阳江铝业铝业公司铝材废水处理站设计方案

1 阳江铝业铝业公司铝材废水处理站设计方案 一、概述 铝工业是国民经济发展的重要基础原材料产业 。自改革开放以来，经过几十年的努力， 我国已成为 世界铝 生产、消费大国 ，同时也已发展成为全球最大的铝型材生产加工国。然而，数据表明随着交通运输业、建筑业、房地产业、食品包装业、家电和电子等行业持续快速健康的发展，我国铝合金型材市场需求空间仍非常巨大，市场前景十分广阔。广东省是我国经济发展最为迅速的地区之一，同时也是中国铝型材加工、制造和消费的大省，但其铝型材产品的供需矛盾也尤为突出。 据此，阳江铝业铝业有限公司拟选址于阳 江市江明县横山镇荔洞村规划建设一致力于生产各类型铝型材产品的铝型材生产加工企业。项目场址坐拥两广高速公路荔洞出口，与贵广快速公路站场隔江相望，地理位置十分优越；项目总投资额约为 9828 万元，规划总占地面积 140000中建筑面积 60000要建设内容包括厂房、宿舍、食堂等 ； 产品类型主要为牌号为 6063、 6061 的铝合金型材，生产规模为 10 万吨 /a；主要生产设备有熔铸炉、挤压机、时效炉、固化炉、烘干炉等 。 本项目对生产废水进行分类处理，并实行中水回用， 工业用水总重复利用率为 废水处理后中 水回用率为 大于 60%。 2 进行回用的生产废水类型主要是前处理废水、氧化废水、纯水清洗废水、车间设备清洗废水，属于酸碱废水。酸碱废水在车间分别进行预处理并回用大部分后，其余 处理达标排放。着色封孔的 含镍废水、粉末喷涂前处理的含铬废水在 车间内 分别 经 预 处理后， 全部进行中水回用。 受该公司委托，北京市哈哈环境保护技术有限公司承担本次 生产废水处理站设计 方案的设计工作。 通过多次现场勘测、调查及收集资料，并就该工程中的主要经济技术问题，同当地有关部门及工程技术人员进行反复研究，经过全面的技术经济分析比较后，编制完成 了本工程 设计方案 。 （一）设计原则 1、 执行有关环保规定，确保工艺流程合理，处理后水质达到国家和地方有关污水环保排放标准； 2、 采用高效节能、简便易行的工艺技术，确保污水处理的效果； 3、 选用先进、优质、优价的专用设备，把本工程建设成一个采用新产品、新技术的优秀示范工程； 4、 优化工艺流程，减少工程投资，节约日常运行费用及污泥处理费用； 5、 采用国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修管理简便的污水处理专用设备； 6、 采用可靠的控制系统，做到技术可靠，经济合理； 3 7、 因地制宜，在现有的场地上建设一 座外形美观，与周围建筑物相协调的污水处理站。 （二）设计依据 1、中华人民共和国环境保护法 2、污水综合排水标准（ 3、水污染物排放限值标准（ 6 4、 铝工业发展循环经济环境保护导则， 5、铝合金建筑型材阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆工艺技术规范， 23612 6、建筑单位提供的相关资料 7、有关设计规范 （三）设计水量 根据阳江铝业铝业有限公司提供的资料进行分析，该公司生产废水处理站建设规模按日处理 总水量为 2310 m3/中氧化废水1980 m3/d（包含酸水洗废水 1280 m3/d，碱水洗废水 700 m3/d），含铬废水 200 m3/d，含镍废水 100 m3/d，前处理废水 20 m3/0 m3/d 混合后 30 m3/d。 污水处理系统分两期运行 ， 一期处理水量 1170 m3/d，其中含氧化废水 990 m3/d（包含酸水洗废水 640 m3/d，碱水洗废水 350 m3/d），含铬废水 100 m3/d，含镍废水 50 m3/d，前处理废水 20 m3/d 与生活 4 污水 10 m3/0 m3/d。二期处理水量各为 1140 m3/d，其中含氧化废水 990 m3/d（包含酸水洗废水 640 m3/d，碱水洗废水 350 m3/d），含铬废水 100 m3/d，含镍废水 50 m3/d。 本设计土建按一、二期总处理水量 2310 m/d 设计 ,设备分别按一期 1170 m3/170 m3/d 配置。 （四）设计进水水质 根据建设单位提供相关资料及同类厂排水水质的经验数据，阳江铝业铝业有限公司铝材生产废水水质见表 1 表 1产废水水质 项目 污染物 前处理废 水水质 酸碱废水水质 含镍废水水质 含铬废水水质 200000S 100000000H 4 3- 4 - - - - 10 - - - - 5 - 3 - - 氨氮 20 - - - 石油类 10 - - - 5 氟化物 - - - - （五）治理目标 设计前处理废水、氧化废水经处理后达到广东省地方标准水污染物排放限值标准（ 6的第二时段一级标准， 含镍废水、含铬废水及 70%氧化废水分别达到厂方生产回用水标准后回用 。具体指标见表 1 表 1产废水处理后水质 项目 污染物 前处理、酸碱废水 含镍废水 含铬废水 排放标准 回用标准 回用标准 回用标准 90 45 45 45 60 10 30 30 2 1 - - - - 1 - - - - 1 1 - - 氨氮 10 10 - - 石油类 5 5 - - 6 氟化物 - - - 10 二、工艺选择 （一）废水水质分析 本项目生产废水可分为氧化废水、前处理废水、含镍废水及含铬废水四大类。 1、 酸碱废水：铝型材 表面处理工序 中， 除油 （酸性脱脂） 、抛光、中和（ 出光 ）、 氧化 、电泳 后清洗工序产生酸性废水 ； 碱蚀后清洗 产生碱性 废水 ； 主要来自于表面 前 处理的酸脱脂、 碱蚀、 中和 的 后 续 清洗过程，废水中主要以酸 碱 物质为主， 也含有大量的锌、铜、硅酸与铁等杂质离子，含有机物较少。 2、含镍、含铬废水：铝型材生产工艺的电解着色废水（ 酸性含镍废水 ），粉末喷涂前处理的废水（ 酸性含 铬 废水 ）含有 第一类污染物 镍、铬。 3、前处理废水： 来源于 电泳前及静电粉末喷涂前的 清洗过程，经电泳系统配备的反渗滤处理后清水回用于清洗池中，浓水排进污水处 理站；电泳清洗废水 主要来自于电泳涂漆工序中，这部分废水主要含有机树脂类物质， 废水进入电泳系统配备的 收槽回收废水中的 有机树脂类物质 后，清液全部回用于清洗工艺；车间清洗废 水 水质简单，污染物以 石油类为主 。 7 （二）工艺选择 1、氧化 废水经中和 、加药 沉淀 、过滤和反渗透后，其污染物浓度能达到 铝材表面预处理生产回用水水质指标 ，但为保证产品质量，约有 60%回用于清洗 工序 中 ，同时为防范废水事故排放风险，其余 40%排入厂区污水处理站，与前处理废水一同处理达标后排放。 2、含镍、含铬 废水来自铝型材生产工艺的电解着色废水（ 酸性含镍废水 ），粉末喷涂前处理的废水（ 酸性含 铬 废水 ），含有 第一类污染物 镍、铬。 该废水 经过 中和 、加药 沉淀 、过滤和反渗透后进行中水回用，严禁向荔洞水和绥江排放， 不产生外排废水 。 反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术 ，其原理与超滤原理相同，只是所用的滤膜孔径 仅为 10A 左右 。 由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达 9798%） ，故其出水能达到铝型材回用水标准。浓液则回用于着色槽，待槽液老化时作危废处理。 3、前 处理废水与生活污水混合后具有一定生化性，水质简单，污染物以 石油类为主 。所以先经过隔油隔渣池后进入厌氧 时水质中的 石油类基本达标。同时，因前处理废水水量为酸碱废水 1/100，遂将生化处理后的出水排进酸碱废水调节池一并处理，达标后回用或排放。 8 （三）工艺原理 根据本工程废水水质分折，可确定阳江铝业铝业有限公司废水处理站废水属酸碱及重金属污染的废水，因些工艺选择上我们根据厂区生产特点将废水分成以下四种类型进行处理： 1、氧化废水：处理系统每天运行 20 小时，设计水量为 1980 m3/d，分两期建设，其中一期废水量为 990 m3/d，废水主要来自铝型材氧化工序，在工艺设计上直接采用中和沉淀处理 ,处理机理如下： H+n+M(OH)n 2、含铬废水： 处理系统每天运行 20 小时 ，设计水量为 200 m3/d，分两期建设，其中一期废水量为 100 m3/d，喷涂工序的前工序必须对铝材进行除油和纯化处理，传统的铝材钝化剂是铬酸盐，所以其废水主要含油脂废水和含铬废水（六价铬），其中含油脂废水归入前处理废水部分，该喷涂废水主要是指含铬废水，正常情况下废水的 2 4，工艺设计上采用还原法将废水中的六价格还原成三价铬后进入中和沉淀处理，沉淀后的废水经多介质过滤并经 统处理后淡水回用于清洗工序，浓水回用于该工艺镀槽，不外排。工艺原理如下： 9 22+3+6H)3+3+n+M(OH)n 化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原成三价铬离子，加碱调整值， 使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去，因沉淀污泥含有铬化合物，属危险废物，所以含铬废水处理沉淀污泥需单独进行脱水处理。 3、含镍废水： 处理系统每天运行 20 小时 ，设计水量为 100 m3/d，分两期建设，其中一其废水量为 50 m3/d，正常情况下废水的 4 5，工艺设计上直接采用中和沉淀处理 , 沉淀后的废水经多介质过滤并经 统处理后淡水回用于清洗工序，浓水回用于该工艺镀槽，不外排。处理机理如下： H+n+M(OH)n 4、前处理废水： 处理系统每天运行 20小时 ，设计水量为 20 m3/d，一期为 20 m3/d。主要为脱脂除油工序，该工序会产生含油脂废水，度达 1300,属有机废水，工艺设计上采用厌氧、接触氧化预处理后与酸碱废水一并处理。由于该废水可生化性较差，为了能使 10 系统运行稳定，要求厂方引入 10 m3/d 生活污水作为系统运行的营养源。 前处理废水与生活污水混合后首先经过水解酸化，将废水中的大分子和部分难溶性污染物改变成易生化处理的小分子可溶性污染物，提高废水的 值，从而保证后续的生化好氧处理工艺的顺利进行；同时废水的 除率也可以达到 20%左右。 进入到主体工艺接触氧化池，主要利用微生物对有机污染物的氧化分解能力，去除水中的污染物质，由于废水已经通过了水解酸化工艺，废水的可生化性大大增强，因此通过好氧生化工艺可以将水中的大部分污染物质基本去除； 除率可以在 85 90%以上。 经过以上处理，前处理废水废水的最终出水 以在 90以下。 11 1 （四）工艺流程 本设计采用的工艺流程简图如下： 图 含镍废水工艺图 2 图 含铬废水工艺图 3 图 化废水、前处理废水 工艺图 1 三、设计参数 （一）含镍废水设计水量：一期： h,二期： h, 每天运行 20小时。 1、调节池 2# （ 1） 其主要功能是调节水质水量和 降低废水的温度 ，使后续处理工艺不受水质、水量 和温度 的波动而影响正常工作。 （ 2）废水为酸性，需加碱中和。但加碱后沉淀性能不佳，所以需添加聚丙烯酰胺 （ 加强悬浮物的沉降性 。 （ 3）在废水中分别投加 剂及 剂后，用提升泵抽到沉淀池 2#中沉淀 。 （ 4）实际运营中投加碱和固体聚丙烯酰胺的药剂量，视水质情况，经调试后确定。 池体 容积： 35 子尺寸为： 2 5m 停留时间： t=7h 一期设备：污水提升 泵 ， 流量 3m3/h，扬程 12m， 一用一备。 2、沉淀池 2# （ 1） 其主要功能是 沉淀调节池 2#池中产生的沉淀物。 （ 2）斜管 沉淀池 可以将 细粒子悬浮物沉淀下来， 且沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强 。 （ 3） 排泥系统：本设计选取 泥管从 池面 透入固定在泥斗上，用泵定期抽排污泥 ， 污泥抽至污泥浓缩池。 2 设计水量为 53/h，表面水力负荷取 h 停留时间设为： 淀池表面积： 淀池平面尺寸为 ： LB= 高为 板区上部水深 板高度 冲层高度 计 2 个污泥斗，泥斗深为 沉淀池总高度： H=h1+h2+h3+h4+设计池体大小为： 期设备：污泥泵， 流量 3m3/h，扬程 12m， 一用。 3、污泥浓缩池 2# 其主要功能是 浓缩污水处理中 产生的污泥，以便后续处理。 入污泥 浓缩池的废水含污泥量 10%，废水量为 ： 5m3/h 产生污泥量： Q 泥 =Q10%= 52010%= 10m3/d 池体尺寸为 ： 1 效容积为： 留时间： t =期设备： 气动隔膜泵， 量 016m3/h，扬程 50m，一用。 3 4、膜处理调节池 2# 其主要功能是汇集、储存铬废水的水质水量 ,以保证过滤器处理设备的正常运行。 池体尺寸为： . 3m 池体 有效容 积为： 10停 留时间： t=2h 一期设备 ： 清水泵 ，与过滤器配套。 5、过滤器 2# 6、镍中间水池 其主要功能是汇集、储存铬废水的水质水量 ,以保证 池体尺寸为： 2 5m 池体 有效容 积为： 25停 留时间： t=5h 一期设备： 清水泵 ，与 统配套。 7、 统 反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术 ，其原理与超滤原理相同，只是所用的滤膜孔径 仅为 10 由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、 4 有机物等（去除率高达 9798%） ，故其出水能达到铝型材回用水 标准。浓液则回用于着色槽，待槽液老化时作危废处理。 一期设备：反冲洗 泵 ，与 统配套。 8、镍浓水池 其主要功能是汇集、储存镍浓液水量 ,以保证着色槽回用正常运行。 梯形 池体尺寸为： （ 2m 2 体 有效容 积为： 11停 留时间： t=、回用清水池 2# 其主要功能是 汇集、储存可回用于车间的清洗用水。 池体尺寸为： 2 体 有效容 积为： 15停 留时间： t=3h （二）含铬废水设计水量：一期： 5m/h,二期： 5m/h, 每天运行 20小时 。 1、调节池 1# （ 1） 其主要功能是调节水质水量和 降低废水的温度 ，使后续处理工艺不受水质、水量 和温度 的波动而影响正常工作。 5 池体容积： 65子尺寸为： 2 5m 停留时间： t=期设备：污水提升 泵 ， 流量 h，扬程 17m， 一用一备。 2、反应池 向含铬废水中投加硫酸亚铁，使废水中的六价铬还原成三价铬，降低废水的毒性，然后投碱调整废水 ，使废水中的三价铬以及其它金属离子发生共沉淀现象，在共沉淀过程中，某些金属离子的沉淀性能人得到改善。其反应如下： 还原反应： 6+ 14H+ = 2+ 6+ 7节 的沉淀反应： + 3 H)3 3H)2 + 1/2 + 3子尺寸为： 体容积： 留时间： t=、沉淀池 1# （ 1） 其主要功能是 沉淀反应池中产生的沉淀物。 （ 2）斜管 沉淀池 可以将 细粒子悬浮物沉淀下来， 且沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强 。 （ 3） 排泥系统：本 设计选取 泥管从 池面 透入固定在泥 6 斗上，用泵定期抽排污泥 ， 污泥抽至污泥浓缩池。 设计水量为 103/h，表面水力负荷取 h 停留时间设为： 淀池表面积： 淀池平面尺寸为 ： LB= 高为 板区上部水深 板高度 冲层高度 m 设计 2 个污泥斗，泥斗深为 淀池总高度： H=h1+h2+h3+h4+计池体大小为： 期设备：污泥泵， 流量 h，扬程 17m， 一用一备。 4、污泥浓缩池 1# 其主要功能是 浓缩污水处理中产生的污泥，以便后续处理。 入污泥 浓缩池的废水含污泥量 10%，废水量为 10m3/h 产生污泥量： Q 泥 =Q10%= 102010%= 20m3/d 池体尺寸为 ： 效容积为： 7 停留时间： t =期设备： 气动隔膜泵， 量 016m3/h，扬程 50m，一用。 5、 膜处理调节池 1# 其主要功能是 汇集、储存铬废水的水质水量 ,以保证过滤器处理设备的正常运行。 池体尺寸为： 33. 3m 池体 有效容 积为： 停 留时间： t=期设备： 清水泵 ，与过滤器系统配套。 5、过滤器 1# 6、 铬中间水池 其主要功能是 汇集、储存铬废水的水质水量 ,以保证 池体尺寸为： 2 6m 池体 有效容 积为： 30停 留时间： t=3h 一期设备： 清水泵 ，与 统配套。 7、 统 8 反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜 分离技术 ，其原理与超滤原理相同，只是所用的滤膜孔径 仅为 10 由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达 9798%） ，故其出水能达到铝型材回用水标准。浓液则回用于着色槽，待槽液老化时作危废处理。 一期设备：反冲洗 水泵 ，与 8、铬浓水池 其主要功能是汇集、储存镍浓液水量 ,以保证着色槽回用正常运行。 梯形 池体尺寸为： （ 2 体 有效容 积为： 停 留时间： t=、回用清水 池 1# 其主要功能是 汇集、储存可回用于车间的清洗用水。 池体尺寸为： 2 体 有效容 积为： 29停 留时间： t=三）氧化废水设计水量：一期： 50m/h,二期： 50m/h, 每天运行20小时。 9 1、调节池 3# （ 1） 其主要功能是调节水质水量和 降低废水的温度 ，使后续处理工艺不受水质、水量 和温度 的波动而影响正常工作。 （ 2）废水为酸性，需加碱中和。但加碱后沉淀性能不佳，所以需添加聚丙烯酰胺 （ 加强悬浮物的沉降性 。 （ 3）在废水中分别投加碱药剂及 剂后，用提升 泵抽到沉淀池 2#中沉淀 。 （ 4）实际运营中投加碱和固体聚丙烯酰胺的药剂量，视水质情况，经调试后确定。 池子尺寸为：（ 12 0 5） 5m 池体有效容积： 640留时间： t=期设备：污水提升 泵 ， 3流量 45m3/h，扬程 33m， 一用一备。 2、沉淀池 3# （ 1） 其主要功能是 沉淀调节池 3#池中产生的沉淀物。 （ 2）斜管 沉淀池 可以将 细粒子悬浮物沉淀下来， 且沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强 。 （ 3） 排泥系统：本设计选取 面 透入固定在泥斗上，用泵定期抽排污泥 ， 污泥抽至污泥浓缩池。 设计水量为 1003/h，表面水力负荷取 h 10 停留时间设为： 淀池表面积： 淀池平面尺寸为 ： LB= 17 m 超高为 板区上部水深 板高度 冲层高度 计 4 个污泥斗，泥斗深为 淀池总高度： H=h1+h2+h3+h4+计池体大小为： 17 期设备：污泥 泵 ， 2流量 20m3/h，扬程 31m， 一用。 3、污泥浓缩池 3# 其主要功能是 浓缩污水处理中产生的污泥，以便后续处理。 入污泥 浓缩池的废水含污泥量 10%，废水量为 100m3/h； 产生污泥量： Q 泥 =Q10%= 1002010%= 200m3/d； 池体尺寸为 ： 6 效容积为： 310留时间： t =期设备： 气动隔膜泵， 量 30m3/h，扬程 50m，一用。 4、膜处理调节池 3# 11 其主要功能是 汇集、储 存铬废水的水质水量 ,以保证过滤器处理设备的正常运行。 池体尺寸为： 体 有效容 积为： 125停 留时间： t=期设备： 清水泵 ,与过滤器配套。 5、过滤器 3# 6、氧化废水中间水池 其主要功能是 汇集、储存铬废水的水质水量 ,以保证 池体尺寸为： 3m 池体 有效容 积为： 150停 留时间： t=期设备： 清水泵 ，与 统配套。 7、 统 反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术 ，其原理与超滤原理相同 ，只是所用的滤膜孔径 仅为 10 由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达 9798%） ，故其出水能达到铝型材回用水标准。 12 浓液则回用于着色槽，待槽液老化时作危废处理。 一期设备：反冲洗 水泵 ，与 8、回用清水池 3# 其主要功能是 汇集、储存可回用于车间的清洗用水。 梯形 池体尺寸为： （ 2 体 有效容 积为： 230停 留时间： t=四）前处理废水设计水量：一期： h，每天 运行 20 小时。 1、隔油隔渣池 (1) 其主要功能是 对废水进行隔油隔渣预处理，去除废水中的油类和较大杂质。 (2)同时，隔油隔渣池还起到 调节水质水量和 降低废水的温度 ，使后续处理工艺不受水质、水量 和温度 的波动而影响正常工作。 停留时间： t=10h 池体容积： 15子尺寸为： 2 5m 一期设备：一期设备：污水提升 泵 ， 流量 h，扬程18m， 一用 一备 。 2、厌氧池 （ 1） 其主要功能是使污水产生 水解酸化 反应，初步分解有机污 13 染物，沉淀悬浮物，以利于后 续 的生化处理。 （ 2） 为增加 水解酸化池 的处理效率，在池中加入组合 生化 填料，以保证出水水质。 有机负荷选取 d) 池体 计算 容积： ( 0 m波动系数为 体有效容积为 90留时间： t=60h 超高 料上部的稳定水层深 料层高度 ： 水区高度 取： 氧 池总高度： H= 计池体尺寸为 ： 11 期设备： 池内 共需填料体积为 合填料规格为：150效长度 距 40片丝重 重 线径 、接触氧化池 （ 1） 其主要功能是利用好氧型微生物快速吸附污水中的污染物，微生物利用污染物作为营养物质，在新陈代谢过程中将污染物分解消化，使污水得到净化。 14 （ 2） 接触氧化池在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作 用下，污水中有机污染物得到去除。 有机负荷选取 d) 池体 计算 容积： ( 0 m波动系数为 体有效容积为 54 留时间： t=36h 超高 料上部的稳定水层深 料层高度 ： 水区高度 取： 氧 池总高度： H= 形 池体尺寸 取 为 ： ( 2 气水比： 17： 1 所需空气量： D=7 20=340（ m3/d） 即 D=m3/ 二期设备： 池内 共需填料体积为 触氧化池采用组合填料与弹性填料混挂，组合填料规格为： 150效长度 距 40片丝重 重 线径 15 四 、主要建构筑物一览表 序