某污水处理站电解锰渣渗滤液处理工艺改进研究

时间：2024-11-02

胡平，赵云浩，杨启奎，邓永光，吴睿林，何津会

（贵州能矿锰业集团有限公司，贵州铜仁 554001）

电解锰渣由于其特性，导致电解锰渣的渗滤液中含有大量的Mn2+及氨氮，必须达标处理才能排放，否则会对环境造成危害。目前贵州某污水站对于电解锰渣渗滤液的处理成本较高，其中的药剂成本占据主要部分，如何优化工艺，减少药剂加入量是降低渗滤液处理成本的有效手段。本文通过对渗滤液处理机理进行分析，针对性分析研究原有处理存在的问题，对锰渣渗滤液处理工艺、参数进行优化，着重从减少药剂添加量方面开展试验研究，为渗滤液处理的实际应用提供了参数指导，并逐步应用于生产实践，达到降低电解锰渣渗滤液处理成本的目的，这对于节约社会资源也有一定的意义。

1 原工艺分析

该污水处理站原渗滤液处理流程大致为：碱调→曝气搅拌→沉淀→吹脱→调节PH→达标。渗漏液收集池的水泵到配碱池，备碱区域的碱（氢氧化钠和碳酸钠）也泵到配碱池，处理药剂包含NaOH、Na2CO3、PAM、PAC，其在碱调过程中采用NaOH及Na2CO3各50%一次性调整渗滤液pH至11.5以上，处理水经过配碱池、曝气池、格栅沉淀池到中转池，再泵到氨氮吹脱塔脱氨氮，合格后外排，如图1所示[1]。

图1 某污水处理站电解锰渣渗滤液处理原工艺流程

该工艺流程存在以反应时间换取空间的问题，即沉淀池容积有限，采取了加大药剂投放量缩短反应时间和沉淀时间的方式，导致了投碱量增加、水处理质量过剩、处理成本高，氢氧化钠及碳酸钠用量分别达3.5吨/天，折合每立方米渗滤液分别消耗氢氧化钠、碳酸钠各8.3kg，仅耗碱成本即达到63元/m³。经过仔细调研分析，原工艺从加药反应到沉淀完成，流程很短，仅经过碱调池——曝气池——沉淀池，为了充分快速沉淀，加大药剂量以换取快速反应速率，存在以时间换空间的问题，加大了药剂使用量；二是原工艺存在处理质量过剩的问题，达标外排指标中对Ca2+并无要求，原工艺加入大量Na2CO3，实则与渗滤液中Ca2+发生了反应，存在浪费情况；三是原工艺中，碳酸钠与氢氧化钠存在与Mg2+交叉重叠反应的问题，即Na2CO3+Mg2+==MgCO3+2Na+、MgCO3+2NaOH==Mg（OH）2+Na2CO3，碳酸钠造成浪费；而碳酸钠加入浪费，导致后续吹脱后水调整ph到6~9时需要加入更多的硫酸，也是增加成本的环节；吹脱塔吸收液含硫酸、硫酸铵均较高，原工艺为汇入收集池再加碱处理，增加了中和该吸收液所需的碱量。

通过上述对电解锰渣渗滤液工艺存在问题的分析，其主要在于水处理反应时间过短，导致药剂耗量增加，且添加碳酸钠导致交叉反应、药剂浪费方面的问题，因此，优化流程、减少药剂消耗是该污水站工艺改进的关键。

2 工艺优化实验

针对上述分析存在的关键问题，开展了药剂消耗与水质达标处理方面的实验，主要从减少碳酸钠、PAC消耗方面，开展了实验。

实验原料：电解锰渣渗滤液（含Mn2+342.6mg/L、含NH4

+362.5mg/L，pH值为4.78）、氢氧化钠（98%以上）、碳酸钠、PAM、PAC。

取渗滤液各1000ml，分别置于6个烧杯中；其中一个烧杯按照生产线原有的加药工艺，直接一次性加入纯碱8g、片碱8g、PAM 0.03g、PAC 0.08g，一步调节pH到12左右，搅拌1小时，过滤。如表1中的实验组别A所示。

其余5个组别实验改变药剂添加量，其他条件不变，实验结果如表1所示。

表1 电解锰渣渗滤液加碱沉淀Mn2+实验结果

从实验数据来看，各组实验均能使Mn2+、pH达到要求，且分步加碱后的废水氨氮含量更低，实验表明，Mn2+是否能够达标处理主要与水体中的pH值有关，pH达到11.27以上完全能够保证渗滤液中的Mn2+达标处理，额外添加大量的碳酸钠对pH值的影响不大，其主要与水体中的钙镁离子进行了不必要的反应，因此，原工艺确实存在实际生产中加入的Na2CO3用量过剩的情况。

对比实验结果可以看出，在氢氧化钠、PAM使用量不变的情况下，不添加Na2CO3、PAC同样也能使电解锰渣渗滤液中的Mn2+达标处理，符合环保Mn2+≤2mg/L的标准。

3 污水处理站工艺改进应用

根据实验结果，在该污水处理站开展了工艺改进实际应用，针对性提出了工艺优化方案，提出采用分步加药的方式，可充分利用原有的沉淀池、高位中转桶等设施空间，延长Mn2+沉淀的时间，以此达到以空间换时间、降低药剂消耗的目的，优化改进流程如图2所示。

图2 某污水处理站电解锰渣渗滤液处理工艺优化流程

该工艺只调整渗漏液收集池的水直接泵到污泥池，以及备碱区域的氢氧化钠先泵到污泥池，PH值直接调整到11.5以上，同时在污泥池加入少量PAM，使之在污泥池反应形成泥浆；泥浆水泵到高位池，进生产线压滤机，最后同样回到配碱池，配碱池的水通过底部连接流入曝气池，在曝气池中加入少量PAM处理悬浮物，水再溢流道格栅沉淀池到中转池，再泵到氨氮吹脱塔脱氨氮，合格后外排。

工艺变动方案可归纳为：由原来的一段加药变为目前的两段加药，原工艺中在曝气池前端的碱调池一次性加入NaOH、PAM；改进后的工艺采用污泥池作为第一段加药反应池（加入NaOH、PAM），二段加入少量PAM处理悬浮物。该工艺充分利用原有的设施设备，仅在原有基础上增加个别水泵、改变部分管路，新增硬件投资较少。

经过工艺改进后，该污水处理站电解锰渣渗滤液处理的各项指标均合格，在期间不再使用药剂Na2CO3、PAC，大幅降低了污水处理过程中的药剂成本，达到了降本的目的。