含铬含砷废水
钛白粉（TiO2）是迄今为止世界上性能最好的白色颜料，广泛应用于涂料、油墨、造纸、塑料、橡胶、日用化工、人造纤维、焊条、搪瓷、电器、建材等行业。目前，全球钛白粉产能约530万吨。2007年，我国钛白粉总产量约100万吨，是继美国之后世界第二大钛白粉生产国。其中，攀枝花市钛白粉总产能达25.8万吨，居全国第一位。
攀枝花钛白粉厂生产能力为2万t·a-1，制造方法为硫酸法，硫酸法设备简单，工艺不复杂，对原料要求不严格，但“三废”产生量大，处理费用高，产生的废水、废酸主要含有游离硫酸、铁盐、悬浮物及其它金属离子硫酸盐，水质、水量变化大，如不妥善处理，对环境造成很大污染，特别是重金属污染物。
1 废水水质与水量
攀枝花钛白粉厂某车间的含铬、砷废水来自车间板框压滤机清洗废水，所用的清洗水为厂内循环水或其他车间产生的碱性废水。由于废水中含有铬、砷等重金属污染物，根据国家环保要求，车间废水排放口必须安装处理设施[4]，出水达标后进入综合废水处理站进行处理。
攀枝花钛白粉厂一车间含铬、砷废水处理工程设计水量为30 m3·h-1，废水进水TCr、Cr6+、As的质量浓度分别为1.2～1.5、0.58～0.65、0.55～0.63 mg·L-1，排放标准执行《污水综合排放标准》GB 8978-1996中第一类污染物最高允许排放浓度标准，即出水中TCr、Cr6+、As的质量浓度分别为1.5、0.5、0.5 mg·L-1。
2 废水处理工艺
自然界和生产中的铬多以三价和六价形式存在。三价铬形成的化合物比较稳定，存在于食品和生物组织中，参与生物体的代谢活动，是人体必需的微量元素。但工业生产中用到的铬化合物大多为六价，对动物和人有很强的毒性。在水中，砷的形态受pH值影响很大，主要以亚砷酸盐和砷酸盐形式存在。砷的毒性与其存在形态有密切的关系，亚砷酸盐的毒性是砷酸盐的25～60倍。
攀枝花钛白粉厂某车间产生的含铬、砷废水经管道收集至初沉池。正常情况下废水呈酸性，由于废水中含有铁盐，通过工艺条件的控制，废水中的各种重金属离子可与铁盐生成稳定的铁氧体沉淀。铁氧体是指由铁离子、氧离子与其他金属离子组成的氧化物晶体。在酸性条件下，Cr6+首先被Fe2+还原为Cr3+，然后废水pH值调节为碱性，使Cr3+、Fe2+、Fe3+共沉淀。通过加入碱溶液将初沉池pH值调节为碱性，产生沉淀，从而明显降低铬含量。
在废水除砷过程中，五价砷的去除效果比三价砷好，因此在处理前应将三价砷氧化为五价砷。同时，三价铁对废水中砷的去除效果比二价铁好。废水由调节初沉池进入曝气混合反应池，经过曝气氧化，三价砷被氧化为五价砷，二价铁被氧化为三价铁，形成沉淀，从而降低砷含量。同时在曝气混合反应池出口处加入高效絮凝剂进行充分混合，然后进入高效絮凝斜板沉淀池进行沉淀。斜板沉淀池具有去除率高、停留时间短、占地面积小等优点，在废水处理项目占地面积有限的情况下常采用。 废水经过斜板沉淀池实现固液分离，上层出水经沉淀池上部三角堰流出并汇入车间出水，下层沉淀后的污泥进入污泥储存干化池进行干化处理。
2.1 工艺流程
结合现场实际情况，工艺流程如图1所示。
图1 废水处理工艺流程
图1 流程图
由于攀枝花钛白粉厂一车间为二层建筑，二楼为进水口，一层为出水口，可利用车间现状，使废水、污泥在处理构筑物间以重力方式流动，利用自然高差进行流水线处理。因此本项目在车间二楼设置了两个溶解池、两个储液罐、计量泵、鼓风机、调节初沉池；车间一层设置了混合曝气反应池、高效絮凝斜板沉淀池、污泥干化池。
2.2 工艺特点
攀枝花钛白粉厂某车间含铬、砷废水处理项目，选用经过实践检验的成熟工艺、技术及相应的设备，确保满足出水水质要求；选用技术适用、经济合理、安全可靠的工艺，在保证处理达标的前提下，操作简单，易于管理，占地面积小，节省投资，运行费用低；所选工艺处理程度高，污泥产量低，根据车间预留空间，因地制宜，合理布局，有效利用了空间和场地；整个处理工艺利用车间现有的高差，节省大量能源。
为解决处理量急剧增加、设备检修、低负荷运行、管道、阀门临时故障需维护更换、人员轮换等引起的处理故障，处理项目建设了两套结构尺寸、处理规模完全相同的处理装置，每套装置可独立承担处理水量为30m3·h-1的含铬、砷废水的任务。
攀枝花钛白粉厂某车间含铬、砷废水酸性较强，整个处理装置必须进行防腐处理。整个处理装置中，除高效絮凝斜板沉淀池为钢材外，其余材质全部采用PP塑料，所有管道、阀门全部采用PP塑料。高效絮凝斜板沉淀池整个结构采用四布五树脂处理（布为玻璃纤维布，树脂为环氧树脂），结构外壁采用三布二树脂处理。结构所用钢管全部采用内插1级减量外壁全涂环氧树脂的PP塑料管形成的钢塑复合管，以达到整个结构及整个装置的防腐效果。
由于攀枝花钛白粉厂一车间预留空间有限，各构筑物设计规模较小，加之重力流对水体扰动过大，构筑物达不到相应的处理效果。为解决该问题，各构筑物进出水口均采用自行设计的穿孔管，穿孔管示意图如图2所示。
图2 穿孔管示意图
图2 管道流程图
由于该处理项目含铬、砷废水的产量在一天之内是不均匀的，甚至一天之内波动很大，所以处理工艺需要采用废水调节池来调节水量、均衡水质，以保证后续工艺的正常运行。
2.3 主要设备
溶药池设备：2台，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；溶药搅拌器：2台，N=550 W，转速1 400 r·min-1；储液罐：2台，Ф0.8 m×1.0 m，V=0.5 m3；1#计量泵：1台，Q=330 L·h-1，N=0.37 kW；2#计量泵：1台，Q=60 L·h-1，N=0.37 kW；调节初沉池：2台，4.0 m×1.5 m×1.8 m，V=10.8 m3；混合曝气反应池：2台，Ф1.8 m×2.6 m，V=6.6 m3；鼓风机：2台，Q=0.66～0.59 m3·min-1，N=0.75 kW； 高效絮凝斜管沉淀池：2台，2.5m×1.5m×3.6m，V=13.5m3；污泥干化池：2台，1.5m×1.5m×1.0m，V=2.25m3。
3 运行效果
该装置对TCr、Cr6+、As污染物去除效果比较稳定，当入口TCr浓度为1.2～1.5 mg·L-1时，出口TCr浓度为0.30～0.45 mg·L-1，平均去除率为72.22%；当入口Cr6+浓度为0.58～0.65 mg·L-1时，出口Cr6+浓度为0.05～0.12 mg·L-1，平均去除率为86.18%；当入口As浓度为0.55～0.63 mg·L-1时，出口As浓度为0.18～0.44 mg·L-1，平均去除率为47.46%，达到了《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中第一类污染物最高允许排放浓度标准。详情可参考更多相关技术文献。
4 经济效益分析
根据调试运行中得到的最佳处理效果对应的相关数据，估算出处理1m3废水的成本，主要包括电费、药剂费和人工费，某车间废水处理需用碱、PAM、PAC，需配备2名专职技术管理人员。
电费：污水处理系统运行最大所需总功率为3.34kW，电价按0.35元·kWh-1计算，处理1m3污水所需电费为0.04元·m-3。
药剂成本：处理1m3废水需用碱0.132、PAM0.011、PAC0.176kg，三者市场价格分别为1.0、1.6、1.2元·kg-1，则药剂成本为0.36元·m-3。
人工成本：技术人员2人，平均月工资1200元，人工成本为0.11元·m-3。
综上所述，攀钢钛白粉厂某车间含铬、砷废水处理项目运行成本为0.51元·m-3，项目总运行成本为13.22万元·a-1。
5 结论
攀枝花钛白粉厂某车间含铬、砷废水处理项目采用微孔曝气+高效絮凝斜板沉淀相结合为主体的处理工艺，在进水水量波动较大的条件下，出水中TCr、Cr6+、As平均去除率分别达到72.22%、86.18%、47.46%，达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中第一类污染物最高允许排放浓度标准。