和回水生产的利润，污水处理成本仅考虑工资、福利、折旧、电耗及排污费用，污水处理的成本为2.43元/m3。
8结论
丹霞冶炼厂锌氧压浸出新工艺综合回收镓锗技改工程污水处理站采用石灰法处理工艺，具体为两级沉淀+过滤工艺，运行以后，处理效果明显，污水达标排放，但由于在雨季时，污水处理站的处理能力无法满足处理雨水的需求。为解决冶炼厂遇到的实际问题，本次设计对污水处理站进行扩能改造，具体方案为在现有的沉淀工艺前增加一段反应沉淀工序，原有的二段沉淀经改造后并联运行，改造为二段沉淀，并对现有的过滤方式由砂滤改造成纤维束过滤，并增加过滤的能力，通过改造，使得整个污水处理系统的处理能力由原来的200m3/h扩能至500m3/h，从而满足雨季时对雨水的处理，保证雨季时能及时腾空水池容量，应对突发事件。
参考文献
[1]CECS92-1997,重金属污水化学法处理设计规范[S].
[2]张自杰.排水工程（下册）[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社,2000.
作者：黎德 单位：容仁怀市水务投资开发有限责任公司
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