酸性含氟废水治理方案

目 录1、概况2、设计依据3、设计原则4、废水水质、水量及排放标准5、设计范围6、处理工艺的确定7、调试与运行8、电气控制9、废水处理站布置10、废水站投资估算11、废水处理运行成本测算12、劳动定员13、技术经济指标14、二次污染防治及环境效益分析15、售后服务16、其它说明1、概况：多晶硅生产过程涉及洗料车间多晶硅原料的浸泡工段、清洗工段以及喷淋塔酸雾处理，产生的污酸、废水pH值较低、含氟量较高，由于原料的清洗基本上由人工操作，故其水量、水质的变化幅度较大，并含有一定量的色度和悬浮物，处理难度大。2、设计依据2.1、污水综合排放标准（GB8978-1996）2.2、室外排水设计规范（GB50014-2006）2.3、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）2.4、污水再生利用工程涉及规范(GB50335-2002)2.4、城市污水处理厂附属设施和附属建筑设计标准 （CJJ 41-91）2.5、给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）2.6、厂方提供的相关资料；注：污水处理站进水管的管径及标高，在施工图前应具体落实。3、设计原则3.1、贯彻执行国家现行的方针、政策，结合厂方的实际情况，充分利用现有的水电供应及企业管理、技术、维修与运输等条件，合理选定设计方案，降低工程造价，减少建设投资，降低运行费用。3.2、本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则，积极采用经过实践考验的先进成熟的新工艺技术，提高技术含量，完善节能措施。3.3、采用先进、可靠、高效、成熟的设备。4、因地制宜提高土地利用率，总平面布置做到合理、紧凑，美化环境，为企业今后发展保留有利条件。3.5、采用先进的控制技术，减轻工人劳动强度，使废水处理工程易操作、易管理、易维护。3.6、根据我国技术经济现状，为降低固定资产投资额，各处理单元一般不考虑自动控制，主要为人工操作。3.7、合理布置各处理单元的高程，尽量减少提升次数，节省运行费用。3.8、采取紧凑布局，尽量减少占地面积。4、污水水质、水量及排放标准4.1、设计水量：根据厂方提供的相关资料，污水站处理量按照1500m3/d设计。4.2、污水设计进水水质及排放要求：根据厂方要求，结合污水综合排放标准（GB8978-1996），废水中目标控制指标为CODcr、BOD5、氨氮、SS、pH、氟化物、色度。其中CODcr、BOD5、氨氮污染途径为车间设备冲洗及洗手池排水、地面冲洗排水、楼面雨水排水，这部分废水最大水量可达到(1500+1.1)-695=806.1m3/d；氟化物来源于生产过程。根据厂方提供的资料，结合污水综合排放标准（GB8978-1996）现将废水原水水质与排放规定值汇总如下：项目CODcrBOD5氨氮SSpH氟化物色度废水原水低低低200-3001.5-3100-300100-200排放要求1002015706-810505、项目范围5.1、本工程设计范围包括污水处理站的工艺、设备、调试、电器等内容。5.2、污水入口由调节池前格栅始，排放口以处理站以外一米处为交接点。5.3、电线电缆等以污水处理站设备电控柜为交接点。5.4、处理出水由业主负责接至河道。6、处理工艺的确定：6.1 污酸与酸性污水合并处理由于HF腐蚀性极强，HNO3也具强氧化性及腐蚀性，单独处理对投资成本、运行时技术与管理水平都有较高的要求，而污酸酸量较小(平均每天不到1.1t/d)，当每天的污酸与每天的酸性污水合并时，污水的pH变化幅度很小(0.1)，所以本方案采用将污酸与酸性污水合并进行处理。6.2 酸性含氟污水处理* 常规方法及存在的问题目前工业上含氟酸性污水通常采用石灰化学沉淀法，即在水中投加中和剂 氢氧化钙乳状液，调节pH，并利用钙离子和氟离子的化学反应生成氟化钙沉淀以去除废水中的氟离子：酸碱中和过程2HNO3 + Ca(0H)2 = Ca(N03)2+ 2H20 (1)2HF + Ca(0H)2 = CaF2 + 2H20 (2)化学沉淀过程 (3) (4)石灰来源广泛，价格便宜，石灰化学沉淀法方法简便，运行费用低，我国实施GB8978-96标准以前，石灰化学沉淀法是一种很典型的除氟方法。但是，CaF2在通常温度下水中的饱和溶解度为16.5mg/L，按氟离子计为7.9 mg/L，当氟化钙浓度超过饱和溶解度时才会有氟化钙沉淀物析出，如水中含有一定数量的其它盐类时，也会相应增大氟化钙的溶解度，再考虑出水中未分离出的氟化钙沉淀物，其出水水质无法达到现行排放标准，水中氟化物的含量一般在20-30 mg/L。此外反应生成的氟化钙沉淀易包裹在Ca(OH)2颗粒的表面，使之不能充分利用，从而加大药剂用量，降低处理效率。同时这种方法沉淀物颗粒细小，沉淀物形成速率较慢，运行中污泥产量大，设备管道容易堵塞。* 处理工艺的确定针对上面这些情况，本方案采用强化混凝技术，通过控制适当条件，利用多种中和剂的同离子效应和微晶作用，控制处理后出水中CaF2的饱和溶解度，减小CaF2对Ca(OH)2颗粒的包裹。同时处理工艺采用污泥回流技术，提高药品利用率，通过回流污泥中大量的颗粒所形成的晶核，生成更大的沉淀颗粒，提高泥水分离效果，减少污泥产生量。最后通过混凝沉淀，使出水氟化物达到规定的标准。通过工艺中混凝、沉淀废水中SS能够与CaF2同时得以去除。根据厂方提供的情况，废水中有机物含量很低不考虑生化处理，废水中CODcr、BOD5、氨氮考虑通过强化混凝、过滤吸附去除部分有机物获得相应的削减。其处理流程如下图:6.3工艺说明含氟废水经收集后自流至废水调节池内，由提升泵均匀地送人中和反应池，加Ca(0H)2 溶液并搅拌，调整pH值到8-9，使废水在偏碱性的情况下进行中和反应，生成CaF2 沉淀物。通过强化混凝技术，中和反应池出水进人强化钙剂反应池，强化钙剂由钙盐、铝盐、活性炭微晶和一些无机高分子化合物按一定比例调制而成，出水先经混凝池#1，在特定混凝药剂p1和p2作用下进行两段混凝，控制适当条件，促使大而密实矾花的生成。药剂p1由聚铝和活性炭微晶按一定比例调配而成，药剂p2为有机高分子助凝剂。然后废水进入斜管沉淀池进行沉淀，污泥一部分回流,一部分进入污泥处置系统，沉淀池上清液与污泥系统上清液合并后调节pH到6-9后进入滤池，出水经二沉后流至清水池，清水一部分水加压后作为酸雾处理喷淋塔的喷淋回用水、其余部分外排。滤池反洗泥水、一沉池、调节池污泥定期排人集泥池内，经浓缩后由污泥泵提升后压人板框压滤机进行固液分离，脱水减容后的污泥委托专业公司外运处理。* 调节水量、均衡水质针对工厂排放废水水量、水质的不均匀性，设置调节池调节水量和均衡水质。调节池设计水力停留时间4小时，设计有效容积为280m3，机构材质为钢筋混凝土，为防止氢氟酸HF对混凝土的侵蚀，调节池内壁衬PVC板。* 石灰对pH的调节及部分氟化物的脱除该废水处理的一个关键就是创造条件，按GB8978-96标准要求对废水中的酸度进行调节，同时对氟化物进行脱除。石灰的有效成分为Ca(OH)2，是一种碱，能够进行酸碱中和反应、达到对溶液酸度的调节；并且在酸性溶液中Ca(OH)2离解生成的Ca2+，能够与F-结合生成CaF2难溶物，从而达到对F-的去除。但是，随着石灰的加入，因Ca2+与F-结合生成了CaF2难溶物，溶液OH-根离子浓度成倍累积增加(如式(3)，并以2次方的关系向Ca(OH)2溶度积趋近，从而引起水中Ca2+浓度越来越低(如式(4)，特别是水中同时含有一定数量的其它盐类时，将极大地限制水中F-的进一步脱除。为确保后续脱氟过程处于一个适宜的化学环境，在工艺后续工段中采用了针对性极强的手段。* 强化钙剂、强化混凝与污泥回流的采用利用同离子效应以及溶液中盐类离子强度对CaF2饱和溶解度影响的特点，本方案采用强化钙剂，控制处理后出水中CaF2的饱和溶解度，从而达到将溶液中溶解性氟化物几近完全地转化为难溶性CaF2。针对新生成的CaF2微细颗粒具有相同的表面电性、不容易相互吸引结合、不容易沉淀去除的限制，本方案采用了科研成果强化混凝技术。通过投加特定混凝药剂p1和p2，控制适当条件，在水中构建适宜的化学环境，压缩CaF2微细颗粒表面双电层、削弱相互间的静电斥力、促使CaF2微细颗粒结合成易沉淀的大颗粒。同时，通过污泥回流，初生成的CaF2以回流固体颗粒为晶核，形成更大的固体颗粒，最后由升流式异向斜板沉淀池进行去除。* 过滤处理经过沉淀单元后，废水中较大的悬浮物会得以去除，但较小的悬浮物无法通过沉淀单元去除。过滤不仅能够进一步降低水中细小悬浮物浓度，而且象溶解性有机物这类物质也能得到部分去除。6.4 主要参数6.4.1 构筑物* 废水调节池：10.0m9.5 m3.5m(H)，有效容积280m3。停留时间t=4.0 h，钢筋混凝土结构，内衬PVC。* 中和反应池：12.0 m3.0 m1.5 m(H)，有效容积36m3。停留时间30 min，钢筋混凝土结构，内衬PVC。* 反应池：12.0 m3.0 m1.5 m(H)，有效容积36m3。停留时间30 min，钢筋混凝土结构，内衬PVC。* 混凝槽#1：6.0 m3.0 m1.5 m(H)，有效容积 18m3。，停留时间15 min，钢筋混凝土结构，内衬PVC。* 混凝槽#2：6.0 m3.0 m1.5 m(H)，有效容积 18m3。，停留时间15 min，钢筋混凝土结构，内衬PVC。* 一沉池：采用斜管沉淀池，4.6 m4.6 m5.3 m(H)，2套，表面负荷1.5m3/m2h，钢筋混凝土结构，PVC斜管，倾角60度。* 过滤池：3.5 m3.5 m5.0 m(H)，有效容积250m3，容积负荷1.6kg/(m3d)，钢筋混凝土结构。* 清水池：3.0m3.0m3m(H)，有效容积18m3，按回用喷淋水量40考虑设置，包括了20的调节容量和20的安全容量，钢筋混凝土结构。* 集泥池：2.52.0m2m(H)，停留时间3.0 h，钢筋混凝土结构。* 污泥浓缩池：4.5m4.5m5.3m(H)，有效容积80m3，固体通量1.0kg/m2d，钢筋混凝土结构。6.4.2 设备*提升泵：四台，型号2(1/2)PW，流量43-108m3/h,扬程34-24 m，功率13Kw。*石灰乳液投加装置：二套，规格为7001000mm，设备材质：5mm钢板，内部衬胶防腐处理。机械搅拌机转速121r/min，功率0.37 Kw。*加药装置：5套，规格为7001000mm，设备材质5mm钢板内部衬胶防腐处理。机械搅拌机转速121r/min,功率0.37 Kw。*污泥泵：2台，型号80WG-3，流量40m3/h,扬程10 m，功率2.2Kw。*过滤泵：2台，型号F80-15，流量62.5m3/h,扬程12m，功率5.5Kw。*反洗泵：1台，300-S19，流量160l/s，扬程20 m，功率50Kw，反洗时间6min。*污泥干化处理装置：一套污泥反应器：一台，规格：1200H1500mm，设备材质：6mm钢板，配套搅拌机参数：转速：121r/min,功率：1.5Kw.高压泵：二台，型号：G60-1，流量20m3/h，扬程38 m，功率5.5Kw，数量2台。板框压滤机：一台，型号：XMY-40/630-30V，过滤面积：40m2，材质：柜架为铸铁，板框为聚丙烯，顶紧方式：液压。功率：2.2Kw。加药装置：一套，规格为700H1000mm，设备材质：6mm钢板。机械搅拌机转速121r/min,功率0.75Kw。* 电控柜：一台6.5 工艺特点* 混凝土防腐：氢氟酸(HF)腐蚀性极强，能腐蚀玻璃、硅氧化物、硅酸盐材料，对混凝土有侵蚀作用，为防止氢氟酸对混凝土构筑物构成危害，调节池、反应池、混凝池构筑物采用内衬PVC。* 成果采用强化混凝：提高CaF2去除率、提高药品利用率；去除部分有机物；沉淀流态软件模拟：表面负荷、有效水深等参数优化，固液分离效果好。* 成果采用与性能工艺简单，稳定可靠，运行操作方便；污泥产量低，动力消耗小；耐冲击负荷性能强，处理效率高，出水水质好。设备选用低噪音类型、设置采用低噪音方式，并采用有效的消声、隔音、减振等措施，环境友好。7、调试与运行7.1 调试与运行本项目运行包括两个阶段：第一阶段是正式投入使用前的调试。调试期间除检查整个系统的运行情况（包括各配设备是否正确安装和连接，主体设备是否符合质量要求等）。据实际操作和运行经验，在正式运转阶段，定期对处理后排放水进行取样和分析测定，同时检查人工控制系统及有关设备的运行是否正常即可。7.2、系统的控制在调试阶段，设备的控制以手动控制为主以利进行及时和必要的调节：在投入正常的运转后，将控制系统切换到全人工控制位置。有关控制系统的工作方式：* 泵的控制，采用继电器控制每8小时切换一次，设置手动和人工控制装置。* 所有电磁阀都可以进行手动和全人工的切换。8、电器控制：污水处理系统处理采用中央控制系统控制，且设缺相、过载、断电自动恢复等保护功能。本系统设备主要依靠手动控制，主要有以下几部分：8.1 调节池提升泵的控制8.2 中间水池提升泵的控制8.3 药剂搅拌控制8.4 污泥脱水提升泵控制9、废水处理站布置：污水处理站布置与绿化草坪相结合，占地省，可根据实际情况布置为地埋式及半地埋式。在机房内有污泥板框压滤机等设备，为了保证污水处理系统能正常运行，污水处理站考虑二路电源（其中一路应急电源），经处理后的污水，达到国家环境保护的要求后排放。污水处理站占地尺寸：L*B=60mX50m10、废水处理站投资估算：规模：Q=1500t/d 单位：万元序号名称规格mm单位数量单价总价备注一、 土 建 系 统1调节池10.09.53.5座12反应池12.03.01.5座23混凝池6.03.01.5座24一沉池4.64.65.3座25过滤池3.53.53.5座26清水池3.03.03.0座17集泥池2.52.02.0座18污泥浓缩池4.54.55.3座19设备操作间60.0504座1小计二、 设 备 系 统：1格栅间距3mm台12pH探头CHA 4500E套33污水提升泵2(1/2)PW台44管道混合器QT-101型套35污泥泵80WG-3台26回用变频泵IS100-65-250台17高压泵G60-1台28加药装置700X1000套109污泥反应装置1200X1500套110污泥加药装置700X1000-0.75套211板框压滤机XMY-40/630-30V台112过滤泵F80-15套213反洗泵300-S19套114电控系统套115流量计LZB-80个1016管线及阀门套117化验仪器套1小计三、 其 它1设计费（一）+（二）3%2安装调试费（二）5%3运输费（二） 1.5%4管理（二）3%5利润（二）8%6税金（二）4%小计总计总计 土建11、废水处理运行成本测算：1、电费 （每天）提升泵： 13Kw*24h*4台=1248Kw污泥泵： 2.2Kw*8h*2台=35.2Kw高压泵： 5.5Kw*8h*1台=44Kw过滤泵： 5.5Kw*24h*1台=132Kw反洗泵： 50Kw*0.1h*2次=10Kw污泥干化系统： 5Kw*6h*1套=25Kw加药系统： 2.2KW*6h*5套=66Kw合计： 1560.2Kw实际用电量：1560.2Kw*85%=1326.17Kw按每千瓦0.7元计：928.32元/日2、药剂费：中和剂、钙剂费：300元/日；絮凝剂投加量80g/T，120.0KgX2.5元=300.0元/日3、人工费：污水处理站共设管理人员7人（每班2人）。每人月工资按900元计，则人工费为210元/日总计：1738.32元/日若水量满负荷时处理每吨污水运行成本为：1.26元/m3（未计设备折旧）12、劳动定员：污水处理站配备要充分利用原厂的现有力量。管理人员、电工、机修工、化验员由厂内原有人员兼职，只需另配六名操作工