鈦白粉（TiO2）是迄今為止世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應用于涂料、油墨、造紙、塑料、橡膠、日用化工、人造纖維、電焊條、搪瓷、電器、建材等行業(yè)。目前全球鈦白粉產(chǎn)能在530 萬(wàn)t 左右，2007 年中國鈦白粉的總產(chǎn)量約100 萬(wàn)t，為僅次于美國的世界第二大鈦白粉生產(chǎn)國，其中攀枝花地區鈦白粉總產(chǎn)能達25.8 萬(wàn)t，位居全國區域產(chǎn)能第一。
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)生產(chǎn)能力現為2 萬(wàn)t·a-1，制造方法采用的是硫酸法，硫酸法生產(chǎn)鈦白粉設備簡(jiǎn)單，技術(shù)不復雜，對原料的要求也不嚴格，但是其“三廢”排放量大，治理費用高。產(chǎn)生的廢水和廢酸中主要含有游離硫酸、鐵鹽、懸浮物和其它金屬離子硫酸鹽等，水質(zhì)水量變化幅度大，若不經(jīng)妥善處理，會(huì )對環(huán)境造成很大的污染，尤其是其中的重金屬污染物。
1 廢水水質(zhì)水量
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水來(lái)自于一車(chē)間板框壓濾機沖洗廢水，所用沖洗水為廠(chǎng)區回用中水或其他車(chē)間產(chǎn)生的堿性廢水。由于該廢水含有鉻、砷重金屬污染物，根據國家環(huán)保要求，須在車(chē)間廢水排放口設置處理設施[4]，出水達標后進(jìn)入總廢水處理站處理。
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水處理工程設計水量為30 m3·h-1。廢水進(jìn)水水質(zhì)TCr、Cr6+、As 質(zhì)量濃度分別為1.2～1.5、0.58～0.65、0.55～0.63 mg·L-1，排放標準執行污水綜合排放標準GB 8978－1996第一類(lèi)污染物最高允許排放濃度標準，即出水TCr、Cr6+、As 質(zhì)量濃度分別為1.5、0.5、0.5 mg·L-1。
2 廢水處理工藝
自然界和生產(chǎn)中的鉻多是以三價(jià)和六價(jià)的形式存在，三價(jià)鉻形成的化合物較穩定，存在于食物和生物組織中，參與生物體代謝活動(dòng)，是人體必須的微量元素。但在工業(yè)生產(chǎn)中使用的鉻化合物多為六價(jià)，六價(jià)鉻化合物對動(dòng)物和人有強烈的毒性。在水中，砷的存在形態(tài)受pH 的影響較大，主要以亞砷酸鹽和砷酸鹽存在，砷的毒性與它的存在形態(tài)密切相關(guān)，亞砷酸鹽的毒性是砷酸鹽毒性的25～60 倍。
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水通過(guò)管道收集至調節初沉池，正常情況下廢水呈酸性。由于廢水中含有鐵鹽，通過(guò)工藝條件的控制，可使廢水中多種重金屬離子與鐵鹽生成穩定的鐵氧體沉淀物。鐵氧體是指具有鐵離子、氧離子及其它金屬離子組成的氧化物晶體。在酸性條件下，Cr6+ 首先被Fe2+ 還原為Cr3+，然后調節廢水pH 至堿性，使其中Cr3+、Fe2+、Fe3+發(fā)生共沉淀。通過(guò)投加堿液調節初沉池的pH 至堿性，產(chǎn)生沉淀，從而使鉻含量大幅度降低。
在廢水除砷過(guò)程中，五價(jià)砷比三價(jià)砷的去除效果好，所以應預先將三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷后再進(jìn)行處理，同時(shí)三價(jià)鐵對廢水中砷的去除效果比二價(jià)鐵好。廢水由調節初沉池進(jìn)入曝氣混合反應池，通過(guò)曝氣氧化，三價(jià)砷被氧化為五價(jià)砷，二價(jià)鐵被氧化為三價(jià)鐵，使形成沉淀，從而砷含量得以降低。同時(shí)在曝氣混合反應池出水口處投加高效絮凝劑進(jìn)行充分混合，隨后進(jìn)入高效絮凝斜板沉淀池進(jìn)行沉淀，斜板沉淀池具有去除率高、停留時(shí)間短、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，常用于廢水處理工程占地面積受到限制時(shí)，廢水經(jīng)斜板沉淀池達到固液分離，上層出水經(jīng)沉淀池上部三角堰流出匯入車(chē)間出水，下層沉淀污泥進(jìn)入儲泥干化池進(jìn)行干化處理。
2.1 工藝流程
結合現場(chǎng)實(shí)際情況，工藝流程如圖1 所示。
圖1 廢水處理工藝流程
Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process
由于攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間為兩層建筑，進(jìn)水口在二層，出水口在一層，可以利用車(chē)間現狀，使廢水及污泥在各處理構筑物之間靠重力自流，利用自然高差進(jìn)行流水線(xiàn)處理。因此本工程將兩個(gè)溶藥槽、兩個(gè)儲液槽以及計量泵、鼓風(fēng)機和調節初沉池設置在車(chē)間二層；車(chē)間一層則設置混合曝氣反應池、高效絮凝斜板沉淀池和污泥干化池。
2.2 工藝特點(diǎn)
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水處理工程選擇經(jīng)實(shí)踐證明的成熟工藝、技術(shù)和相應的設備，以確保達到出水水質(zhì)要求；選用技術(shù)適用、經(jīng)濟合理、安全可靠的工藝，在確保處理達標的前提下，做到操作簡(jiǎn)單、管理方便、占地面積小、投資省、運行費用低；所選工藝處理程度高，污泥產(chǎn)量少，并根據車(chē)間預留場(chǎng)地，因地制宜，合理布局，有效利用空間和場(chǎng)地；整個(gè)處理工藝利用現有車(chē)間高差，節省大量能源。
為了解決處理裝置在出現處理容量劇增、設備設施檢修、低負荷運行、管道和閥門(mén)臨時(shí)故障需要檢修更換、工作人員輪休等諸多情況時(shí)發(fā)生處理故障，該處理工程建設為構筑物尺寸、處理規模完全相同的兩套處理裝置，每套裝置均可獨立承當水量為30m3·h-1 的含鉻含砷廢水處理。
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水呈強酸性，整套處理裝置須進(jìn)行防腐處理。在整套處理裝置中除高效絮凝斜板沉淀池為鋼鐵制作外，其它均采用PP 塑料作為制作材料，所有管道、閥門(mén)材料均為PP塑料。高效絮凝斜板沉淀池的防腐采用在整個(gè)構筑物內用四布五脂（布為玻璃纖維布、脂為環(huán)氧樹(shù)脂）進(jìn)行處理，構筑物外壁用三布二脂進(jìn)行處理，構筑物所用鋼鐵管道均采用內插降一號外壁全涂環(huán)氧樹(shù)脂的PP 塑料管插入形成的鋼塑復合管，從而達到整個(gè)構筑物以及整套裝置的防腐效果。
由于攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間預留場(chǎng)地有限，因而各構筑物設計規模較小，外加重力流作用，導致水體擾動(dòng)過(guò)大，各構筑物不能達到相應的處理效果，為解決這一問(wèn)題，各構筑物均采用自行設計的穿孔管進(jìn)、出水，穿孔管示意圖見(jiàn)圖2。
圖2 穿孔管示意圖
Fig.2 Flow chart of perforated pipe
由于該處理工程含鉻含砷廢水水量在一日內不均衡，甚至一日內水量波動(dòng)很大，因此處理工藝需采用廢水調節池，用以進(jìn)行水量的調節和水質(zhì)的均合，以確保后續工藝的正常運行。
2.3 主要設備
溶藥槽設備：2 座，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；溶藥攪拌機：2 臺，N=550 W，轉速1 400 r·min-1；儲液槽：2 座，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；1# 計量泵：1 臺，Q=330 L·h-1，N=0.37 kW；2# 計量泵：1 臺，Q=60 L·h-1，N=0.37 kW；調節初沉池：2 座，4.0 m×1.5 m×1.8 m，V=10.8 m3；混合曝氣反應池：2 座，Ф1.8 m×2.6 m，V=6.6 m3；鼓風(fēng)機：2 臺，Q=0.66～0.59 m3·min-1，N=0.75 kW；高效絮凝斜管沉淀池：2 座，2.5 m×1.5m×3.6 m，V=13.5 m3；污泥干化池：2 座，1.5 m×1.5m×1.0 m，V=2.25 m3。
3 運行效果
該裝置對TCr、Cr6+、As 污染物的去除效果較為穩定，當進(jìn)水TCr 質(zhì)量濃度為1.2～1.5 mg·L-1 時(shí)，出水TCr 質(zhì)量濃度為0.30～0.45 mg·L-1，平均去除率達到72.22%；當進(jìn)水Cr6+ 質(zhì)量濃度為0.58～0.65mg·L-1 時(shí)，出水Cr6+ 質(zhì)量濃度為0.05～0.12 mg·L-1，平均去除率達到86.18%；當進(jìn)水As 質(zhì)量濃度為0.55～0.63 mg·L-1 時(shí)，出水As 質(zhì)量濃度為0.18～0.44 mg·L-1，平均去除率達到47.46%，達到了污水綜合排放標準（GB 8978－1996）第一類(lèi)污染物最高允許排放濃度標準。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4 經(jīng)濟效益分析
根據調試運行期間所得最佳處理效果對應的相關(guān)數據，對處理1 m3廢水所需費用進(jìn)行了估算，主要由電費、藥劑費和人工費組成。一車(chē)間廢水處理需要消耗堿、PAM、PAC，需要專(zhuān)職技術(shù)管理人員2名。
電費：廢水處理系統運行時(shí)所需最大總功率為3.34 kW，電價(jià)按0.35 元·kWh-1計算，處理1 m3廢水所需電費0.04 元·m-3。
藥劑費：處理1 m3廢水需要消耗堿、PAM、PAC量分別為0.132、0.011、0.176 kg，三者市場(chǎng)價(jià)依次為1.0、1.6、1.2 元·kg-1，則藥劑費為0.36 元·m-3。
人工費：技術(shù)人員2 名，每人每月平均工資為1 200 元，則人工費為0.11 元·m-3。
綜上，攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水處理工程的運行費用為0.51 元·m-3，工程總運行費用為13.22 萬(wàn)元·a-1。
5 結論
攀鋼鈦白粉廠(chǎng)一車(chē)間含鉻含砷廢水處理工程采用微孔曝氣與高效絮凝斜板沉淀相結合為主體的處理工藝，在進(jìn)水水量波動(dòng)較大的情況下，出水TCr、Cr6+、As 平均去除率分別達到72.22%、86.18%、47.46%，達到污水綜合排放標準（GB 8978－1996）第一類(lèi)污染物最高允許排放濃度標準。
