废水处理系统讲义

宝钢股份黄石涂镀板有限公司 酸洗冷轧改扩建项目培训资料 25m3/h 酸碱、乳化液废水处理系统 编 制： 苏 富 云 编制时间：2008 年 4 月 2 废水处理系统讲义 1、 了解几个常用的指标的定义: 1） 色度：一般是表征通过感官来观察污水颜色深浅的程度一种 表达方式。通常有两种表述方法：一种是铂钴比色法，是一种适 用于污染程度相对较浅的水质，相对比较精细的测量方法；另一 种是稀释倍数法。其中的稀释倍数法适用于污染较严重的地面水 和工业废水，如二类污水色度的一级标准为 5080、二级标准为 80100。 2） SS 悬浮物：是指不能通过某种特定的过滤器（滤纸或滤膜） 的固体物质。污水中的固体物质包括悬浮固体和溶解固体两类。 悬浮固体指悬浮于水中的固体物质，通常用 SS 表示。悬浮物透 光性差，使水质浑浊，也是衡量水质好坏的一个重要指标，单位 是 mg/L。 3） 化学需氧量 CODcr：指在一定的条件下，采用一定的强氧化 剂处理水样时，用所消耗的氧化剂量来间接测量化学需氧量，它 是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各 种有机物、亚硝酸盐、硫化物和亚铁盐等，但主要是有机物。因 此，COD 又往往做衡量水中有机物含量多少的指标。化学需氧量 越大，说明水体受有机物的污染就越严重。化学需氧量的测定， 目前应用最普遍的酸性 KMnO4氧化法和 K2Cr2O7氧化法。主要是使 用的 K2Cr2O7 氧化法，适用于测定是水样中有机物的总量。 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 3 国家一类地区的水排放标准为 100mg/L，到 2009 年到 2010 年 钢铁行业的排放标准降低到 30mg/L。 4）生化需氧量量 BOD5：在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中 能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量。一般以培养 5 天 作为测定生化需氧量作为标准对待，成为五日生化需氧量。一般地 生活污水的 BOD/COD=0.40.8，对于一定的污水而言， CODBOD 20BOD 5 2、废水处理后的水质品质要求: PH值 69 色度（稀释倍数） 50倍 SS 70mg/l CODcr 70mg/l BOD5 20mg/l 石油类 5mg/l 3、废水系统主要工艺处理流程 1）废水种类： 根据公司水质情况，各个工艺生产机组排放的废水主要有三种： 浓含油乳化液废水、含油碱性废水和酸性废水。其中浓含油乳化液 废水来自轧机间歇排放废水，频次为 80100 吨/4 个月，稀含油乳 化液废水来自轧机地坑泄漏废液；碱性废水主要来自于镀锌和彩涂 生产线的脱脂废液，酸性废水主要来自于酸洗线和酸再生所产生的 废液等。 4 2）主要废水成分及设计依据： 1） 、含酸废水 项目 水量 （m3/h） HCl(g/l) Fe2+(g/l) 一期酸废水 5.5 15 4.18 设计值 10 15 9 2） 、含油碱废水 水量 油 SS T-Fe NaOH COD 温度 项目 (m3/h) (g/l) (mg/l) (mg/l) (g/l) (g/l) Co 浓碱废水 1.57+3 3.517 117 60-300 5 30 80 稀碱废水 4.22 2.836 97 6-300 0.600 9.013 80 设计值 13 2.1 110 180 1.27 6.6 80 3、含油乳化液废水 水量 油 SS Fe 粉 COD 温度 项目 (m3/h) (g/l) (g/l) (g/l) （g/L ） 含油乳化液 废水（一期） 2 10.21 0.39 0.18 30.62 常温 含油乳化液 8.22 0.43 0.21 24.65 25 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 5 废水（一期） 设计值 2 10.21 0.43 0.21 30.62 25 3）处理工艺的确定 对于上述三种废水成分和排放特点，在选择处理工艺流程时， 首先考虑以废治废的原则，即用含酸废水和含碱废水综合治理，减 少中和处理、混凝处理所需要投加的石灰等辅助药剂，从而减少了 产生污泥饼的发生量；再则坚持采用新材料、新工艺实现重点难点 问题重点突破原则，例如对于乳化液处理则采取无机陶瓷膜超滤工 艺，然后进一步进行生化+MBR 膜生物反应器工艺，实现乳化液的 COD 值减低到 70mg/l 以下。 设计各类废水处理的核心工艺为： 酸性+碱性废水-反应中和-混凝工艺-斜板沉淀工艺 +核桃壳过滤工艺-排放 乳化液废水-陶瓷膜过滤工艺-生化处理+MBR 生物膜工艺 4、工艺描述 为了更清楚地描述该废水处理系统的所有过程，处理系统将分 为如下部分并逐一进行介绍： 1. 酸碱废水综合处理系统 2. 浓碱油废水、含油乳化液废水预处理系统 3. 废水生化处理系统 4. 污泥处理系统 6 5. 药剂投加系统 第一：酸碱废水综合处理系统 本系统处理含碱废水水量为一期 5m3/h，二期 8m3/h，共 13m3/h，含酸废水 10m3/h，本系统综合废水处理水量为 23m3/h，其 中，一期为 15m3/h，以含酸废水为主。 本处理系统的目的是收集从生产线排放的含酸、碱废水，酸碱 废水混合中和均衡收集大部分的游离油，并去除大部分的悬浮物、 油。该类型废水的 COD 值主要是由油和 SS 引起的。因此，整个处理 系统的设计即基于通过减少油和 SS 量，从而达到 COD 得到降低。 具体包括以下步骤： 1. 浓碱水的撇油及酸碱水量混合调节 2. 两级中和反应和混凝反应 3. 斜板澄清单元（预留气浮设备工位） 4. 中间水池 2 5. 核桃壳过滤单元 单元 1：酸碱废水的混合中和调节 来自生产线的含酸、连续排放的碱废水进入含酸废水调节池进 行均衡，在含酸废水调节池中混合中和，并为后续连续废水处理提 供恒定流量的废水；同时在该池中设有空气穿孔管曝气搅拌，用于 将废水中的 Fe2+氧化成 Fe3+。两座调节池总容积 200 m3，在进水流 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 7 量 23m3/h 下可提供停留时间为 6-10hr。 H+OH-H2O 为减轻间歇排放的含碱废水对系统的冲击，设置了能接受两次 间歇排放含碱废水贮存池，同时设提升泵两台主要用于将贮存的废 水定量投加到酸碱废水处理系统中或乳化液废水处理系统；浓碱废 水调节池还有隔油功能，并在其中设置有空气气浮和撇油设备，将 破乳后的油水进行分离，分离出来的油由设于池上的撇油器实施收 集。 单元 2：两级反应 一级和二级反应槽均用作酸碱综合废水的化学反应，通过鼓风 搅拌氧化。主要有中和、破乳、氧化、混凝等。碱性中和剂采用石 灰，破乳剂根据试验选定。反应槽内通过设置 pH 仪表自动控制石灰 的投加量，以确保达到混凝前合适的 PH 值，一般推荐为 89 左右。 Fe2+2OH-=Fe(OH)2 Zn2+2OH-=Zn(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 单元 3：混凝和斜板沉淀单元 两级反应槽出水首先流入混凝反应池，在池中通过手动控制投 加混凝剂和助凝剂量,池内设空气穿孔管搅拌。混凝剂和高分子助凝 8 剂投加在本池中，混凝剂主要通过反应产生 Al(OH)3来网捕悬浮固 体以及少量油份，高分子絮凝剂可帮助废水中悬浮固体的混凝和絮 凝反应。废水通过混凝反应池重力流入斜板沉淀池在此进行固液分 离，清水部分进入后续中间水池 2，底部的污泥通过污泥泵送入污 泥浓缩池。 Al3+H2O=Al(OH)3+H+ 单元 4：中间水池 2 设置中间水池 2 主要是用于收集斜板沉淀池单元出水和生化处 理的部分出水，同时还具有 PH 值的回调作用，通过 pH 仪表来自动 控制酸的投加量，确保废水 PH 值的达标排放。池内搅拌主要是使用 空气穿孔管输送压缩空气完成；最后作为用于去除少量油份和 SS 的 核桃壳过滤器提供蓄能。 单元 5：核桃壳过滤系统 核桃壳过滤器主要用于将废水中残留的油份以及悬浮物去除掉。 本机组共设直径 1600mm 过滤器两台，过滤速度为 15m/h，单台处理 水量为 15m3/h。过滤器采用核桃壳作为过滤介质，该介质对于去除 SS 和油渣特别有效，可去除直径小于 2m 的颗粒物。系统清洗所 需要的水源主要来自过滤后回用水；后续回用清水池的提升泵兼作 此处的反冲洗泵。 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 9 第二：浓碱油废水、含油乳化液废水预处理系统 含油乳化液废水预处理系统的目的是为了去除该废水中含油的 大部分游离油和乳化油，以及一大部分悬浮固体。该废水中的 COD 值主要是来自于油等有机物和悬浮物。因此该系统正是基于以上的 前提进行设计。本系统设计流量 2m3/h。 含油乳化液废水预处理系统分为如下步骤： 1. 流量均衡、加酸破乳、撇油和污泥收集 2. 纸带过滤 3. 陶瓷超滤循环进料池 4. 陶瓷超滤 5. 陶瓷超滤系统的清洗 6. 油分离 7. 废油收集和排放 每个步骤地详细描述如下： 单元 1 水量均衡、撇油和污泥收集 乳化液调节池设置的目的主要是为了去除浮油、残留的沉淀物 并提供后续处理的均衡水流。并在间歇排放的浓乳化液调节池的前 端还设置了酸化破乳池，在破乳池中通过投加酸和空气搅拌来进行 破乳（破乳池中酸的投加采用人工控制） ，使得大油径颗粒得以油水 分离去除；在该乳化液废水调节池的总停留时间为 50hr，充分考虑 10 车间大量间歇排放的浓乳化液废水或浓碱油废水的调节储存作；同 时，这样的停留时间保证了调节池表面浮油的撇除以及悬浮物的充 分沉淀。池内设蒸汽盘管，用于将废水温度维持在 60左右，目的 是为了保证陶瓷膜要求的最佳操作温度。 浓乳化液调节池中还安装了转鼓撇油器 ，该撇油器的特点是不 论调节池中液位的上下波动，都能有效去除浮油而且带出的水非常 少。 乳化液调节池提升泵采用一用一备制式，泵的运行与否主要由 超滤进料池的液位变送器及调节池内设有的液位计进行联控；池内 的污泥配备了污泥泵和及压缩空气，来保证调节池内的污泥和铁粉 不会出现堆积现象。 为贮存间歇排放的含油乳化液废水，另设有一座容量为 100m3 的贮存池，并设有提升泵用于将贮存的含油乳化液废水输送到含油 乳化液废水处理系统进行处理。 贮存池提升泵由贮存池内设的液位计控制，高开低停。 单元 2：纸带过滤机 带有磁性的纸带过滤机主要用于去除废水中油和悬浮固体，同 时还可吸附废水中的铁粉。纸带为无纺布。 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 11 单元 3：超滤循环进料池 纸带过滤机出水重力流到超滤进料池中储存，超滤进料池的有 效容积为处理水量的 10 倍，以减小该池中浓度的变化幅度。 当超滤系统正常运行时，超滤进料池保持充满，通过液位变送 器来控制调节池提升泵运行与否，确保超滤进料池保持充满；同时 在该池内还设置有蒸汽盘管，并设有温度探头调节该池水温大到 60左右。在此温度下，利于超滤膜对油和水进行分离。 通过超滤装置后的废水得以浓缩，浓缩到一定浓度后，废水溢 流至油分离池需要再进一步进行破乳，最终用废油泵将废油输送至 废油贮存池进行回收利用，而分离出来的废水排回分配池。 单元 4：陶瓷超滤装置 本系统设置了一套处理能力为 2m3/hr 的超滤装置，该超滤组包 括一台进料泵、一台循环泵和 6 个陶瓷超滤膜组件一套，其中 6 个 组件按两串三并方案布置，每个超滤膜组件包含孔径 50nm 的超滤膜 管 19 支，超滤膜设计通量为 50L/h.m2。为防止其中介质的腐蚀， 陶瓷膜超滤系统的膜壳、机架和管道等均为不锈钢 304 制造，而排 放部分（对温度要求不高的部分）材质为 PVC。超滤组配有自动控 制阀用于过滤、清洗的转换，机组还含有压力表、流量计来检测设 备的运行和清洗情况。超滤组通过一个控制面板来监控超滤的运行 和清洗。 12 单元 5：陶瓷超滤系统的清洗 超滤装置经过一段时间的运行后，陶瓷膜管会被各种有机物、 无机物堵塞，导致通量下降。为恢复陶瓷膜的通量，需要对陶瓷膜 进行必要的化学清洗，清洗装置包括不锈钢制造的药剂冲洗槽 2 个 及热水清洗槽 1 个。其中超滤清洗装置清洗用热水和配药水均选用 电导率小于 0.5 的脱盐水，主要原因是使用脱盐水可以确保在清洗 过程中提供最佳的清洗效果，它能够从陶瓷滤膜上去除钙或镁，并 且减少清洗剂的用量。 为减少清洗剂的用量，清洗陶瓷膜后的清洗液排回各自的清洗 槽而循环利用，当清洗液失效后再集中排放至含酸、碱废水调节池 中，同酸碱废水一并处理。 当污染较严重，需要脱脂剂清洗时，可在热水冲洗槽中投加脱 脂剂进行清洗。 单元 6：油分离池 油分离池主要用于接受从超滤循环进料池流过来的浓缩含油废 水。一旦超滤进料池内油的达到一定浓度，通过泵将部分浓缩的含 油废水输送至油分离池，由操作人员根据超滤的运行清洗周期等情 况，人为控制废油的排放；在油分离池中通过加酸降低废油池的 pH 并搅拌，使油能够浮至池子表面与水分离，最后可以开启油分离池 废水泵将废油送至废油贮存池，底部废水则送至含油乳化液废水调 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 13 节池前端的破乳池。 单元 7：废油收集和排放 废油贮存池是含油乳化液废水处理系统中分离出来的废油的最 终收集池。该池设计贮存 10 日的废油量。当废油贮存池内的废油达 到一定的量后，将该池中的废油排至小油桶外运最终处置。池内设 蒸汽盘管，在必要时可手动通蒸汽加热废油，以免冬季时槽内储存 的废油结块。 第三：废水生化处理系统 本系统用于含油乳化液废水超滤后液体的有机物降解过程，设 计规模 Q2m3/h，处理 COD 值小于 2000mg/L。 两系统均含以下几部分： 1. 中间水池 2. 冷却塔 3. 缺氧生化处理 4. 好氧生化处理 单元 1：中间水池 1 中间水池 1 的作用主要是进入生化处理前的 pH 值整定作用。废 水该池中池停留时间为 30min 左右，且池内设有搅拌装置和设吸油 毡。 14 单元 2：冷却塔 冷却塔的目的是将进入生化系统的废水的温度降低至不影响生 化处理的程度。本系统采用一台冷却塔将水温从 60降到 35以下。 冷却后的水通过自流进入缺氧生化处理池中。 单元 3：缺氧生化处理系统 缺氧池的作用是水解酸化，降解 COD，同时改变原污水的可生 化性，提高 B/C。厌氧生物处理过程可分为水解阶段、酸化阶段、 酸衰退阶段和产甲烷阶段，通常所说的水解酸化工艺就是将厌氧反 应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段。水解酸化菌包括兼 性厌氧菌群和专性厌氧菌群，种类很多，这些菌群世代时间短，增 殖快，代谢有机物能力强，它们能将不溶性、大分子的有机物水解 酸化降解为可溶性、小分子有机物。本工程生化处理的废水中含有 生物难降解的有机物，这些物质在酸化水解过程中也可得到降解， 生成在好氧生化过程中可生化降解的有机物。 缺氧池由池体、填料、曝气搅拌系统三部分组成。采用钢筋混 凝土池体，池内设置弹性立体填料，用作缺氧微生物生长的载体。 根据有机物的性质及含量，本系统停留时间为 15hr。 池体采用隔板推流式运行，水在池中上下折流运动，避免了水 的短路。 其主要特点为： 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 15 填料的表面积大，池内单位容积的生物固体量大大高于活性污 泥法。因此可以具有较高的容积负荷。池内生物量多，水流属完全 混合型，因此对水质、水量的骤变有较强的适应能力。 填料：采用组合填料，填料架采用固定式填料架，在适当位置 设人孔及通道以方便检修。 曝气管：设于缺氧池下部，采用穿孔管，调试期间使用。 为改善废水的可生化性及增加营养，系统中适当投加部分生活 污水。 单元 4：MBR 生物反应处理系统 专题介绍。 第五：污泥处理系统 污泥处理系统的目的是将整个废水处理系统产生的污泥浓缩脱 水，并使泥饼的含固率达到一定值。污泥处理系统包括污泥浓缩池、 污泥进料泵、污泥脱水机系统、污泥贮存。 单元 1：污泥浓缩池 浓缩池收集来自综合废水处理系统的斜板沉淀池、生化系统斜 板沉淀池、含油乳化液废水调节池排出的污泥。所有的污泥进入污 泥浓缩池进行储存和浓缩然后再进行脱水。 16 污泥浓缩池内发生泥水相的分离。必要时可加入石灰进行污泥 调理，浓缩池内设压缩空气管。最后通过污泥泵输送该经过浓缩的 污泥到污泥脱水机进行脱水。 单元 2：污泥脱水机 污泥脱水机采用厢式脱水机。脱水后的污泥含水率为 70。每 台脱水机分别配带液压站。 污泥脱水机过滤出来的滤液直接通过重力流至酸碱综合废水调 节池待进一步处理。 单元 3：污泥贮存 脱水后的干泥排入污泥贮存斗，定期外运处理。污泥贮存 斗设有液压开关阀。 第六：药剂投加系统 该处理工艺中使用的化学药剂有的以液体或固体粉末的形式送 到现场，本节对以下药剂加药系统进行说明： 1. 酸加药系统 2. 氢氧化钠加药系统 3. 石灰加药系统 4. PAC 加药系统 宝钢股份黄石涂镀板有限公司废水处理系统讲义 . . 17 5. PAM 加药系统 以下对各部分进行详细说明。 单元 1：酸加药系统 盐酸加药系统用于向酸碱综合废水处理系统投加酸，用于调 pH 等。该系统包括稀释槽 1 个（配液位开关、搅拌机） ，用于稀释 酸，设加药泵 1 台。 含油乳化液废水处理系统破乳时 pH