某高新技术公司废水处理工程设计及表格

第一部分 总 论一、 工程概况深圳市格林美高新技术有限公司位于宝安区沙井镇，在生产动力电池和锂电池材料过程用到NiSO4、碳酸氢铵、草酸铵等原料，排出一定量废水，废水中的Ni、NH3-N、COD和BOD等污染因子超标，如果直接排放将会给受纳水体带来极大污染，必须经有效处理后才能排放。该公司按照深圳市环保部门的有关规定，采取积极主动的环境保护措施，决定兴建一座废水处理站，故委托深圳市朗坤环境技术有限公司进行废水处理工程设计。本公司本着认真负责的态度，制定此方案。二、 设计范围1本工程设计包括废水处理工艺、土建、给排水、电气、机械设备、仪表等内容。2本工程设计范围从废水提升泵开始，至废水处理站外排口为止。3本工程所需电源、自来水等，均需建设方按设计要求送至指定地点。4本方案及相应报价不包括地基处理、土建、处理站外给排水管网和调试药剂费等其它费用，即本报价为废水处理系统内部报价。三、废水水质和水量根据厂方提供的资料，废水水量为30m3/d。废水水质见表1：表1：废水水质序号污染物名称污染物浓度1PH值782SS303化学需氧量CODCr1000mg/L4生化需氧量BOD5450mg/L5氨氮1100mg/L6Ni10 mg/L四、设计处理规模废水量为30m3/d，物化工段每天运行15小时，则平均每小时处理量为2m3/h，生化工段每天运行24小时。五、 受纳水体经过处理后达标的废水可以直接排入市政管道。六、 排放标准该废水经处理后，可达到广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/262001）第二时段二级标准，其标准及外排废水中的主要污染物指标排放浓度见表2。表2：广东省地方标准水污染物排放限值DB44/262001第二时段二级标准序号污染物名称二级标准排水水质1PH值69692悬浮物SS100 mg/L100mg/L3化学需氧量CODCr110mg/L110 mg/L4生化需氧量BOD530mg/L30 mg/L5氨氮15 mg/L15mg/L6Ni1mg/L1mg/L七、 设计依据及参考资料1厂方提供的废水种类、排放量、处理场地等技术资料。2中华人民共和国国家标准：污水综合排放标准（GB8978-1996）。3广东省地方标准：水污染物排放限值（DB44/26-2001）。4水处理工程师手册/唐受印，戴友芝等编.北京化学工业出版社，2000.45污水处理厂设计与运行/曾科等主编.北京化学工业出版社，2000.76废水处理工程/唐受印等编.北京化学工业出版社，1998.47水的物理化学处理/T.M.凯纳兹著，李维音等译.北京：清华大学出版社，1982第二部分 方案设计一、 设计原则根据原废水水质、排放标准，本方案在设计处理流程时，遵照以下原则：1处理工艺经济、合理，节省投资费用。2操作管理方便，运行费用低。3设备先进可靠。本工程在充分考虑设备的可靠性与降低投资的基础上，采用的设备均为优质设备，设备运行平稳、可靠，维护、维修工作量小。4节约占地面积，流程组合和平面布置的设计，充分考虑节约用地。二、 废水处理工程主体工艺的确定1、废水的性质与处理方法深圳市格林美高新技术有限公司废水的主要污染因子为CODcr、BOD5、NH3-N及Ni，NH3-N主要来源于用到的原料碳酸氢铵和草酸铵，CODcr及BOD5主要来源于废水中的有机物，其中含有草酸、油等物质。NH3-N的浓度很高，可直接闻到氨的味道。废水中的Ni以简单的离子状态存在，可以通过投资少、操作简单的氢氧化物沉淀法去除。 Ni2+2OH-=Ni(OH)2NH3-N的去除方法有很多，例如蒸汽吹脱、空气吹脱、离子交换、活性炭吸附、氯化氧化、土壤处理、灌溉、生物硝化等方法。吹脱法，适合于含NH3-N浓度高的废水。土壤处理和灌溉由于受到场地的限制也不可行，对于NH3-N浓度降低后，用生物硝化法进一步处理可使废水达标排放。污水中BOD5、CODCr的去除主要是靠吸附与微生物代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成。从微生物的作用机理来讲，生化处理工艺可大致分为两类，即好氧工艺和厌氧工艺。厌氧工艺具有适于高浓废水的处理、节约能耗、运行费用低、容积负荷高、污泥产量低、污泥容易处理等许多优点。好氧工艺适合于有机物浓度较低的废水，经处理后BOD5可达到排放标准。2、废水处理工艺流程的确定本方案计划先采用沉淀法去除镍，Ni（OH）2的溶度积为2.010-15。镍的达标浓度为1.0mg/L，因此理论上，镍达标所需的最低OH-为：OH-=2.010-15/Ni2+1/2=2.010-15/(10-3/58.7) 1/2=10-4.97相应的PH为：14-4.97=9.03故从理论上讲，当废水的PH高于9.03时，出水的镍含量即可达标。但实际上废水水质复杂，干扰因素多，理论计算和实际操作会有所差别。在实际操作中PH的控制应根据生产情况而定，一般控制在9.511之间。为加速Ni（OH）2的沉淀速度，强化Ni（OH）2的沉淀的沉淀效果，本设计在混凝-沉淀过程中投加混凝剂PAC（或PFS）与助凝剂PAM。用吹脱法对废水中的大部分氨氮进行去除。氨氮（NH3-N）以游离氨（NH3）或铵盐（NH4+）的形式存在于水中，两者的比例决定于废水的PH值。当废水PH值偏高时，氨氮主要以游离氨的形式存在于水中，反之，则氨氮主要以铵盐的形式存在。氨氮在水中的变化情况为： NH3+H2O NH4+OH 1游离氨在水中不稳定，在搅动、加热的情况下，游离氨很容易挥发进入空气中，本设计利用氨氮的这一性质，采用气提吹脱的方法，通过吹脱塔去除废水中的游离氨。如反应式1所示，在废水PH较高的条件下，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在，NH3浓度较高且不稳定，废水在吹脱塔中与空气接触的过程中，NH3会挥发到空气中，从而降低了废水中的NH3浓度，NH3浓度降低会破坏反应式1的平衡关系，反应向左进行，NH4+转化为NH3，同时废水的PH降低。随着气提反应的进行，NH4+不断转化为NH3，NH3不断被吹脱，从而达到去除氨氮的目的。最后选择对有机物和氨氮都有很好处理效果的SBR法进行处理。SBR是序批式活性污泥的英文缩写，又称间歇曝气法。SBR法的主体工艺设备是SBR反应池。单个SBR池的运行工序分成五个阶段，即：进水曝气沉淀排水闲置，生物处理工艺的整个工序全部在一个反应池中完成。在SBR的进水初期，有机质迅速进入系统，由于没有向系统供氧，混合液中的游离氧和残留的结合氧迅速消耗，系统则由本身的缺氧状态转为厌氧状态，即SBR的厌氧阶段；在SBR池的曝气初期，系统供氧不足，以及静沉、排水、闲置阶段系统中并未供氧，系统出现缺氧状态，即SBR的缺氧阶段；在曝气反应阶段，大量的氧气供入反应池，维持系统中溶解氧在2-4mg/L，即SBR的好氧阶段。SBR正是具有这种独特的周期循环间歇运行方式，厌氧、缺氧、好氧的交替运行，具有明显优势。（1） 高效的有机质去除，较好的脱氮效果SBR的间歇运行充分利用了活性污泥对有机质的高效吸附特点，在其起始供氧的0.5小时内，有机质的去除率去达80%以上。另外，SBR池内复杂的生物相和繁多的生物种类，一些兼性生物菌通过厌氧消化和不完全氧化，将污水中部分难降解的物质转化为易降解物质，通过多种代谢方式，使有机质降解更完全。因而，SBR具有有机质的高效去除效果。 在SBR的运行工序中，生物菌可以在多种工序中以多种方式进行生物脱氮。进水初期的厌氧、缺氧段，反硝化脱氮菌以进入的污水中有机碳作为电子供体，把池内残留的硝态氮还原成氮气或供自身合成反应需要的有机氮；曝气反应期间，系统反应出现了部分硝化，这时减少或停止供氧，絮凝体形成菌则可将进水期吸附贮存的碳源释放出来，使兼性反硝化菌进行SBR独有的贮存式反硝化脱氮；SBR的静沉，排水期间，微生物处于“内源呼吸”状态，反硝化菌以内源碳作为电子供体进行反硝化脱氮。这种多渠道的脱氮形式，决定了SBR具有较好的脱氮功能。（2） 污泥产率低、不易产生污泥膨胀：在SBR的运行初期，系统处于缺氧、厌氧状态，在这种状态下微生物利用剩余溶解氧、游离氧、硝态氮等作为最终的电子受体合成代谢的新增污泥产率民剩余溶解氧的浓度有关，即剩余溶解氧的浓度越低，污泥产率也越低，而运行初期溶解氧的浓度梯度决定了SBR的污泥产率低；另外，生物菌利用硝态氮，作为最终的电子受体进行无氧呼吸，其电子通过电子传递链由低电位向高电位传递，传递途径较有氧呼吸长，产生的ATP数量少，供细胞质合成的能量少，新增污泥产率低。SBR系统中存在着有机质浓度梯度，活性污泥的絮凝体形成菌对底物的贮存能力强，而容易引起污泥膨胀的丝状菌对底物的贮存能力差，在SBR的反应后期，混合液中底物浓度很低，生物菌处于饥饿状态，这时，絮凝体形成菌则可释放出贮存的有机质，供自身代谢需求，而丝状菌和生长相比受至了抑制，也就是说耐均一基质浓度的丝状菌在有较大的有机质浓度梯度的SBR系统中处于一种生和劣势，因而，SBR不易产生污泥膨胀。（3）出水水质好，运行稳定可靠：SBR的运行灵活方便，可根据进水水质，水量以及运行水温随时调整运行，直至处理水质达标才外排，SBR具有较为彻底的有机质降解能力，保证了有机质的高效去除；同时，SBR反应后的沉淀分离属于理想静沉，沉淀方式较一般流动式分离效果好，保证了外排水质，运行稳定可靠。（4）投资省，占地少，运行功耗低SBR集曝气反应、沉淀于一体，集厌氧、缺氧、好氧于一池，因而省去了初沉、二沉、污泥回流以及专门为脱氮而设置的厌氧处理工艺同时污泥在处理工序的生化反应过程中进行了部分厌氧消化和好氧稳定，无须再进行厌氧消化处理，只需将剩余污泥浓缩脱水处理。因此，采用SBR处理工艺与其它的处理形式相比，设备、基建投资的节省是显而易见的；同时，污泥水处理用地也将大幅度减少。在SBR系统的缺氧、厌氧的运行工序中，反硝化菌进行无氧呼吸，氧化分解有机质，这种方式是在不供氧的情况下，降解有机质，节约了供氧能耗。另外，SBR系统的灵活调节功能，可随时根据反应中混合液的溶氧浓度调整供氧设备运行，一般控制好氧反应的溶氧浓度在2-4mg/L，当系统中的溶氧浓度高出控制值，系统就可停止供氧，避免多余的能量浪费；同时，SBR系统中存在溶氧梯度，系统反应具有亏氧值高的特点，这就表明系统中的剩余溶所能得到充分利用，也节省了能耗。充足的水力停留时间、巧妙的构筑物内部构造、最佳的生化反应条件的控制，可确保稳定有效的废水处理效果。絮混凝剂投加量和污泥产生量较小，运行成本维持在较低范围。工艺流程框如图1所示：中间水池1吹脱塔废水沉淀池絮凝池反应池调节池标准排放口达标排放中间水池2回调池污泥浓缩池上清液SBR反应池泥饼外运压滤机压滤液回调节池 图1 工艺流程框图3、工艺流程简述为调节废水水质和水量的变化，方便对废水进行连续处理，设调节池。废水自调节池由提升泵抽入反应池，在反应池内加入碱液和混凝剂PAC（或PFS），碱和废水中的镍离子生成细粒沉淀物，并与废水中的铵离子反应生成氨，PAC（或PFS）的水解产物与镍沉淀物快速混合，共同生成体积较大的矾花，破坏废水中胶体的形成。接着废水进入絮凝池，加入高分子絮凝剂PAM，使矾花进一步变大，更易于沉淀。从混凝池的出水进入斜管沉淀池进行固液分离，镍被除去，沉淀池中的污泥用泵抽入污泥浓缩池。从沉淀池中的出水进入中间池，再用泵抽入吹脱塔，向吹脱塔中通入空气，氨从水相进入气相从而大部分被除去。废水从吹脱塔出来，进入回调池，调节废水为中性。再用泵将废水从调节池中抽入SBR池。在SBR反应池内经过厌氧、缺氧、好氧的循环作用，废水大部分有机物及NH3-N被除去。 废水经在SBR反应池内沉淀后的上清液直接排走。SBR反应池的剩余污泥用污泥泵抽入污泥浓缩池，进行消化及浓缩，进一步减少污泥体积。再用气动隔膜泵将浓缩污泥打入压滤机压滤处理，滤饼外运处置。污泥浓缩池的上清液和压滤液返回调节池。 废水处理工艺流程如附图一所示。三 、主要构筑物及附属设备说明1、调节池（1）作 用：收集生产废水，调节水量、均化水质，以利于后续处理。根据厂方提供的资料，单个调节池足可以贮存一天的废水。（2）尺寸：5.0m(L)5.8m(W)2.0m(H) （厂方已建）（3）附属设备：污水提升泵型号：25HYF-8流量：2.5m3/h.台 扬程：10m功率：0.25Kw/台数量：两台（一用一备）流量计： 1台 型号：LZB-10F引水罐：1个型号：LKY-300液位控制器：1套 浮球式2、反应池（1）作 用：投加NaOH调节pH为10.511.5，镍离子与OH-反应形成沉淀，投加混凝剂PAC（或PFS）与镍沉淀物形成矾花。同时OH-与废水中的NH4+反应形成NH3，有利于下一步的吹脱处理。（2）净空尺寸：0.9m(L)0.9m(W)1.8m(H)（3）有效容积：1.2m3（4）结构形式：钢筋混凝土+防腐（5）反应时间：36min（6）附属设备：空气搅拌器：1套，型号：LKJB-02加药泵：1台 规格：IWAKE 10L/min功率：0.02Kw流量计：1台 规格：MAX 20L电磁阀：1个在线pH计：1台 产地：新加坡药箱：2个 规格：1.0m(L)1.0m(W)1.0m(H) 1.2m(L)1.2m(W)1.0m(H)3、絮凝池（1）作 用：投加高分子絮凝剂PAM，利用PAM的水解絮凝、捕集、吸附、搭桥作用，将废水的细小沉淀物变大，以利于沉淀。（2）净空尺寸：0.9m(L)0.9m(W)1.8m(H)（3）有效容积：1.2 m3（4）结构形式：钢筋混凝土+防腐（5）反应时间：36min（6）附属设备：空气搅拌器：1套，型号：LKJB-02加药泵：1台 规格：IWAKE 10L/min功率：0.02Kw流量计：1台 规格：MAX 20L药箱：1个 规格：1.0m(L)1.0m(W)1.0m(H)4、沉淀池（1）作 用：采用斜管沉淀对对絮凝池出水进行固液分离。配置污泥泵，将池底污泥抽入污泥浓缩池。（2）表面负荷：0.2m3/m2h（3）净空尺寸：5.36m(L)2.0m(W)5.0m(H)（4）结构形式：钢筋混凝土+防腐（5）附属设备：污泥泵（与SBR池共用）型号：25ZW8-15-1.5流量：Q=8m3/h功率：N=1.5Kw扬程：H=15m数量：2台（一用一备）斜管：501000，PVC材质，数量10m25、中间水池1（1）作 用：接沉淀池的出水，再用泵抽入下一步的吹脱塔。（2）净空尺寸：2.0m(L)0.70m(W)5.0m(H)（3）有效容积：6 m3（4）结构形式：钢筋混凝土+防腐（6）附属设备：提升泵：2台（一用一备）（装有回流，所以要大流量泵）型号：50HYF-18流量：2.5m3/h.台 扬程：10m功率：0.25Kw/台液位控制器：1套 浮球式6、吹脱塔（1）作 用：在塔内装有一定高度的填料层，废水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动，空气由塔底鼓入，废水中的NH3从液相中转移到空气中而被除。（2）设计水力负荷：1.77m3/(m2h)，则塔径为1.2m（3）进水pH：11（4）气液比：3500:1（5）空塔气速为：1.72m/s（6）规格：1.2m5.2m（7）附属设备：填料：4.0m3离心风机：1台气量：7000m3/h压力：20003000Pa 功率：7.5Kw7、回调池（1）作 用：调节吹脱塔出水的pH为89，以利于下一步的生化处理。（2）净空尺寸：1.3m(L)1.3m(W)1.0m(H)（3）有效容积：1.69 m3（4）结构形式：砖砌+防腐（5）反应时间：50min（6）附属设备：提升泵：2台（一用一备）型号：25HYF-8流量：2.5m3/h.台 扬程：10m功率：0.25Kw/台液位控制器：1套 浮球式在线pH计：1台 产地：新加坡空气搅拌器：1套电磁阀：1个 药箱：1个 规格：1.0m(L)1.0m(W)1.0m(H)8、中间水池2（1）作 用：接回调池的出水，再用泵抽入下一步的SBR池。（2）净空尺寸：3.8m(L)2.0m(W)5.0m(H)（3）有效容积：38 m3（4）结构形式：钢筋混凝土+防腐（6）附属设备：提升泵：2台（一用一备）型号：50HYF-18流量：15m3/h.台 扬程：17m功率：1.5Kw/台9、SBR反应池本方案设置了2个SBR反应池，有效水深4.6m，超高0.4m，表面积为42m2。运行周期为24h。其中进水时间为1h，厌氧反硝化时间7h，曝气时间为12h，沉淀时间为2h，排水时间为1h，闲置时间为1h。具体时间分配根据实际情况调整。反应池供气系统采用高效射流流曝气技术，射流曝气是将废水、活性污泥、空气三者在较高的流速情况下进行剧烈的紊动切割，改善了活性污泥的形态结构，增加了氧、有机物和微生物的接触面积和传递速率。并且具有高效的充氧效率和充氧能力，其供氧动力较常规低近一倍。在SBR的厌氧阶段，采用射流曝气则可关闭进气阀，在没有空气进入的情况下，对混合液进行搅拌混合，无须额外增加搅动装置，这样既节省了搅拌设备费，又提高了厌氧生化效率。根据经验，SBR法去除每kgBOD约需O22.0kg，设计进水BOD为400mg/L，出水BOD为30mg/L，则需氧量为30（0.4-0.03）2.0=22.2kg/d，同时在好氧硝化过程中，去除每kgNH3-N约需O24.57kg，设计进水NH3-N浓度为250mg/L，出水NH3-N浓度为15mg/L，则需氧量为30（0.25-0.015）4.57=32.22kg/d。则共需氧54.42kg，取2.0的变化系数，每个SBR池曝气12h，每个池采用2台曝气机，则每台曝气机的供氧量为2.27kgO2/h。（1） 净空尺寸：6.5m(L)6.5m(W)5.0m(H)（2） 池子个数：2个（2）有效容积：194m3（3）结构形式：钢筋混凝土（4）附属设备：射流曝气机：4套 型号：2.27kgO2/h最大潜入深度：35m功率：3Kw污泥泵（与沉淀池共用）型号：25ZW8-15-1.5流量：Q=8m3/h功率：N=1.5Kw扬程：H=15m数量：2台（一用一备）10、污泥浓缩池（1）作 用：对污泥进行浓缩，减少污泥体积，使污泥更易于脱水。（2）净空尺寸：2.0m(L)1.5m(W)5. 0m(H)（3）容 积：15m3（4）结构形式：钢筋混凝土（5）附属设备：气动隔膜泵技术参数数量：2台，1用1备 最大工作流量1.8m3/h。厢式压滤机：（厂方已有）空气压缩机： 型号：W-0.5/7 数量：1台 压力：0.7MPa 功率：4.5Kw11、标准排放口（1）作用：监测总排水的瞬间流量和总排放量。（2）净空尺寸：2.0m(L)0.6m(W)0.6m(H)（3）结构形式：砖混结构四、 主体处理设施一览表：本生产废水处理工程主体处理设施如表4所示。表4 主体构、建筑物一览表序号构建筑物名称尺寸容积数量结构形式1调节池5.0m5.8m2.0m58 m31座钢筋混凝土2反应池0.9m0.9m1.8m1.46 m31座钢筋混凝土+防腐3絮凝池0.9m0.9m1.8m1.46m31座钢筋混凝土+防腐4沉淀池5.36m2.0m5.0m53.6 m31座钢筋混凝土+防腐5中间水池12.0m0.7m5.0m7 m31座钢筋混凝土+防腐6回调池1.5m1.5m1.2m1.44m31座钢筋混凝土+防腐7SBR反应池6.5m6.5m5.0m211m32座钢筋混凝土8污泥池2.0m1.5m5.0m15m31座钢筋混凝土9标准排放口2.0m0.6m0.6m1座砖混结构五、主要设备材料一览表本生产废水处理工程主要设备及材料如表5所示。表5 主要设备及材料一览表序号设备名称规格、型号单位数量备注1提升泵25HYF-8台4（三用三备）2提升泵50HYF-18台4（一用一备）3转子流量计LZB-10F个1浙江4引水罐300mm个1朗坤环保5液位控制器浮球式个3佛山6空气搅拌器LKJB-02套3朗坤环保7加药泵IWAKE 10L/min台2日本8电磁阀DN25个2国产9流量计Max 20L个2浙江10在线pH计EUTECH套2新加坡11药箱1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m个4朗坤环保12污泥泵25ZW8-15-1.5台2（一用一备）13斜管501000m310朗坤环保14吹脱塔12005200个1朗坤环保15离心风机风量7000m3/h台1广州16填料塑料m34朗坤环保17射流曝气机2.27m3O2/h套4国产18空气压缩机Q=0. 5m3/min，4.5KW，0.7Mpa台1国产19气动隔膜泵最大流量1.8 m3/h台2美国20中央电控柜LDK80，优质元件个1朗坤环保21管路、阀门PVC、不锈钢，相应规格批1朗坤环保22电线、电缆相应规格批1朗坤环保第三部分 废水处理站总体设计一、废水处理站平面布置本废水处理站根据处理工艺流程的功能要求、废水来向、水电就近及节省用地的原则，在建设方规划的场地内进行布置，使得尽可能多的池壁可以共用，管道距离最短，节省投资。废水处理站占地面积约为 120m2，平面布置如附图所示。二、建筑与结构所有构筑物部分为自防水混凝土，混凝土强度等级为C25，抗渗标号为S6，钢筋用级和级钢筋，型板材用国标Q235