introductory

國內(nèi)石墨資源貯量雖然比較豐富，但石墨制品產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達。一些技術(shù)含量比較高的石墨產(chǎn)品，國內(nèi)尚不能制造，需要從發(fā)達國家進口。因此，國內(nèi)亟待通過深加工來提升石墨原材料價值。當前市場上的石墨產(chǎn)品有中、高碳天然鱗片石墨、石墨電板、高純球形石墨、石墨電池負極材料等。石墨生產(chǎn)工段的酸洗提純和酸霧噴淋工藝中用到氫氟酸、鹽酸、硝酸或硫酸，酸和石墨中的雜質(zhì)反應(yīng)生 成 可 溶 性 化 合 物 如NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、FeCl3、NaNO3、KNO3、Ca（NO3）2、Mg（NO3）2、Fe（NO3）3、Na2SO4、K2SO4、CaSO4、MgSO4、Fe2（SO4）3、NaF、KF等，形成高鹽廢水［1］。高鹽廢水的處理方法有物理法、化學法、生物法和組合法等［2］。本項目生產(chǎn)廢水含強酸較多，不宜直接用生物法，故采用石灰乳反應(yīng)-除氟反應(yīng)-混凝沉淀-絮凝沉淀-石英砂過濾-活性炭過濾組合工藝初步除去廢水中的可沉淀和可吸附雜質(zhì)后，再使用保安過濾-反滲透-MVR蒸發(fā)工藝使廢水中的鹽分晶體析出，實現(xiàn)固液分離，最后達標排放。

1工程概況工程概況某石墨新材料公司年產(chǎn)2萬噸高純度石墨、膨脹石墨生產(chǎn)車間，在石墨酸洗提純和酸霧噴淋工段產(chǎn)生高鹽廢水，水量為1027.32m3/d，廢水和排水水質(zhì)情況見表1。

排水水質(zhì)的TP、NH3-N、pH、COD指標達到GB3838－2002中的IV類標準，SS和TN指標達到GB30484－2013中的新建企業(yè)污水污染物直排規(guī)定。

2處理工藝處理工藝

2.1工藝選擇工藝選擇石墨生產(chǎn)廢水采用預處理和二級脫鹽工藝處理，使廢水中的TP、NH3-N、TN、SS、鹽分和COD降低，達到標準后排放。經(jīng)過一級預處理工藝后，出水鹽分濃度仍較高，不能達到國家排放標準，需要經(jīng)過二級脫鹽工藝再處理，水質(zhì)達標后才能排放。采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理濃縮液，使鹽分晶體分離出來。石墨廢水、酸霧噴淋廢水綜合處理水量1027.32m3/d（45m3/h）。根據(jù)原水水質(zhì)特點及各階段處理工藝要求，預處理工藝流程、脫鹽工藝流程分別如圖1、圖2所示。

2.2工藝特點工藝特點

2.2.1預處理去除工藝預處理去除工藝

1）酸霧噴淋廢水匯入石墨酸洗提純廢水，然后進入廢水調(diào)節(jié)池；

2）調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)離心泵提升進入石灰乳反應(yīng)池，將石灰乳/氯化鈣加入，并與廢水劇烈攪拌，使氟離子與鈣離子反應(yīng)生成氟化鈣沉淀。石灰中和廢水中的酸，調(diào)節(jié)pH調(diào)至6～9。反應(yīng)出水進行固液分離，使氟化鈣沉淀與水分開，產(chǎn)生的污泥通過管道系統(tǒng)送至壓濾機。含氟廢水加入石灰乳調(diào)節(jié)pH，再加入氯化鈣溶液，生成氟化鈣，難溶于水。氯化鈣的加入可提高氟的去除率，并改善氟化鈣的沉降性能。氟化鈣在室溫18°C時，水中溶解度為16.3mg/L（以氟離子7.9mg/L計算）。

3）投加除氟劑、PAC、PAM：向中和沉淀處理后的廢水投加除氟劑（含磷酸鹽、硫酸鋁、鋁鹽等）、PAC（聚合氯化鋁）、PAM（聚丙烯酰胺）等。PAC等高分子絮凝劑可進一步提高氟的去除效率，硫酸鋁的存在可促進共沉淀，更好的去除廢水中的氟離子。通過加入PAM使得絮凝沉淀下來的絡(luò)合物進行混凝反應(yīng)，進一步除去水中的氟化鈣等懸浮物。沉降污泥排入污泥濃縮池，出水溢流進入中間水池。

4）由中間水池提升至石英砂過濾器、活性炭過濾器預處理，出水進入脫鹽系統(tǒng)。廢水含鹽分7000～8000mg/L。

5）濃縮池排出污泥由污泥泵抽入板框壓濾機，經(jīng)擠壓脫水后，泥餅收集，交由專業(yè)公司處理。

6）板框壓濾后濾液，返回調(diào)節(jié)池再次處理。

2.2.2脫鹽工藝脫鹽工藝

1）由增壓泵進入一級保安過濾器再由高壓泵進入一級RO系統(tǒng)進行膜脫鹽處理。一級RO反滲透系統(tǒng)是預脫鹽工藝的核心部件，絕大部分無機鹽、有機物、微生物等雜質(zhì)，經(jīng)過反滲透處理后可除去。采用8英寸超低壓復合RO膜，1套3支，型號規(guī)格為Ф201mm×1029mm，安裝在鋼制壓力容器內(nèi)，單根脫鹽率達99.8%。濃水（含鹽分15000～17500mg/L）進入一級RO濃水箱，淡水進入淡水箱。

2）一級RO濃水進入二級RO反滲透系統(tǒng)。一級RO反滲透系統(tǒng)濃水鹽分含量較高，常規(guī)RO反滲透膜已很難處理該種進水水質(zhì)，造成RO反滲透出水水質(zhì)變差，出水量變小，膜孔堵塞等問題。針對此類水質(zhì)特點，二級RO反滲透系統(tǒng)使用海水淡化濾膜，1組9支，型號為Ф99mm×1016mm，即使?jié)馑宣}濃度達到32000mg/L，鹽分脫除率仍可達到99.75%，且運行穩(wěn)定。

3）二級RO濃水（含鹽分30000～35000mg/L）進入二級RO濃水箱，淡水進入淡水箱。

4）三級RO濃水進入三級RO濃水箱，淡水進入淡水箱。

2.2.3高鹽濃水分離工藝高鹽濃水分離工藝

1）三級RO濃水（含鹽分60000-70000mg/L）進入MVR蒸發(fā)系統(tǒng)進行液體蒸發(fā)和固體析出。MVR蒸發(fā)裝置對廢水RO反滲透濃液進行蒸發(fā)濃縮，然后結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶固體鹽。MVR蒸發(fā)裝置1套，處理廢水量為10m3/d，可以連續(xù)24h運行。

2）分離后固體結(jié)晶回收利用或處理。

3主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計參數(shù)主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計參數(shù)污水預處理工段主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)見表2，脫鹽工段RO裝置主要部件及設(shè)計參數(shù)見表3。

4工程運行處理效果工程運行處理效果該廢水處理工程經(jīng)過近2個月的調(diào)試運行，出水水質(zhì)良好，出水污染物濃度穩(wěn)定達標。對各處理單元水質(zhì)進行檢測，結(jié)果匯總于表4。

可以看出，一級RO反滲透出水、二級RO反滲透出水、三級RO反滲透出水各項指標均低于GB3838－2002中的IV類水質(zhì)標準，其中SS和TN質(zhì)量濃度低于GB30484－2013新建企業(yè)直排水污染物限值。

5運行成本分析

運行成本分析設(shè)備購置費554萬，土建施工費500萬，設(shè)計費、安裝費、調(diào)試費等共計152萬。日常運行費包括人工費、電費、藥劑費、污泥費、設(shè)備折舊費、設(shè)備修理費。人工費按操作人員6人，兩班制，平均每天工資為120元/人，折合1.40元/m3；電費按總裝機容量為492.1kW，每日耗電為11025.6kWh，電價按0.8元/度計，則動力消耗費用為7497.40元/d，折合27.29元/m3；藥劑費按PAC耗量510kg/d，CaO耗量150kg/d，CaCl2耗量50kg/d，PAM耗量10.0kg/d，藥劑費合計1.16元/m3；污泥量為10kg/m3，污泥處置費為9.0元/m3；設(shè)備折舊費平均0.71元/m3；維修保養(yǎng)費平均0.18元/m3；運行費用合計39.74元/m3。6結(jié)結(jié)論論采用石灰乳反應(yīng)-除氟反應(yīng)-混凝沉淀-絮凝沉淀-石英砂過濾-活性炭過濾組合工藝初步處理某新材料公司高純度石墨、膨脹石墨生產(chǎn)廢水后，再使用保安過濾-反滲透-MVR蒸發(fā)工藝對該廢水進行深度處理以實現(xiàn)鹽分分離。工程經(jīng)過一段時間運行，水質(zhì)結(jié)果為，一級RO出水COD22mg/L，NH3-N、TN、TP、鹽分質(zhì)量濃度分別為0.79、3.3、0.05、800mg/L、pH為7.2，SS未檢出；二級RO出水COD17mg/L，NH3-N、TN、TP、鹽分質(zhì)量濃度分別為0.42、2.8、0.03、760mg/L，pH為7.0，SS未檢出；三級RO出水COD15mg/L，NH3-N、TN、TP、鹽分質(zhì)量濃度分別為0.40、2.3、0.02、700mg/L，pH為7.0、未檢出SS，出水水質(zhì)分別達到GB3838－2002中的IV類標準和GB30484－2013中的新建企業(yè)直排水污染物標準。廢水處理平均費用39.74元/m3。

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