银镍三色生产工艺废水、酸洗废水技术方案

上海××××有限公司废水处理设计方案上海××环境公司××××大学环境工程研究所二零零六年十二月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1.公司简介 12.总论 22.1工程简介 22.2方案编制依据 22.3方案编制目的 32.4方案编制原则 32.5方案编制范围 33.处理工艺确定及说明 43.1设计流量及水质要求 43.2污水处理工艺流程的选择 63.3污泥处理工艺 133.4处理工艺流程 144.主要构筑物设计及设备说明 214.1调节罐 214.2沉淀/吹脱一体罐 214.3纳滤膜系统 224.4均质池 224.5沉淀－气浮一体罐 234.6CAST 244.7污泥储罐 254.8污泥浓缩脱水一体机 255.监控设计与自动化控制 266.电气设计 286.1设计依据 286.2用电负荷计算 286.3供配电和电气设计 287．环境保护 307.1气味 307.2噪声 307.3固体废弃物 308．安全卫生、防火和节能 318.1安全卫生 318.2防火 318.3节能 319.主要设备、仪表和报价 3210.服务承诺 3411.附页 36附图一：废水处理工程工艺流程图 36

1.公司简介上海××环境公司上海××环境公司是专业的水处理及膜分离工程公司，集环保水处理技术研发、设计、工程施工、设备制造和服务于一体。常规产品包括给水处理（纯水及高纯水、软化水等）、排水处理（工业废水、中水回用等）。重点技术产品有：含油废水处理回用技术及设备、冶金及电镀废水处理技术及设备、印染废水处理技术及设备、垃圾渗滤液处理技术及设备、生物制药废水处理技术及设备、凝结水回用技术及设备、有价资源回收技术与设备等。公司立足全球环保市场，长期致力于新品开发。多年来，与美国、德国、西班牙、日本、以色列、台湾等国家和地区的十几家公司建立了长期战略合作伙伴关系，重点进行的技术合作和经贸合作。为提升研发能力，公司已与国内多家高等院校和科研院所签订了联合开发协议，建立了横向技术合作关系。2006年10月，又与×××大学环境工程研究院签订了长期技术合作协议，并在环境工程研究院建立了科研实验室，形成产、学、研一条龙体系，促进科技成果产业化，以推动环保产业健康的发展。××公司严格遵循“质量为基础，管理为核心，创新为根本”的原则，不断发展和完善，已经通过ISO9001：2000体系。公司凭借先进的技术、真诚的服务，赢得了客户的信任和同行的赞誉。我们的客户遍布全国各地，涉及电力、石化、化工、电子、冶金、医药等行业。公司将继续遵循“质量第一、信誉第一、服务第一”的宗旨，以“培养一流人才、制造优质产品、提供一流技术和服务”的方针大力发展。2.总论2.1工程简介本工程项目为上海××××有限公司的废水处理项目。本项目处理对象主要包括以下几股废水：（1）工艺废水和场地、设备冲洗废水：70吨/天；（2）洗洁精清洗废水：30吨/天；（3）酸洗废水：25吨/天；（4）银镍三色生产工艺废水：6吨/天，生产天数为每月10天；（5）生活污水：1000名职工，有食堂，洗澡设施（50人/天）。业主要求有价资源充分回收利用，出水达标排放。本方案主要采用特殊污水分散处理和同类废水集中处理相结合的处理工艺路线，做到有价资源充分回收利用、出水达标排放、投资和运行成本最小化。提交以下污水处理方案，供有关领导、技术人员、环保管理部门和有关专家审查和参考。2.2方案编制依据1国内外同类废水处理技术资料；2《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；3《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；4《室外排水设计规范》（GBJ14—87）；5《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）；6《建筑设计防水规范》（GBJ16-87）；7《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）；8《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001版）；9有关土建、电气设计规范；10业主提供的有关资料。2.3方案编制目的按照业主提供的废水水质情况和处理要求，我们进行了一系列工艺优化实验和最佳工况优化实验。在切实可靠的实验数据基础上，充分考虑实际工程中的经济性和可操作性，提供合理的废水处理方案，其中包括提供处理流程选择确定、处理流程说明、单体构筑物参数、工程投资等，以供业主进行方案选择和投资控制。2.4方案编制原则1．执行国家关于环境保护的基本国策，遵守国家有关法规、政策、规范和标准；2．根据业主的要求，采用近、远期相结合，统一规划、分步实施的方针，使工程建设与城镇发展相协调，逐步解决污水排放对环境造成的污染，最大限度地发挥工程的环境效益和社会效益；3．考虑到节约场地和建设要求，采用技术先进可靠、高效节能、管理方便的污水处理工艺，在确保处理效果的前提下，尽量减少占地、降低运行费用；4．妥善处理、处置污水处理过程中产生的污泥，避免二次污染；尽量改善污水处理现场的视觉、嗅觉效果，选用国产先进、高效、节能、运行维护简便的污水处理设备，以节省能源，降低处理成本；5．采用适合我国国情的、先进可靠的自动化控制系统，提高污水处理工艺的管理水平，降低劳动强度；监控仪表能运行稳定，维修方便，操作简便；6．充分考虑污水处理系统配套的减振、降噪等措施，防止对周围环境的噪声污染。2.5方案编制范围1．污水、污泥处理工艺，含污水经各系统处理后水质变化情况的说明；2．各构筑物设计；3．污水处理站电气控制设计；4．检测、检验方式及相应设备；5．操作、设备用房；3.处理工艺确定及说明3.1设计流量及水质要求3.1.1设计流量确定根据业主提供的资料，本项目共包括四种生产废水和厂区生活污水，各股水的水量如下：（1）工艺废水和场地、设备冲洗废水：70吨/天；（2）洗洁精清洗废水：30吨/天；（3）酸洗废水：25吨/天；（4）银镍三色生产工艺废水：6吨/天，每月10天生产此产品；（5）生活污水：100吨/天，其中食堂废水为23吨/天（估算方法如下）。厂区食堂规模为1000名职工用餐，根据非营业食堂，每人每餐用水定额标准15升来计，假设其中一半的员工每天在食堂用餐两次，食堂用水估算为：22.5m3每天。这里以保守估计，排污量以用水量来计，因此，食堂废水为23t/d3.1.2废水水质和排放标准环境科学研究院采用国家标准测定方法对业主提供的水样进行了测定，其测定结果见表3.1。本方案的工艺路线设计以业主提供的水样为准。表3.1废水水质情况指标样品CODcr(mg/l)氨氮(mg/l)石油类(mg/l)总镉(mg/l)总镍(mg/l)总银(mg/l)总铜(mg/l)pH工艺废水和场地、设备冲洗废水39312024320003-4洗洁精清洗废水*185036000007-8酸洗废水10443740001银镍三色生产工艺废210.21289.41*：洗洁精清洗废水的水样为洗洁净废水原液，由于到处理工艺的废水是洗洁净废水原液和清洗水的混合液，因此，洗洁净清洗废水的水质情况以洗洁净废水原液稀释10倍来计，此稀释倍数为保守估计。厂区生活污水的水质情况参照典型城市生活污水水质，见表3.2。表3.2生活污水水质情况BOD5(mg/L)CODcr(mg/L)总氮(mg/L)悬浮物(mg/L)总磷(mg/L)220400402008根据业主要求，处理后的污水确保达到三级排放标准（见表3.3）。表3.3排放标准序号项目单位标准值1化学需氧量（CODcr）mg/L3002悬浮物（SS）mg/L4003氨氮（NH3-N，以N计）mg/L254PH—6-95Cumg/L1.03.2污水处理工艺流程的选择3.2.1工艺流程选择原则在工艺选择时，在满足处理能力和水质要求的前提下，还应该结合本工程的特点，充分考虑以下原则：（1）根据污水水质、水量等综合因素，选用投资少、能耗低、运行费用省、操作管理简单方便的污水处理工艺；（2）采用先进高效、经济合理的污水处理工艺及污泥处理处理方法，确保处理达标，并且稳定可靠；（3）采用流程简捷、占地面积小、运行管理方便的处理工艺，；（4）能耐水量与水质的冲击负荷；（5）运行安全可靠，调节灵活；（6）充分考虑对周围环境的影响，控制污水处理构筑物散发的臭味，降低设备运行噪音；（7）降低污泥产量，简化污泥的后续处理；（8）在配置污水处理工艺设备时，应在满足工艺技术要求的前提下，优先采用优质、低耗、技术先进、性能可靠的设备，并且尽量选用国内优质产品以降低工程造价，对于控制方面的设备，尽量选择业主方生产的优质产品，便于维护，并且可降低维护成本。3.2.2工艺流程确定处理技术概述根据废水水质情况及其排放标准分析可知，本项目主要处理难点在高浓度氨氮和高浓度金属离子，分别到达28000mg/L和74000mg/L，如果不能做好特殊污水的预处理，就会影响后续生物降解处理的正常运行，因为重金属对微生物是有毒害性的，必须控制在一定范围内，氨氮的浓度也不能太高，否则也不利于微生物的生长。针对于这两方面，我们先将现有的处理工艺进行一个简要分析：（一）氨氮废水处理技术发展及现状废水中氨氮的去除有多种方法。物理方法有反渗透法、电渗析法、蒸馏法等；化学法有空气吹脱法、离子交换法、折点氯化法、电化学处理法等；生物方法有硝化－反硝化法等。对于给定的废水，氨氮处理技术的选择主要取决于：（1）水的性质；（2）要求达到的处理效果；（3）经济性。此外，处理后出水的最后处置，也是必须考虑的因素之一。氨氮处理技术的选择还与氨氮的浓度密切相关。目前常用的处理方法有：（1）折点加氯：折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成了无害的氮气。当水中存在氨和胺时，加氯量必须控制在折点之后，才能保证水中氨和胺被全部氧化分解。因此在工艺设计上，常将其用来作深度脱氮处理，而在废水处理中，折点加氯法因加氯量大，费用高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，以及产酸增加总溶解固体等原因，目前尚未见以此为主要除氨方法的污水厂在运行。氯化法只适用处理低浓度氨氮废水。由于本项目中的氨氮浓度很高，因此不适合使用此法。（2）离子交换法：离子交换法是将中等酸性废水通过弱酸性阳离子交换柱，NH4+被截留在树脂上，同时生成游离态的H2S，从而达到去除氨氮的目的。由于H2S不被吸附，所以很容易被洗脱。饱和的阳离子交换树脂可用无机酸溶液再生。对于氨氮浓度约为10～50mg/L的废水，离子交换法脱除氨氮效率可达93－97％。操作温度变化和毒性化合物对氨氮的去除效率影响较小。该法的缺点是离子交换树脂用量较大，再生频繁，废水先要进行预处理以去除悬浮物，因此处理成本较高。天然沸石是一种骨架状的铝硅酸盐，与合成沸石分子筛一样，能够选择性地吸附气体，并在水溶液中具有离子交换能力。斜发沸石可作为低浓度至中等浓度废水选择性去除氨的离子交换介质。（3）吹脱法：吹脱法是将废水中的离子态铵，通过调节pH值转化为分子态氨，随后被通入废水的空气或蒸汽吹出。吹脱法及汽提法常用于处理高浓度氨氮废水。炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的废水常含很高浓度的氨,常用蒸汽吹脱法处理。回收利用的氨部分抵消了产生蒸汽的高费用,其抵消程度取决于废水中氨的浓度。经吹脱处理可回收到质量分数为30%以上的氨水。一般用石灰提高pH值,用蒸汽比用空气更易控制结垢现象,用苛性钠代替石灰能大大减轻结垢现象,但会增加处理成本。影响蒸汽吹脱效率的因素有:(1)蒸汽吹脱装置的合理设计;(2)废水流量的控制;(3)足量的蒸汽;(4)吹脱温度;(5)pH;(6)足够的气液分离空间;(7)适宜的氨冷凝系统。空气吹脱法虽然效率比前者低,但能耗低,设备简单,操作方便,在出水氨氮总量不高的情况下,采用空气吹脱比较经济。蒋林时、张洪林分析了高浓度氨氮废水的成份,将其含硫废水进行一定的调配调解后,使其中重金属污染物Zn2+沉淀过滤出来,Zn2+的去除率达99.99%,其过滤液作为汽提原料,汽提可除去大部分硫化物与氨氮,该方法具有工艺流程简单,易于操作,能耗低,脱除率高,适用范围广等特点。胡允良等通过制药废水的氨氮吹脱试验的研究发现:某制药厂在生产乙胺碘呋酮时产生了一部分高浓度氨氮废水(NH3-N7200～7500mg/L)。通过实验得出该废水最经济合理的吹脱pH为11,温度为40℃。在此最佳吹脱条件下,最合理的吹脱时间为2h,吹脱效率为96%。吹脱后的废水氨氮浓度大大降低,可以进入生化处理系统进行处理。改进吹脱法及汽提法工艺技术,应从提高吹脱效率,降低成本,回收再利用、简化操作程序和扩大应用范围等方面入手。（4）化学沉淀法化学沉淀法的基本原理:向含氨氮废水中投加Mg2+和PO43-,三者反应生成MgNH4PO4·6H2O(简称MAP)沉淀。谢炜平用化学沉淀剂(Mg(OH)2+H3PO4)去除废水中的氨氮,并得到有用复合肥MgNH4PO4,用该法处理氨氮废水,工艺与设备简单,处理成本低,废物可以利用,是一种比较实用值得推广的废水处理技术。尹先清等利用化学混凝沉淀法处理合成氨废水中的氨氮,可以使废水中的氨氮由最初的511.6mg/L降到113mg/L以下,处理工艺流程简单,易于与其它方法结合实施工业化。赵庆良等对香港新界西垃圾渗滤液做了研究发现在pH=8.6时投加MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O,可将氨氮由5618mg/L降至65mg/L。在同样条件下,投加MgO与H3PO4,可由氨氮由5404mg/L降到1688mg/L。显然前者效果要好得多,但同时也引入大量氯离子,会对后面的生化过程产生负面影响。R.Schulze-Rettmer提出使用MgO与H3PO4好一些,这样不但可以避免带入有害离子,而且MgO还可以中和部分H+,节约碱的用量。化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的工艺简单,效率高,但投加药剂量大,寻找一种高效价廉无污染的药剂仍是目前需要解决的关键问题。（5）生物脱氨：目前，实际生产中大量采用的方法是生物法脱氨。其原理如下：污水中含氮化合物经异氧细菌作用分解成NH+4-N,在好氧条件下，由于亚硝酸盐和硝酸菌的作用，氧化生成亚硝酸氮(NO-2-N)和硝酸氮（NO-3-N）,称为硝化过程，反应式为：亚硝酸盐菌NH+4+1.5O2NO-2+H2O+2H++能量这一反应中，氧化1kgNH+4-N需要3.4kg氧。硝酸盐菌NO-2+0.5O2NO-3这一反应中，氧化1kgNO-2-N需要1.2kg总的反应式为：NH+4+2.0O2NO-3+H2O+2H++能量影响硝化过程的主要因素有：污泥、pH、温度及溶解氧。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌的作用，在氢供给体充分的条件下，将NO-2-N和NO-3-N还原成N2，排入空气中，同时有机物分解，称为脱硝过程，最后达到脱氮。反应式为：2NO-2+6.0H+（氢供给体）N2↑+2H2O+2OH-2NO-3+10.0H+（氢供给体）N2↑+4H2O+2OH-影响脱硝的主要因素有：适当的缺氧条件、氢供给体（有机碳源）、pH、温度等。但是，采用这种方法的前提是废水具有可生化性。本项目中的难处理废水由于其氨氮浓度太高，并且同时有重金属存在，因此，必须采用适当的预处理后才能使用生化脱氮法。综上所述，折点加氯法和离子交换法一般用于低浓度氨氮废水的处理，吹脱法和化学沉淀法可用于高浓度氨氮废水处理，生物脱氮法是在废水可生化的情况下才能应用。根据本项目中银镍三色生产工艺废水高浓度氨氮的特点，从理论上讲可以采用的方法为吹脱法或化学沉淀法作为预处理。废水进行一定预处理后，如果达到可生化处理的条件，后续就可采用运行成本比较低的生物脱氮，在脱氮的同时可降解COD。但是，本项目中银镍三色生产工艺废水的氨氮浓度高大28000mg/L，其浓度是比较罕见的，同时又需要回收废水中的银，因此，必须通过对具有代表性的废水水样进行一定的实验，从而确定处理方法的实际可行性和经济性，确保出水达标排放，并且避免产生二次污染。（二）重金属回收技术现状重金属废水的处理方法很多，可分为两大类。一类是使溶解性的重金属转变为不溶或者难溶的金属化合物，从而将其从水中除去。常用的有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、氧化还原法等。其中以氢氧化物沉淀法使用最为普遍。另一类是在不改变重金属化学形态的情况下进行浓缩分离，例如膜法、离子交换法、蒸发浓缩法等。膜法是目前国际比较先进的处理工艺，受到越来越多的关注。一般采用纳滤膜回收废水中重金属。从经济、操作安全性和技术成熟性等各方面考虑，一般推荐采用氢氧化物沉淀法。由于本项目中难处理废水的重金属含量比较高，如果单独采用氢氧化物沉淀法无法满足要求时，可采用其它方法相结合的方式，如纳滤膜处理。下面将对这两种方法进行介绍。氢氧化物沉淀法采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称为氢氧化物沉淀法。氢氧化物的沉淀与溶液pH值有很大关系。如果水中的金属离子以Mn+表示，则其氢氧化物的溶解平衡为：M(OH)n=Mn++nOH-Ksp=[Mn+][OH-]所以 [Mn+]=Ksp/[OH-]n这是与氢氧化物沉淀共存的饱和溶液中的金属离子的浓度，也就是溶液在任一pH值条件下，可以存在的最大金属离子浓度。水中同时发生水的解离： H2O=H++OH水的离子剂积为： Kw=[H+][OH-]＝1×10-14(25℃所以 [Mn+]=Ksp/(Kw/[H+])n+将上式两边取对数得到： lg[Mn+]=14n－npH-pKsp由此可见，金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液中的pH值有直接关系。由于废水水质复杂，干扰因素多，上述的计算结果可能与实际有出入，最好通过试验来控制pH值。此外，有些金属如Zn、Pb、Cr、Al等的氢氧化物为两性化合物，如果pH值过高，它们会重新溶解。因此采用氢氧化物沉淀法处理废水中的金属离子时，调节好pH值是操作的重要条件，pH值过高或过低都可能会导致处理失败。当水中存在CN-、NH3、S2-及Cl-等配位体时，能与金属离子形成可溶性络合物，增大金属氢氧化物的溶解度，对沉淀不利，应通过预处理除去。采用氢氧化物沉淀法去除金属离子时，沉淀剂为各种碱性物料，常用石灰、碳酸钠、氢氧化钠、石灰石、白云石、电石渣等。可根据金属离子的种类、废水性质、pH值、处理水量等因素来选用。石灰沉淀法的优点是经济、简便、药剂来源广，因而应用最多，但石灰品质不稳定，配药系统劳动条件差，管道易结垢与腐蚀，沉渣量大且极难脱水。当处理水量小时，采用氢氧化钠可以减少沉渣量。纳滤膜法（1）纳滤膜概述及工作原理纳滤是在压差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜，而截留大分子物质的一种液液分离方法，又称低压反渗透。纳滤膜最小截留分子量范围为200－1000MWCO，介于超滤和反渗透之间，主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。纳滤系统多采用错流的过滤方式。错流方式避免了在死端过滤过程中产生的堵塞现象：料液流经膜的表面，在压力的作用下液体及小分子物质透过滤膜，而不溶性物质和大分子物质则被截留；料液具有足够的流速可将被膜截留的物质从膜表面剥离，连续不断的剥离降低了膜的污染程度，因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。错流过滤业已证明是最有效、最可靠、最可以创造经济效益的膜分离手段。错流过程同时避免了在死端过滤(如板框压滤机、鼓式真空过滤机)过程中依靠滤饼层进行过滤的情况，分离发生在膜表面而不是滤饼层中，因而滤液质量在整个过程中是均一而稳定的。滤液的质量取决于膜本身，使生产过程完全处于有效的控制之中。（2）卷式纳滤膜的结构卷式纳滤膜组件设计简单，填充密度大，内部结构为多个“膜袋”卷在一多孔中心管外形成，膜袋三边粘封，另一边粘封于多孔中心管上，膜袋内以多孔支撑材料形成透过物流道。膜袋与膜袋间以网状材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流动，进入膜袋内的透过物，旋转着流向中心收集管，并由中心收集管流出。（3）纳滤膜用于浓缩纯化的优点a)系统工作唯一驱动力是压力，因而能耗极低；b)膜耐受的条件范围宽，浓缩倍数高；c)设备结构简洁紧凑，操作十分方便，可实现自动化作业；d)在浓缩的同时可脱除无机盐杂质，出水水质好；e)在截留重金属的同时，可有效的降低COD。实验概述为了确保本方案提供的处理工艺路线能合理有效的处理业主生产工艺中排放的难处理废水，我公司工程师和华东理工环境工程研究所的专家、教授共同对业主提供的具有代表性的水样进行了一系列水质检测、处理方法比较、及最佳处理工况范围确定的实验。检测方法：水质检测方法均采用国家规定的标准检测方法。表3.4检测方法序号指标检测方法1CODcr重铬酸钾法2氨氮分光光度法3石油类紫外分光光度法3Cu原子吸收分光光度法4Ag原子吸收分光光度法5Ni原子吸收分光光度法实验内容：在对每一种水样进行分析检测的基础上，分别采用不同的处理方法进行处理效果的对比，然后确定最优方法，并将水质类似处理方法相同的废水进行了混合实验，为估计实际处理工艺的处理效果和运行成本提供确实可靠的依据。实验总体内容如下表所示。表3.5实验内容序号水样处理方法1工艺废水和场地、设备冲洗废水混凝沉淀法氢氧化物沉淀法2酸洗废水混凝沉淀法b.氢氧化物沉淀法3洗洁净废水化学沉淀法4银镍三色生产工艺废水化学沉淀法吹脱法MAP法吹脱法最佳工况确定5（酸洗废水）＋（工艺废水和场地、设备冲洗废水）氢氧化物沉淀法（最佳工况确定）6混合液生物降解有机物、脱氮实验目的：判断处理方法的可行性和处理效果，并且确定合理处理方法的最佳工况。实验结果：1．工艺废水和场地、设备冲洗废水和酸洗废水采用氢氧化物沉淀法处理效果都比较好。但是由于废水中的铜浓度特别高，因此碱消耗量很大，而且反应产生的铜泥很厚，混合液流动性不好，沉淀物沉淀性能很差，因此反应器的设计和固液分离装置是到达最佳处理效果的关键。2．银镍三色生产工艺废水的有效预处理方法是吹脱法。正如前面在介绍处理方法现状中所指出，影响蒸汽吹脱效率的因素有很多，如，蒸汽吹脱装置的合理设计，废水流量的控制，吹脱温度，pH，足够的气液分离空间等等。虽然，理论上温度越高效果越好，但是运行温度越高会带来很多成本、维护和安全等问题。实验中发现，只要空气流量、气液分离空间等设计合理50℃的吹脱温度也能达到90℃的效果。但是，要确定处理效果最好，运行成本最低的最佳工况是一个复杂的实验过程。3．在混凝剂和助凝剂的筛选过程中发现，某些药剂的混合使用对洗洁净废水有一定的处理效果，并且同时配合pH值的调节控制。但是，稀释实验发现，虽然洗洁净废水原液的COD比较高，并且还含有难处理的阴离子表面活性剂，但由于其水量比较小，如果根据本项目中其他废水水量进行相应稀释，对后续的生化处理不会造成影响。处理方案确定根据废水水质特点、处理技术分析和实验结果，最后提出：特殊废水特殊处理，性质相同废水混合处理。酸洗废水和工艺废水和场地、设备冲洗废水水质情况比较相似，这两股废水混合后，采用氢氧化物沉淀法作为预处理。银镍三色生产工艺废水不但氨氮浓度高，而且银含量较高，具有回收利用价值。采用吹脱法和沉淀法对其进行预处理。预处理后的出水与其他几股废水进行混合进入后续的生化处理，选用CAST工艺，CAST是循环式活性污泥法的简称，是SBR工艺的一种新的型式，能降低COD的同时还可实现生物脱氮、沉淀等功能，使水达标排放。3.3污泥处理工艺3.3.1污泥处理要求污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不经妥善处理，将造成二次污染，故必须妥善处置。污泥的处理要求：（1）减少有机物，使污泥稳定化；（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；（3）减少污泥中有害物质；3.3.2污泥处理工艺选择本污水处理工程产生的污泥主要来自CAST反应器中的剩余污泥。初沉池的污泥含水率相对较低，在95％~97％，CAST剩余污泥的含水率为99.2%~99.6%之间。为优化处理工艺、节约空间和简化操作，选用污泥浓缩脱水一体机设备。3.4处理工艺流程3.4.1工艺流程框图加碱系统氨气吸收系统加碱系统氨气吸收系统吹脱系统吹脱系统固液分离装置调节/沉淀一体罐固液分离装置调节/沉淀一体罐A废水空气、蒸汽银回收银回收空气、蒸汽银回收银回收加碱系统均质/沉淀一体罐固液分离装置加药/混合一体罐B,C废水均质/沉淀一体罐固液分离装置加药/混合一体罐B,C废水杂质外运铜泥回收杂质外运铜泥回收D废水D废水隔油池隔油池E废水E废水F废水PAC、中和剂均质沉淀池PAC、中和剂均质沉淀池杂质排放杂质排放CAST反应池达标排放泥饼外运滤液回流污泥浓缩脱水一体机污泥储罐上清液回流排放污泥空气污泥输送泵CAST反应池达标排放泥饼外运滤液回流污泥浓缩脱水一体机污泥储罐上清液回流排放污泥空气污泥输送泵图中代号说明：A：银镍三色产品生产废水；B：工艺废水和场地、设备冲洗废水；C：酸洗废水；D：食堂污水；E：除食堂污水外的其它生活污水；F：洗洁精清洗废水。注：1、重金属回收罐等由业主自备；3.4.2工艺流程（1）银镍三色生产工艺废水（即图中D废水）预处理工艺：经调节/沉淀一体罐均质均量并去除沉淀物后，出水可自流入吹脱系统，吹脱出的氨气进入氨气吸收系统，吹脱处理后的出水进入固液分离装置，回收银，出水可直接进入后续均质池，与其他废水混合后，进行生化处理。（2）酸洗废水（即C废水）和工艺废水和场地、设备冲洗废水（即A废水）水质情况比较相似，这两股废水中均有明显的杂质颗粒物和大量可回收利用的铜离子。为减少占地面积和操作方便，采用全自动叠片过滤器去除杂质颗粒物，出水进入加药/混合一体罐，加碱形成氢氧化铜，混合液进入固液分离装置，氢氧化铜回收，出水可直接进入后续均质池，与其他废水混合后，进行生化处理。（3）生活污水（即E废水）经过格栅，去除较大固体物质，然后进入隔油沉淀池，除去固体物的同时去除来自食堂污水中的油脂，减小后续生物处理的负荷，出水进入均质池与其他废水混合。由于洗洁净废水（即B废水）中也有比重加大的沉淀物质，因此进入隔油沉淀池后进行预处理后，进入均质池与其他废水混合。（4）混合废水处理工艺：各股废水在均质池中均匀混合，均质池同时起到均量的作用，同时加中和剂，调节混合液pH值，确保进入CAST池的废水pH值在微生物生长允许范围内。出水进入CAST工艺，降解COD和氨氮，使出水达标。（5）污泥处理系统：气浮池和SBR反应池中的污泥自流入污泥储罐，再由污泥泵送入污泥浓缩脱水一体机，脱水后的泥饼外运至垃圾填埋场进行卫生填埋。污泥储罐的上清液和污泥浓缩脱水一体机的滤出液自流回流入均质池。3.4.3调节/沉淀一体罐：调节/沉淀一体罐的主要功能是调节水量水质的同时，将沉淀物分离出来，回收再利用。吹脱系统：吹脱系统的主要作用是将大部分氨氮从银镍三色生产工艺废水中吹脱出去。影响蒸汽吹脱效率的因素有:(1)吹脱装置的合理设计;(2)废水流量的控制;(3)足量的蒸汽;(4)吹脱温度;(5)pH;(6)足够的气液分离空间;(7)适宜的氨冷凝系统。如果吹脱装置设计合理和工况选择最佳，其氨氮去除效率可达到99%。吹脱系统包括了液体循环系统、加热系统、气液分离区、氨气冷凝系统等组成。氨气吸收系统：吹脱出来的有毒气体如果不进行处理，就会污染周围环境，因此需要设置吸收系统。氨气吸收系统主要包括：吸收塔、吸收液储罐、吸收液循环泵。固液分离装置：固液分离装置的主要作用是将反应生成的沉淀物从液体中分离出来。本方案中主要是用于氧化银回收和铜泥回收。固液分离装置的选择应根据过滤物的特性、粒度、密度和脱水后泥的含水率等因素选用。本方案根据，颗粒物的性质选择压滤机作为固液分离装置。压滤机适用于难于过滤成胶体状的悬浮液。均质/沉淀一体罐：均质/沉淀一体罐的主要功能是使两股废水均匀混合的同时，将冲洗时带入废水中的杂质沉淀去除。加药/混合一体罐：加药/混合一体罐的作用是碱液与含铜废水充分混合、反应，生成氢氧化铜沉淀。因为铜浓度太高，因此，采用自然沉淀无法分离，因此混合液进入后续的固液分离装置。储存铜泥的罐由业主提供。格栅：格栅去除进水中大颗粒悬浮物、漂浮物，保护后续设备及管道系统。均质池：均质池是将预处理后的几股废水与其它废水混合均质，同时起到均量的作用，较少后续处理工艺段的水质、水量波动。同时，为了确保后续生物降解处理单元正常运行，在均质池中加中和剂，将pH调至微生物允许的浓度。CASTCAST是循环式活性污泥法的简称，是SBR工艺的一种新的型式。CAST将主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中，在运作方式上沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。通行的CAST一般分为三个反应区：一区为生物选择器，二区为缺氧区，三区为好氧区。CAST的运行工序如下：CAST方法的主要优点：工艺流程非常简单，投资低；能很好地缓冲进水水质、水量的波动，运行灵活；在进行生物除磷脱氮操作时，整个工艺的运行得到良好的控制，处理出水水质尤其是除磷脱氮的效果显著优于传统活性污泥法；运行简单，无需进行大量的污泥回流和内回流。由于上述优点，近几年CAST在全世界范围内得到了广泛的推广。0污泥储罐污泥储罐用于废水处理过程中所产生的污泥的贮存。1污泥浓缩脱水一体机污泥浓缩脱水一体机是将污泥的浓缩和脱水在个设备上完成，减少占地面积，操作简单方便。3.4.4工艺从废水水质上分析可知，有几股废水中含有大量有价值的金属成分，如酸洗废水、工艺废水和设备场地冲洗混合废水中含有浓度很高的铜离子，银镍三色生产工艺废水中则含有一定数量的银，这些重金属物质对生化处理中的微生物是有毒害作用的，因此对于这几股废水采取了单独预处理，回收重金属，确保后续处理的正常运行。并且，银镍三色生产工艺废水中氨氮的浓度非常高，达到28000mg/L，如此高的氨氮浓度一般的处理方法是很难处理的，我们选用处理高浓度氨氮废水的吹脱法，合理的设计和最佳工况条件的控制可使氨氮的去除率到达99％，剩余氨氮可再用生物脱氮法，出水可达标排放。其它几股废水可通过简单的隔油沉淀，将废水中的大部分SS和油类物质去除，然后进入生化处理单元，降解COD和生物脱氮，使其出水达标。因此，本项目的整体处理工艺路线采用局部预处理和集中处理相结合的形式是符合进水水质特征的。混合废水的生化处理采用CAST降解CODcr和氨氮。CAST采用缺氧区前置式，可以进一步提高废水的可生化性，同时，好氧区硝化液回流到缺氧区，在缺氧条件下反硝化菌利用污水中各种低分子有机物作为电子供体，以回流混合液中硝酸盐作为电子最终受体，使硝态氮还原成气态氮，达到脱氮目的，使出水CODcr和氨氮达标。因此，本方案设计完全满足出水标准。以下是根据水样小试确定的处理工艺的处理效果。表3.7银镍三色生产工艺废水预处理效果预测污染指标CODCrNH3-NAgCu进水（mg/L）14462800012810出水（mg/L）120056020.5去除率（％）179898.495表3.8酸洗和工艺、设备冲洗混合废水预处理效果预测污染指标CODCrNH3-NCu进水（mg/L）1222521000出水（mg/L）50250.4去除率（％）5999.99表3.9混合废水生化处理效果预测污染指标（mg/L）CODCrNH3-NAgCu废水：A废水预处理出水(6t/d)120056020.5B、C废水预处理出水(95t/d)5025－0.4生活污水(100t/d)40040－－洗洁净废水(30t/d)18503－－混合废水(231t/d)465430.05出水（mg/L）去除率（％）排放标准120251004.主要构筑物设计及设备说明根据前面水量水质分析所确定的设计水质和水量，依据设计规范及实际情况进行计算，确定污水处理的主要构筑物和设备如下：4.1调节/沉淀一体罐（1）设计参数设计流量： Q=6m3尺寸：φ1900×2500材质：碳钢内衬胶（2）主要设备及参数●潜污泵数量： 1台流量： Q=2m扬程： H=5●银回收储罐业主自备4.2吹脱系统（1）设计参数设计流量： Q=6m3数量：1座（2）主要设备及参数●吹脱塔外形尺寸：φ900×2500气液接触区装置：1套●循环泵数量： 2台（一用一备）流量： Q=1m扬程： H=5●NaOH加药系统药箱：2个计量泵：2台●热交换器设计温度：50设计流量：1m3/h4.3氨气吸收系统（1）设计参数处理气量： Q=20－50m3数量：1套（2）主要设备及参数●特制吸收塔尺寸：φ400×2500材质：碳钢内衬胶数量： 1套●循环槽尺寸：φ750×1300数量： 1个●循环泵数量： 1台流量： Q=1m扬程： H=5●风机抽气量：20－50m3/h数量： 1台●吸收液储罐储备时间：1个月尺寸：φ1500×1800数量： 1个4.4集水箱（1）设计参数有效容积： 5材质：碳钢内衬胶4.5压滤机（1）设计参数处理量： Q=2－3m3数量：1套（2）主要设备及参数●气动隔膜泵数量： 1台流量： Q=3m扬程： H=54.6均质/沉淀一体罐（1）设计参数设计流量： Q=95m3有效容积：V=20（2）主要设备及参数●潜污泵数量： 1台流量： Q=0.5m扬程： H=54.7混合/沉淀一体罐（1）设计参数设计流量： Q=4m3总有效容积：V=20材质：碳钢内衬胶（2）主要设备及参数●机械搅拌机数量： 1套转速：127r/min●气动隔膜泵数量： 2台（一备一用）流量： Q=15m扬程： H=604.8板框压滤机（1）设计参数处理量： Q=100m3数量：1台4.9隔油沉淀池（1）设计参数设计流量： Q=130m3有效容积：V=15（2）主要设备及参数●人工格栅数量： 1套栅条间隙： b=10栅条倾角： α=75°过栅流速： 0.5～1.0m/s●斜板数量： 1套●刮油机数量： 1台4.10均质池（1）设计参数设计流量： Q=230m3有效容积：V=10m3数量：1座（2）主要设备及参数●中和剂加药系统加药箱： 2个剂量泵： 2台(一备一用)4.11CAST（1）设计参数设计流量： Q=230m3数量：2座容积：6（2）主要设备及参数●管式微孔曝气器型号： HA65单位通气量： 3m3数量： 60●滗水器数量： 2套●泥水回流泵数量： 2台流量： 7m3扬程： 8m●鼓风机供气量： 7m3/数量： 两台（一备一用）风压：6m鼓风机同时供给CAST反应池和吹脱系统共用。缺氧区采用间歇运行方式，在起到搅拌的同时，使池内溶解氧保持在<0.5mg/L。好氧区溶解氧保持在>2mg/L。4.12污泥处理系统（1）设计参数 干污泥量： 0.14t/d湿污泥量： 14m3（2）主要设备及参数●污泥储罐数量： 1台容积：11●污泥罐数量： 1个有效容积： 1●机械搅拌机数量： 1套转速：127r/min●絮凝剂（PAM）加药系统剂量泵：2台药箱： 2个●污泥增压泵数量： 1台流量： Q=3m扬程： H=60●板框压滤机数量： 1台处理量： Q=3m5.自动化仪表及自控系统设计5.1设计原则提高设备利用率，保证水处理质量。根据仪表检测的各种工艺参数协调各设备之间的供需关系，并利用这些数据纠正设备工作中的偏差从而保证水处理质量。节省能耗及日常运行费用，整个自控系统使所有的水处理设备均运行于优化的工况下，因此日常运行费用也最为节省。运行安全可靠。控制系统的实时监控便于事故发现的隐患，确保安全供水。节省劳力，减轻工人劳动强度。5.2设计方案在废水处理工程设置由可编程序控制器(PLC)及自动化仪表组成的检测控制系统现场控制站，可对废水处理各个单元进行分散控制。控制方式设计为：就地手动控制、自动控制，两种方式的控制级别。5.3设计选型5.3.1自动化仪表选用高精度、高稳定性、免维护或低维护量的的数字式、智能化现场总线仪表。现场转换器一般都选配带数字显示的现场安装型。5.3.2可编程序控制器(PLC)选用模块化的分布式控制系统，且支持符合国际标准的现场总线协议。各个输入模块全部为隔离型，输出模块均有隔离保护，模拟信号的分辨率不小于12位。各种模块可带电插拔。5.3.3控制系统本控制系统中，程序的任务主要是针对吹脱系统、固液分离系统、CAST反应器、加药装置的程序控制及其它水泵与液位的联锁。控制系统中的PLC根据工艺运行要求，以完成以下控制功能：（1）吹脱系统自动进水、循环、出水等（2）氨气吸收系统自动运行，吸收液循环（3）热交换器的启动、停止等（4）压滤机自动运行、输料等（5）加药装置的启动、停运及断液保护等（6）水泵与水箱液位的联锁等（7）CAST反应器自动进水、运行、排水、进水切换等6.电气设计6.1设计依据电气设计按照国家有关电气专业设计规范及标准进行。6.2用电负荷计算序号设备名称型号工作数量安装数量单机功率(KW)运行功率(KW)装机功率(KW)备注1潜污泵2m3110.370.370.742吹脱系统循环泵1m3120.750.750.75一用一备3吸收液循环泵1m3111515154气动隔膜泵3m3/h110.550.550.555气动隔膜泵15m3/h110.750.750.756污泥回流泵6m3/h220.551.11.17污泥增压泵3m3/h110.550.550.559鼓风机125510一用一备10加药泵等1111控制元件2212总计27.8233.19回用水处理设备用电负荷统计预算如表6.1所示。表6.1处理设备用电负荷统计表6.3供配电和电气设计6.3.1系统供电：380V，50Hz，三相五线制6.3.2电动机启动方式：由于该系统涉及的电机功率均不大于15KW，故电机均为直接起动。6.3.3电动机的控制方式：重要的工艺设备拖动电动机采用就地机旁控制、MCC控制、和PLC远程控制，即三点控制。在机旁设置就地控制箱，在控制箱面板设有开机、停机按钮，运行、停机及事故指示灯，急停按钮。在低压马达控制中心MCC上设有控制方式选择开关(就地、MCC、PLC控制)，开机、停机按钮，指示灯及电源表。6.3.4.照明与检修网络（业主自备，仅供参考）：照明与检修采用280/220V三相四线制系统，室内照明光源采用白炽灯和萤光灯。厂区道路照明采用光电控制，光源采用高压钠灯及庭院灯。特别潮湿的厂所照明电源采用36V或12V。变电所设事故照明，事故照明采用应急灯。6.3.5.电缆敷设：在建筑物内采用电缆沟及电缆桥架敷设，在厂区采用电缆沟，直埋及电缆桥架敷设。电缆直埋敷设采用金属凯装，电缆在电缆沟及桥架内敷设采用非凯装。配置防止电缆火灾蔓延措施。7．环境保护在我国，环境保护已作为一项基本国策加以贯彻，受到了全社会和各级政府的重视。污水处理工艺流程本身就是一项重要的环境保护项目，但它在处理过程中，也要有“三废”排出，虽然数量不大，但也不容忽视，为此本工程设计中采取了以下主要措施。7.1气味污水处理车间内由于有许多敞开工作的构筑物，因此污水污泥气味散发也是无法避免的，限于目前的经济条件和技术标准，尚不可能对厂内的气味进行处理，建议解决的办法是设置防护绿化隔离带，将主要污染源进行隔离。处理厂中主要气味污染源为污泥泵房及污泥区。设计时应将这部分布置在下风向，再加上在其周围广种花草树木，既美化环境，又可防止臭味扩散，以上措施都能有效地减缓气味对周围环境的影响。7.2噪声污水处理工艺中噪声的主要来源是泵房和鼓风机房，设计时采用减振消音隔音等措施加以解决。7.3固体废弃物污水处理流程中格栅、一体罐、CAST反应器有废弃物产生，在设计时已将这几部分废弃物分别进行处置，然后统一外运，因而避免了对周围环境的污染。同时在设计及运行管理中尽量做到废弃物不落地，而直接进入弃物箱或直接装车外运，避免造成废弃物落地后的二次污染，污染物外运时采用半封闭自卸车，送到垃圾卫生填埋场进行处置。8．安全卫生、防火和节能8.1安全卫生8.1.1安全为保证生产安全运行，设计采取如下措施：（1）各生产性构筑物均设有便于行走的操作平台、走道板、安全护栏和扶手；（2）各种用电设备均按国家标准接零接地保护；（3）电器设备的布置注意留有足够的安全操作距离；8.1.2（1）水处理车间的设计中，应符合《工业企业设计卫生标准》等有关规定，对含有有害气体的单元应考虑风向和排除措施；（2）建筑物的设计要考虑给排水、通风、采光照明等卫生要求。8.2防火（1）本项目中的所有建构筑物均按二级耐火等级设计，其墙、柱、梁、楼板、楼梯等均