电解锰废水回收处理技术方案.doc

XXX 锰业 废水处理技术方案 CCC 公司 2011 年 7 月 目目 录录 1 1 设计依据与范围设计依据与范围1 1.1 设计依据1 1.2 设计范围1 2 2 设计原则设计原则.2 3 3 设计水量水质设计水量水质3 3.1 设计处理水量3 3.2 设计原水水质3 3.2 设计出水水质4 4 4 工艺介绍工艺介绍.5 4.1 生产废水回用处理工艺选择5 4.2 生产废水处理工艺流程图7 4.3 生产废水处理工艺说明8 4.5 生活污水处理工艺流程图9 5 5 主要构筑物和设备设计参数主要构筑物和设备设计参数.10 5.1 集水池.10 5.2 格栅池.10 5.3 调节池11 5.4 斜管沉淀池.11 5.5 中间池 112 5.6 中间池 2.12 5.7 精密过滤器13 5.8 中间池 3.13 5.9 超滤膜组件13 5.10 中间池 4.14 5.11 一级纳滤14 5.12 浓缩纳滤备用系统15 5.13 中间水池 5.15 5.14 二级纳滤.16 5.15 反渗透系统 1.16 5.16 反洗/清洗水箱17 5.17 回用水池18 5.18 反渗透系统 2.18 5.19 沸石过滤器19 6 6 自动控制自动控制20 6.1 概述20 6.2 电气20 6.3 仪表20 6.4 计算机（PLC）21 7 7 运行消耗运行消耗.22 8 8 主要构筑物及设备清单主要构筑物及设备清单23 8.1.主要构筑物一览表.23 8.2 主要设备一览表24 9 9 安全生产和劳动保护安全生产和劳动保护26 1010 环境保护环境保护27 1111 技术培训技术培训.28 1 设计依据与范围 1.1 设计依据 三废处理技术工程手册化工出版社 2000 年第一版。 环境工程手册高等教育出版社 1996 年第一版。 建筑给排水设计规范 （GB50015-2003） 。 室外排水设计规范 （GBJ14-87） 。 城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 （CJJ31-89） 。 城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程 （CJJ60-94） 。 室外给水设计规范 （GBJ13-86） 。 水处理设备制造技术条件 （JB2932-86） 。 给水排水工程结构设计规范 （GBJ69-84） 。 给水排水设计手册（111 册） 中国建筑工业出版社。 给水排水标准规范实施手册中国建筑工业出版社。 建筑结构荷载规范 （GBJ50009-2002） 。 供配电系统设计规范 （GB50052-95） 。 业主提供的相关资料。 1.2 设计范围 本项目方案设计内容自废水源水接至调节池开始到经过处理后的污水回用及达标排放所 包含的构筑物、设备、电气、自控工程的设计、安装及其调试。甲方负责动力线接入废水处甲方负责动力线接入废水处 理间控制柜及蒸汽管线供热设备。理间控制柜及蒸汽管线供热设备。 2 设计原则 借鉴已有同类工程经验，广泛参阅相关资料 处理工艺稳定、合理、可靠、实用；技术先进性，经济可行性。 以回收资源为主要目标，优化设计，选用设备适用要求性能先进可靠，维护方便；运行 费用低、管理方便。 充分利用现有设备，节减投资，合理设计。 3 设计水量水质 3.1 设计处理水量 据业主要求，本废水回用处理的设计处理能力为Q=2000m3/d 即 Q=83.3m3/h。 3.2 设计原水水质 XX 锰业公司排放的污水主要分为生产污水和生活污水两部分，其中生活污水为综合生 活污水（洗浴、冲厕、餐饮、盥洗、洗衣等混合污水） 。 生产废水为电解锰生产过程中产生的大量废水，其废水主要来源于洗板、电解槽冷却水、 压滤机清洗水、钝化及极板清洗水和场地清扫。其废水排放量较大、水质较复杂。另外，矿 渣堆厂也会有大量废水产生。 生产废水水质见表 3-1： 表 3-1 生产废水水质一览表 序号 项目名称单位渣场内水车间废水渗滤收集池 1氨氮mg/L1570643.11200 2Ca2+mg/L40.3338.9237.86 3Mg2+mg/L12.0311.3411.92 4CODmg/L105.7116.478.7 4Mnmg/L6458.901207.571173.07 6SSmg/L9492819487 7PH696969 生活污水水质见表 3-2： 表 3-2 生活污水水质一览表 序号污染物名称水质指标单位备注 1COD400mg/L 2BOD5200mg/L 3SS150mg/L 4氨氮40mg/L 5PH69 由于业主暂没提供相关数据，以上数据为参考常规生活污水数据。 3.2 设计出水水质 本工程生产废水主要目的是锰回收锰回收，经纳滤膜处理后，当原水中总锰浓度为 2000mg/L 时，将原水浓缩到合格液要求的浓度，返用到生产系统中，保证出水硫酸锰在 10000mg/L10000mg/L 左 右。废水处理后出水排放执行污水综合排放标准 （GB8978-1996）的二级标准。 生产废水排水水质见表 3-3： 表 3-3 生产废水排水水质一览表 序号污染物名称标准值单位备注 1COD150mg/L 2SS300mg/L 3Mn1mg/L 4氨氮15mg/L 5PH69 生活污水与生产废水分开进行单独处理。处理后排水标准执行污水综合排放标准 （GB8978-1996）中的二级排放标准。 生活污水排水水质见表 3-4： 表 3-4 生活污水排水水质一览表 序号污染物名称标准值单位备注 1COD150mg/L 2BOD30mg/L 3SS150mg/L 4氨氮25mg/L 5PH69 4 工艺介绍 4.1 生产废水回用处理工艺选择 电解锰生产过程中有大量的废水产生，其废水主要来源于洗板、电解槽冷却水、压滤机 清洗水、钝化及极板清洗水和场地清扫。其废水排放量较大、水质较复杂。另外，矿渣堆厂 也会有大量废水产生。 生产废水及矿渣废水中含有硫酸锰及氨根离子，截至目前，我司已成功应用膜法浓缩回 收硫酸锰以实现资源利用。为实现废水达标排放与资源回收，本系统采取膜法浓缩工艺回收 硫酸锰，并利用物化工艺去除氨氮，以实现环境保护与资源回收双重效益。 膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、液膜、渗透汽化、扩散渗析等。液体分离 膜的分类，根据待分离物质的大小，依次可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透，它们的分离范 围如下所示： 水分子 反渗透，0.1nm-1nm 盐，金属离子，矿物质 纳滤，0.5nm-5nm 糖，染料，表面活性剂，矿物质 超滤，5nm-50nm 乳化油，颜料，胶体 微滤，0.1-10um 细菌，悬浮物 膜分离技术应用在废水处理和回用中，主要是微滤、超滤、反渗透。微滤和超滤属于筛 分机理，主要用于膜生物反应器及废水的预处理等；反渗透是将溶液中溶剂（如水） ，在压 力作用下透过一种对溶剂（如水）有选择透过性的半透膜进入膜的低压侧，而溶液中的其它 成份（如盐）被阻留在膜的高压侧从而得到浓缩。即利用反渗透膜截留金属离子和有机添加 剂，而让水分子透过膜，从而达到分离浓缩目的。 本工程采用的膜法为纳滤膜技术，纳滤膜技术是目前国际很成熟的一种脱盐技术，可以 浓缩废水中的细菌、病毒、金属离子、盐类、农药及各种致癌物质，其工作压力低、产水量 大、脱盐率高，易于维护。 硫酸锰废水进入处理系统，在高压泵的作用下，实现物料浓缩。内循环泵使废水在系统 内不断循环处理，从而实现业主所要求的浓缩倍数。当原水中总锰浓度为 2000mg/L 时，将 原水浓缩到合格液要求的浓度，返用到生产系统中；当原水中总锰浓度较低时，将原水浓缩 到浆化段所要求的浓度，回用到浆化段。本系统设置两套纳滤装置，第二套纳滤装置在本系 统内充作保安系统，既可以辅助实现浓缩倍数的要求，也可以切换实现出水锰离子实现达标 排放的要求。本系统工艺选择性较多，操作灵活，也可实现本系统的目的。 氨的去除工艺主要有以下几种：（1）生化处理，即利用硝化反硝化去除；（2）磷酸铵 镁沉淀法；（3）氧化法；（4）疏水膜处理工艺。在此采用组合处理工艺，首先在通过纳滤 系统及反渗透系统对硫酸铵进行浓缩，浓缩液回用到生产系统，通过膜系统的氨离子进入沸 石吸附装置，吸附去除废水中残留的氨，基本可以保证出水中氨根离子浓度达标。 根据废水的水质特征及业主要求，根据从事类似废水回用工程设计、施工的成熟经验， 并从节约能源、回收硫酸锰的角度考虑，对含锰废水采用纳滤浓缩处理工艺，经浓缩处理后 回用。系统运行时间按 24 小时运行设计。 4.2 生产废水处理工艺流程图 工艺流程图工艺流程图 4.3 生产废水处理工艺说明 硫酸锰回收工艺：硫酸锰回收工艺： 调节池 石英砂过滤器 超滤膜组件 中间水池 1 一级纳滤 图 例： 污 水： 加药管： 浓水 反渗透设备 纯水/清洗箱 含锰废水 阻垢剂 回收系统： 除氨系统： 清洗过滤器 自来水 超滤反洗泵 回用水池 中间水池 2 二级纳滤 RO 系统 合格液浆化 沉淀池 清水池 达标排放 沸石过滤器 （1）调节池：收集含锰废水，调节水质水量。 （2）沉淀池：将废水中所含的 SS 重力沉淀，使固液得到分离。 （3）石英砂过滤器：为确保超滤进水水质，保护超滤膜组件使用安全，在此设石英砂 过滤器，进一步去除废水中的 SS。 （4）超滤膜组件：超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和 溶剂穿过一定孔径特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物 质和小分子物质发生分离。在此采用中空纤维超滤器，具有单位容器内充填密度高、占地面 积小等优点。超滤淡水进入硫酸锰回收工艺，浓水进入后续沉淀处理系统达标后排放。 （4）中间水池 1：收集超滤出水，调节水质水量。 （5）一级纳滤：采用进口 NF 膜，纳滤膜是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动膜的 过程，可以截留浓缩废水中的硫酸锰，低分子量污染物及淡水透过纳滤膜进入后续处理系统。 此系统设置四级串联，运行方式可灵活调整，保证浓缩倍数满足生产使用要求。 （6）二级纳滤：为保障出水指标，确保废水中锰离子浓度达到业主所要求的范围以内， 在此设置二级纳滤系统，当一级纳滤出现故障时，保障出水指标。 （7）反渗透设备：反渗透技术是目前国际很成熟的一种脱盐技术，也是市场应用最广 泛、使用范围最大的一种水处理工艺，能精密的滤出水中的细菌、病毒、金属离子、盐类、 农药及各种致癌物质，其工作压力低、产水量大、脱盐率高，易于维护。 （8）纯水/清水箱：收集反渗透脱盐水，以利于对超滤与纳滤膜进行清洗处理。在此设 置水洗与药洗两种方式，方便切换使用。保证膜系统的正常运行。 氨根去除工艺：氨根去除工艺： 反渗透设备：反渗透技术是目前国际很成熟的一种脱盐技术，也是市场应用最广泛、使 用范围最大的一种水处理工艺，能精密的滤出水中的细菌、病毒、金属离子、盐类、农药及 各种致癌物质，其工作压力低、产水量大、脱盐率高，易于维护。 沸石过滤器：沸石具有巨大的比表面积和强大的表面吸附性能。可以吸附去除废水中的 氨根及其他污染物。 4.5 生活污水处理工艺流程图 一级接触氧化池 二级接触氧化池 格栅 调节池 生活污水排水 达标排放 污水管 空气管 一级提升泵 毛发聚集器 沉淀池 鼓风机 沉淀池 污泥管 污泥处理装置 5 主要构筑物和设备设计参数 5.1 集水池 数量：1 座 尺寸： 3.43.45（m） 停留时间37.5min 材质：钢砼结构 （1）提升水泵 1 数量：2 台 材质：叶轮不锈钢；泵体铸铁 规格型号：流量：125m3/h，扬程：10m （2）浮球液位计 数量：3 套 （3）转子流量计 数量：1 套 配用设备： 规格：流量：100m3/h 5.2 格栅池 数量：1 座 尺寸： 21.11.2（m） 有效水深0.7m 材质：钢砼结构 （1）粗格栅 数量：1 台 材质：不锈钢 栅隙15mm 配用设备： （2）机械格栅 数量：1 台 材质：耙齿不锈钢 栅隙15mm 5.3 调节池 数量：1 座 尺寸： 12.4125（m） 停留时间8h 材质：钢砼结构 5.4 斜管沉淀池 数量：1 座 尺寸： 128.75（m） 停留时间5.6h 材质：钢砼结构 （1）斜管填料 数量：104 m3 材质：PE 规格型号：间距 80mm （2）填料支架 数量104 m2 材质碳钢防腐 （3）排泥系统 数量1 套 配用设备： 规格DN200 5.5 中间池 1 数量：1 座 尺寸： 4.24.25（m） 停留时间1h 材质：钢砼结构 （1）石英砂过滤器 数量：2 台 材质：碳钢衬胶 规格型号： 2.53.45（m） （2）过滤泵 数量3 台 材质不锈钢 规格型号：流量：84m3/h，扬程：28m （3）反洗泵 数量3 台 材质不锈钢 配用设备： 规格型号：流量：210m3/h，扬程：15m 5.6 中间池 2 数量：1 座 尺寸： 4.24.25（m） 停留时间1h 材质：钢砼结构 （1）浮球液位 计配用设备： 数量：2 套 5.7 精密过滤器 5.8 中间池 3 数量：1 座 尺寸： 4.24.25（m） 停留时间1h 材质：钢砼结构 5.9 超滤膜组件 数量：7 套 规格：处理量 12m3/h （1）过滤泵 数量：3 台 材质：不锈钢 规格：流量：42m3/h，扬程：35m 数量：7 套 规格：处理量 12m3/h （1）膜机架 数量：1 套 材质：碳钢防腐 （2）转子流量计 数量：7 套 （3）超滤膜 数量：168 支 配用设备： （4）超滤过滤泵 5.10 中间池 4 数量：1 座 尺寸： 4.24.25（m） 停留时间1h 材质：钢砼结构 （1）高压泵 1 数量：6 台 材质：不锈钢 规格：流量：42m3/h，扬程：250m （2）浮球液位计 配用设备： 数量：2 套 5.11 一级纳滤 数量：14 组 规格：处理量 10.5m3/h （1）循环泵 1 数量：11 台 材质：不锈钢 规格：流量：21m3/h，扬程：48m （2）转子流量计 数量：11 套 配用设备： （3）纳滤膜 数量：3 台 规格：流量：42m3/h，扬程：25m 数量：364 支 型号：GE/海德能/陶氏/国内知名品牌 （4）膜机架 数量：1 套 （5）压力保护开关 数量：11 套 5.12 浓缩纳滤备用系统 数量：1 组 规格：处理量 10.5m3/h （1）纳滤膜 数量：104 支 型号：GE/海德能/陶氏/国内知名品牌 5.13 中间水池 5 尺寸： 4.24.25（m） 停留时间1h 材质：钢砼结构 尺寸： 4.24.25（m） 配用设备：（1）高压泵 2 数量：2 台 材质：不锈钢 规格：流量：20.8m3/h，扬程：250m （2）浮球液位计 数量：2 套 5.14 二级纳滤 数量：1 套 规格：处理量 20.8m3/h 配用设备：（1）提升泵 2 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：21m3/h，扬程：28m （2）高压泵 3 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：21m3/h，扬程：250m （2）转子流量计 数量：1 套 （3）纳滤膜 数量：52 支 型号：GE/海德能/陶氏/国内知名品牌 （4）膜机架 数量：1 套 （5）压力保护开关 数量：1 套 5.15 反渗透系统 1 数量：1 套 规格：处理水量 8m3/h 配用设备：（1）预处理系统 数量：1 套 （2）原水泵 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：12m3/h，扬程：24m （3）高压泵 3 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：12m3/h，扬程：104m （4）反渗透膜 数量：32 支 （5）膜支架 数量：1 套 （6）石英砂过滤器 数量：1 套 （7）活性炭过滤器 数量：1 套 （8）清洗过滤器 数量：1 套 5.16 反洗/清洗水箱 数量：1 套 规格：V=20m3 配用设备：（1）清洗过滤器 数量：4 套 材质：不锈钢 规格：15 芯 40 寸 （2）清洗泵 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：64m3/h，扬程：44m 5.17 回用水池 数量：1 座 材质：PE 规格：V=40m3 配用设备：（1）输送泵 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：120m3/h，扬程：20m （2）浮球液位计 数量：1 套 5.18 反渗透系统 2 数量：1 套 配用设备：（1）高压泵 4 数量：1 台 材质：不锈钢 规格：流量：68m3/h，扬程：166m （2）RO 膜 数量：68 支 （3）RO 膜压力容器 数量：16 支 （4）机架 数量：1 座 （5）电导仪 数量：1 套 （6）低压保护系统 数量：1 套 （7）电气控制及仪表 数量：1 套 （8）压力变送器 数量：1 套 （9）中间水池 6 数量：1 套 规格：V=80m3 5.19 沸石过滤器 数量：2 台 材质：Q235 规格： 2.53.45（m） 配用设备：（1）沸石 数量：7m3 6 自动控制 6.1 概述 本设计的废水处理工艺为“物化沉淀+膜法回收”处理工艺，自动控制采用 PLC 计算机 控制系统。电气，仪表和控制的选型以先进、切实、经济可靠为原则，并充分满足运行操作 的各项要求（手动/自动） ，从而满足水处理工艺的过程控制、检测、优化与管理应用的需要。 6.2 电气 1、供电系统 （1）供电系统中设置了低压配电和电气保护系统，由业主提供三相五线制，动力电缆 进系统的低压配电柜。 （2）电气设备选型 电气设备选用国内质量好的品牌产品，低压电气采用国内品牌产品，电缆采用国 产品牌产品。 2、照明系统 按照工艺生产或操作要求配置照明系统。 3、接地系统 电气安全接地为独立接地系统，接地电阻符合国内规范。 4、电气操作 电气操作可分手动/自动操作两种，在手动状态下操作人员可在电气配电柜上对各工艺 设备进行启停操作。在计算机全自动状态下，工艺设备按功能要求根据仪表的信号进行自动 控制。 6.3 仪表 1.仪表选型 仪表选型符合计算机（PLC）系统配置的要求，仪表设备选用国内品牌或进口产品，以 选用技术先进，性能可靠，性价比好的产品为原则。 2.仪表用电缆及敷设 凡进入计算机系统的模拟信号（420mADC 或 15VDC）均采用计算机屏蔽电缆，保证 信号的抗干扰性。 控制电缆与动力电缆分开敷设（强电、弱电电缆分开） 。 3.仪表设备 液位测量采用浮球液位计； pH 测量采用合资 pH 分析仪。 流量检测采用转子流量计。 4.建议 针对工艺系统和环保监测需要，建议在系统出口设置在线监测系统，对排水中的锰进行 监测。 6.4 计算机（PLC） 1、概述 废水处理计算机（PLC）控制系统对改造工艺过程实现自动控制，对设备和控制回路进 行操作控制，保障操作的安全性，达到整个系统的最优化。 7 运行消耗 生产废水处理系统运行消耗如下表：生产废水处理系统运行消耗如下表： 生产废水系统处理消耗生产废水系统处理消耗 设计水量 Qm3/d20002000 动力消耗动力消耗 装机容量 kw547.75 运行容量 kw369.25 一、一、 用电量 Kw.h/m34.33 药剂消耗药剂消耗 二、二、 阻垢剂损耗量 kg/m30.025 备注：提供的为理论计算的运行消耗，同时保证偏差在 20%之内，而实际运行消耗也应 在运行过程中加以监测和逐步优化，具体以实际发生为准； 8 主要构筑物及设备清单 8.1.主要构筑物一览表 生产废水处理系统构筑物一览表生产废水处理系统构筑物一览表 序号名称规格（m）单位数量结构有效水力停留时间（h） 1集水池 3.43.45 1座钢砼结构0.6 2格栅池 21.11.2 1座钢砼结构- 3调节池 12.4125 1座钢砼结构8 4斜管沉淀池 128.75 1座钢砼结构5.6 5中间池 1 4.24.25 1座钢砼结构1 6中间池 2 4.24.25 1座钢砼结构1 7中间池 3 4.24.25 1座钢砼结构1 8中间池 4 4.24.25 1座钢砼结构1 9中间池 5 4.24.25 1座钢砼结构1 10回用水池 4.235 1座钢砼结构0.67 11控制室待定1座砖混结构- 12值班室待定1座砖混结构- 13脱水间待定1座砖混结构- 14风机房待定1座砖混结构- 8.2 主要设备一览表 生产废水处理系统主要设备一览表生产废水处理系统主要设备一览表 序号设备名称规格型号材质数量 1 提升泵Q=125m3/h H=10m叶轮不锈钢2 台 2 粗格栅栅隙 15mm不锈钢1 台 3 机械格栅栅隙 3mm耙齿不锈钢1 台 4 斜管填料间距 80mm PE 104 m3 5 填料支架 - 碳钢防腐104 m2 6 石英砂过滤器 2.53.45 碳钢衬胶2 台 7 石英砂过滤泵Q=84m3/h H=28m不锈钢3 台 8 石英砂反洗泵Q=210m3/h H=15m不锈钢2 台 9 精密过滤器 - 喷熔 pp7 套 10 过滤泵Q=42m3/h H=35m不锈钢3 台 11 超滤膜组件 - 7 套 12 超滤反洗泵Q=42m3/h H=25m不锈钢3 台 13 高压泵 1Q=24m3/h H=250m不锈钢6 台 14 一级纳滤 - 复合型14 组 15 循环泵Q=21m3/h H=48m不锈钢11 台 16 浓缩纳滤备用系统 - 复合型1 套 17 二级纳滤 - 复合型1 套 18 高压泵 2Q=24m3/h H=250m不锈钢1 台 19 反渗透系统 1 - 1 套 20 高压泵 3Q=12m3/h H=104m不锈钢1 台 21 预处理系统 - 1 套 22 浓缩水箱 20M -PE 1 套 23 反渗透系统 2 - 1 套 24 高压泵 4Q=68m3/h H=166m不锈钢1 台 25 沸石过滤器 2.53.45 碳钢衬胶2 台 26 高压管路连接系统 - 不锈钢1 套 27 低压管路连接系统 -UPVC 1 套 28 低压电气控制柜 - 1 套 29PLC- 1 套 30 仪器仪表 - 1 套