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山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 山西山西 XXXXXX 开发有限公司开发有限公司 生产废水处理工程设计方案生产废水处理工程设计方案 说说 明明 书书 山西山西 XXXXXX 设计有限公司设计有限公司 二零一四年七月二零一四年七月 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 山西山西 XXXXXX 技术开发有限公司技术开发有限公司 生产废水处理工程设计方案生产废水处理工程设计方案 说说 明明 书书 编制人：编制人： 工工 艺艺: : 设设 备备: : 土土 建建: : 预预 算算: : 审核人审核人: : 审批人审批人: : 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 目目 录录 1 .概述概述 .6 1.1 工程概况.6 1.2 设计原则.7 1.3 设计依据.9 1.4 设计范围.11 1.5 设计指标.11 2 .工艺的选择与确定工艺的选择与确定 .14 2.1 工艺选择的原则.14 2.2 工艺选择.14 2.3 一般清洗废水的处理.20 2.4 含镍废水处理.23 2.5 含铬废水的处理.26 2.5 污染物总去除效果分析.30 3 .工艺特点工艺特点 .31 3.1 化学法处理技术.31 3.2 污泥回流技术.31 3.3 二级反应、沉淀工艺.32 3.4 微电解处理技术.33 3.5 吸附过滤法34 4.主体设计主体设计 35 4.1 一般清洗废水处理系统.35 4.2 含镍废水处理系统.38 4.3 含铬废水处理系统.41 4.4 加药系统.44 5 .电气设计电气设计 .48 5.1 设计依据.48 5.2 设计范围.48 5.3 供电电源要求.48 5.4 电器控制.48 5.5 用电负荷表.49 6 .其他设计其他设计 .50 6.1 结构设计.50 6.2 给水设计.50 6.3 排水设计.50 6.4 采暖通风设计.51 6.5 消防、卫生设计.51 6.6 安全设计.51 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 7 .主要建（构）筑物及设备主要建（构）筑物及设备 .52 7.1 主要建（构）筑物一览表.52 7.2 主要设备一览表.53 8 .管理运行及工程进度管理运行及工程进度 .57 8.1 管理运行.57 8.2 劳动定员.57 8.3 工程进度计划.57 9 .工程投资预算工程投资预算 .59 9.1 编制依据.59 9.2 工程投资预算表.59 9.3 工程总投资.62 10 .工程经济评价工程经济评价 .63 10.1 分析依据.63 10.2 运行费用分析.63 10.3 主要经济指标.64 11. 工程说明工程说明 65 12 近几年部分工程业绩近几年部分工程业绩 .66 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 1 .概述概述 1.1 工程概况工程概况 山西 XXX 开发有限公司是国家科技部认定的专业从事锂离子电 池正极材料研发、生产和销售的国家重点高新技术企业，公司坐落 于山西省孝义市梧桐工业园区，占地面积 91384.6 平方米，是项目 总投资 2.9 亿元，项目分两期建设，其中一期建设规模为 400 吨/年 磷酸铁锂和 400 吨/年三元材料；两期工程全部完工后，将形成年产 3200 吨磷酸铁锂、800 吨/年三元材料、200 吨 5V 镍锰酸锂、200 富 锂锰基、800 吨钴酸锂和 800 锰酸锂的生产规模，属于新建项目， 目前一期工程正在抓紧施工过程中。 项目建成投产后，在生产制造过程中，产生和排放大量的废水， 废水中主要含有镍、锰、铁、钴等金属离子和硫酸钠、硝酸铵、硫 酸铵等无机物，若不对其进行有效治理，将会对区域自然环境和人 类生态系统造成永久性难以恢复的破坏，严重影响人类的生存和发 展；上一世纪五十年代发生在日本著名的水俣病事件和痛痛病事件 这两起环境污染事故，就是由于工厂生产排放废水中含有重金属物 质污染造成的，由此引起了各国政府对含重金属物质废水的污染问 题重视，并加大了控制和治理的力度，我国政府在环境保护法、大 气污染防治法、水污染防治法等中都有明确规定和要求，并在污水 综合排放标准中将重金属物质作为一类控制指标，严格控制其排放 浓度。贵司领导高度重视环境保护工作，本着发展与环境并重的原 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 则，从落实科学发展观，实施可持续发展战略的角度出发，决定在 工厂建设的同时，对将来生产产生和排放的废水进行治理，以落实 国家环保三同时政策，实现经济效益和环保效益及社会效益协调发 展。 受贵司委托我们在和企业领导及技术人员进行讨论的同时，还 对同类产品的生产技术、工艺、排污状况、治理情况等考察调研的 基础上，根据建设方提供的废水水质水量和处理要求，借鉴国内外 成熟、稳定的废水处理技术，结合我们多年环保工程设计施工的经 验，本着保证处理后出水稳定达标排放和投资省、便于操作、管理 维护简单的总则，经过充分的治理技术调查、工艺路线论证，严谨 的治理效果分析、投资和运行费用的比较后，提出了如下生产废水 处理技术方案，不妥之处，敬请指正。 1.2 设计原则设计原则 1.2.1 认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策 ,遵守国家有 关法规、规范、标准；确保出水指标达到国家及地方有关污染物 排放标准。 1.2.2 根据废水水质和处理要求 ,选择技术成熟、工艺完善、处理 效果好、运行稳定的处理方法和技术，在 确保整套工艺长期稳定 运行和满足处理要求的前提下 , 力求做到减占地少、 投资少、运 行费用低、操作便捷、管理维护容易。 1.2.3 整套工艺结构紧凑、布置合理，各处理构筑物尽量共用池壁， 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 减少土建造价，降低工程投资。 1.2.4 处理系统的布置尽量利用水工构筑物的位置高差，使污水在 重力流的作用下进入后续处理单元，减少泵的提升，达到节省投资 和能耗、降低运行成本的目的。 1.2.5 考虑生产排放废水水质水量的不稳定性、对污水处理设施 冲击性强这一特点 ,在工艺设计和运行上留有一定的调节余地和 灵活性,以适应水质水量的变化。 1.2.6 配套设备的选择科学合理，既遵循高效节能的原则，又确保 设备在最佳工况点运行，延长设备的使用寿命，减少损坏几率，降 低运行和维护费用。 1.2.7 污水处理设施能够适应当地的气候、气象条件。 1.2.8 废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观,实现 功能分区,方便运行管理。 1.2.9 在工程设计和设备选型中 ,充分运用节能减排技术 ,降低能 耗,实现低碳绿色处理工艺。 1.2.10 废水处理站的建筑风格和生产车间的建筑风格和谐统一， 但布局分明、错落有致。 1.2.11.根据工厂分期建设的思路，污水处理站总体规划和调节池 设置按全部建成考虑，后续处理设施也分两期配套建设; 1.3 设计依据设计依据 1.3.1 企业提供生产工艺、技术、规模、产品品种等相关数据、资 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 料和污水排放状况及治理要求。 1.3.2 相关的法律法规、方针政策： 中华人民共和国环境保护法 ； 中华人民共和国水污染防治法 ； 建设项目环境保护管理条例 化工建设项目环境保护设计规定 建设项目环境保护设计规定 国务院关于环境保护若干问题的决定 中国环境保护技术政策 化工建设项目环境保护管理若干规定 化工建设项目可行性研究报告内容及深度的规定 关于防治水污染技术政策的规定 国家、山西省、吕梁市、孝义市有关环保法规、制度等； 1.3.3 设计标准和规范 污水综合排放标准GB 8978-1996 恶臭污染物排放标准GB 14554-93 室外排水设计规范GB 500142006 给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069-2002 给水排水工程管道结构设计规范GB 503322002 泵站设计规范GB/T 50265-97 电气设计规程规范GBJ 54-83 混凝土结构设计规范GB 500102002 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 建筑地基基础设计规范GB 500072002 砌体结构设计规范GB 500032001 城市污水处理厂运行、维护及其安全规程 （CJJ60-94） 水处理设备制造技术条件 （ZBJ98003-87） 污水混凝与絮凝处理工艺技术规范 （征求意见稿） 电镀废水治理工程技术规范 （征求意见稿） 污水过滤处理工艺技术规范 （征求意见稿） 环境工程设计手册 （修订版） 污水排入城市下水道水质标准 （CJ3082-1999） 环境工程技术规范制定导则 国家计委、建设部关于发布工程勘察设计收费管理规定的通 知计价格（2002）10 号 工程勘察设计收费管理规定 1.3.4 其它参考资料： 环境工程手册(水污染防治卷) 张自杰主编 化工环境保护设计手册(化工部环境保护设计技术中心站编) 化工出版社出版 三废处理工程技术手册(废水卷) 北京市环境科学研究院主编 水处理工程手册唐受印、戴友之主编 环保设备设计手册(水污染控制设备) 周兴求等编 废水处理过程及设备来关根主编 全国市政工程投资估算编制办法 （2007） 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 环境工程技术经济和造价管理周律编著 环保设备材料手册(第二版) 王绍文、杨景玲主编 环保工程标准手册(美) R.A.科比特主编 1.4 设计范围设计范围 1.4.1 污水处理及污泥处理工艺流程设计； 1.4.2 污水及污泥处理土建工程设计和施工； 1.4.3 标准设备的选型和安装，非标设备的设计、制造和安装； 1.4.4 污水处理工程界区外 1 米内的污水管线、污泥管线和给水管 线的设计、电器线路设计及通风设计。 1.5 设计设计指标指标 1.5.1 设计规模设计规模 根据工厂提供的资料：企业全部建成投产后产生和排放污水量 总量约为 117.43m3/d，其中：一期工程建成投产后产生和排放污水 量约为 15.33m3/d， ；由于生产排水来源于多个工序，加之批量生产 的特点，造成排水水质水量不稳定，在工程设计中应选取一定的安 全系数，确保污水处理系统再来水冲击的情况下，仍然能够稳定达 标排放；但安全系数取大了，又造成投资的浪费，根据我们的经验， 一般取系数安全为 1.15，则本设计污水处理站整体处理规模和调节 池处理量按 130m3/d 和一期工程污水处理规模按 18m3/d，运行方式 按 24 小时考虑，即一期工程调节池后设施的污水处理能力为 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 0.75m3/h。 1.5.2 设计进水水质设计进水水质 根据企业提供的资料：生产产生和排放废水水质指标如下表1- 1，经过计算一期工程废水水质指标如下表1-2，工程全部完工后废水 水质指标如下表1-3，设计时考虑工程的安全系数为 1.15，以此作为 污水处理站各自进水水质设计依据。 表表1-1 1-1： ：污水成分表污水成分表 正极材料项目正极材料项目废水主要成分废水主要成分废液浓度废液浓度日产废水量日产废水量 磷酸铁锂NH4NO3、铁NH4NO3：1mol/L 一期 400t 日产废水量：5.33m 全部投产 3200t 日产废水废量:46.73m3 5V 镍锰酸锂Na2SO4、镍、 锰 Na2SO4:1mol/L 重金属离子 10ppm 全部 200t 日产废水量：5.2m3 富锂锰基Na2SO4、锰 Na2SO4:1mol/L 重金属离子 10ppm 全部 200t 日产废水量：4.5m3 钴酸锂Na2SO4、钴 Na2SO4:1mol/L 重金属离子 10ppm 全部 800t 日产废水量：20m3 锰酸锂Na2SO4、锰 Na2SO4:1mol/L 重金属离子 10ppm 全部 800t 日产废水量：21m3 三元材料 Na2SO4、镍、 钴、锰 Na2SO4:1mol/L (NH4)2SO4:1mol/L 重金属离子 10ppm 一期 400t 日产废水量：10m3 全部投产 800t 日产废水废量:20m3 表表1-2 1-2：一期工程废水水质指标 ：一期工程废水水质指标 项 目水量 m3/d NH4NO3 m mg/L 重金属离子 m mg/L Na2SO4 mg/Lmg/L (NH4)2SO4 mg/Lmg/L 磷酸铁锂5.3380000？（铁）- 三元材料10 -10（镍、锰、钴）142000132000 混合后水质 15.3327814.7 6.52（镍、锰、铁、92628.886105.7 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 表表1-3 1-3：全部完工投产后废水水质指标 ：全部完工投产后废水水质指标 1.5.3 设计出水水质设计出水水质 根据企业提供的处理后水质应达到污水综合排放标准 （GB 8978-1996）表1第一类污染物最高允许排放浓度和表4第二类污染 物最高允许排放浓度 “三级标准” 中的相关污染物浓度限值，以 此作为依据进行方案设计。具体指标如下表1-4： 表1-4：出水水质指标 序号污染物名称适用范围允许排放浓度单位 一一第一类污染物第一类污染物 1 总镍 1.0mg/L 二二第二类污染物第二类污染物 2pH 其他排污单位6.09.0无量纲 钴） 设计指标 1832126 7.50（镍、锰、铁、 钴） 106523.299021.5 项 目水量 m3/d NH4NO3 m mg/L 重金属离子 m mg/L Na2SO4 mg/Lmg/L (NH4)2SO4 mg/Lmg/L 磷酸铁锂46.780000？（铁）- 5V 镍锰酸5.2- 10（镍、锰）142000- 富锂锰基4.5-10（锰）142000- 钴酸锂20-10（钴）142000- 锰酸锂21-10（锰）142000- 三元材料20 -10（镍、锰、钴）142000132000 混合后水质 117.431822.8 6.0（镍、锰、铁、 钴） 85514.522487.2 设计指标 13036596.6 7.5（镍、锰、铁、 钴） 98341.725860.3 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 3COD 其他排污单位 500 4BOD5 其他排污单位 300 5SS 其他排污单位 400 6 氨氮其他排污单位 25-50 7 总锰其他排污单位 5.0 mg/L 注: 表1-4：出水水质指标中:总镍是车间排放口应达到的指标,其余 均为总排口。 2 .工艺的选择与确定工艺的选择与确定 2.1 工艺选择的原则工艺选择的原则 2.1.1 对废水中污染物去除率高，具有较好的环境效益。 2.1.2 尽可能采用节能技术和产品，提高工程的经济效益。 2.1.3 投资省、运行费用低，具有经济可行性。 2.1.4 应杜绝或明显减少污染物的产生,不造成二次污染。 2.1.5 技术成熟、工艺可靠、运行稳定、方法得当，具有技术可行 性、灵活性和先进性。 2.1.6 不应该用清水稀释或因稀释给废水处理系统运行带来困难。 2.1.7 管理简单、操作方便、维护容易。 2.2 工艺选择工艺选择 山西任氏华普能源技术开发有限公司生产过程产生和排放废水 的主要污染源为磷酸锂铁、5V 镍锰酸、富锂锰基、钴酸锂、锰酸锂、 三元材料等六个生产环节，废水中主要含有镍、锰、铁、钴等金属 离子和硫酸钠、硝酸铵、硫酸铵等无机物；其中一期工程，产生和 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 排放废水的主要污染源是磷酸锂铁和三元材料两个工序，废水中主 要污染物是含有镍、锰、铁、钴等金属离子和硫酸钠、硝酸铵、硫 酸铵等无机物；为便于治理，将上述各工序产生的废水通过排污管 线送到拟建污水处理站内，统一收和处理，这些废水中基本不含市 政污水中常见的 COD、SS、PH 等污染物，只含有锰、镍、铁、钴等 重金属离子和无机盐形成的污染物，因此其污水具有如下特点：1. 废水量和成份随生产所用的原料、工艺、产品、技术和工厂的管理 水平等的不同有很大差异；2.废水成分复杂:含有各种金属离子形成 的污染物和硫酸铵、硝酸铵、硫酸钠等无机盐；3.污染物浓度高:废 水中不仅含有大量的有毒、有害金属化合物，还含有硫酸铵、硝酸 铵、硫酸钠等无机盐，而且三种无机盐累计浓度高达 160798.6mg/L，造成生化处理效率低；4.环境危害大：由于废水中 含有大量的有毒、有害化学物质，在环境中发生各种复杂的氧化、 还原、生化反应，引起环境功能变化、对环境造成危害；尤其是废 水中的金属离子在环境中发生累积和协同作用，造成生态环境破坏， 严重影响人类生存和发展；5.治理难度大、投资高：废水的重金属 离子浓度高、组分杂、危害大、加之处理要求高，决定了对处理技 术和设备要求高，工艺路线长、占地面积大、投资费用高；综上所 述该废水处理不同于常规的市政污水处理，需要根据废水中所含污 染物的性质、浓度和处理要求进行处理技术和工艺选择。 针对这类废水处理，目前的处理方法主要有化学法和物理化学 法及生物化学法三类。化学法是常用的处理含有金属离子污染物废 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 水的有效方法，它是将废水中呈溶解状态的金属离子转化为无毒、 微毒物质或转化成易于和水分离的形态，其特别适宜含金属离子的 这种难以生化的废水处理；常用的化学法处理废水的方法主要有： （1）化学沉淀法：利用废水中金属离子可形成难溶化合物沉淀 分离，去除水体中溶解性金属离子；根据所用的去除剂不同，通常 又分为中和法和硫化物法，中和法就是用石灰石、石灰、烧碱、纯 碱等碱性化合物形成金属氢氧化物沉淀而从水中分离，该法具有技 术成熟、适用范围广的优点,同时采用碱性物质做沉淀剂还可由于 PH 的提高，造成废水中 NH4-N 形成 NH3从废水中脱出，收到一举二 得的效果；同时考虑到废水中，硫酸盐含量比较高，尽管排放对其 没有要求，但排放到水域会增加其含盐量，造成区域水环境盐碱化， 因此必须对其处理，降低其在排放废水中的含量；采用石灰石和纯 碱虽能除去废水中的重金属离子，但不能去除废水中的氨和硫酸根； 采用烧碱做沉淀剂，去除了废水中的重金属离子和氨，但不能去除 废水中硫酸根，只有采用本石灰做碱性沉淀剂，可以收到一举三得 的效果，石灰法具有成本低、操作简单、安全性高的优点，但存在 工人劳动强度大、操作环境差、输送管线和阀门容易堵塞等不足； 考虑到石灰做碱性沉淀剂会造成重金属氢氧化物和硫酸钙同时沉淀， 导致含有重金属的危险固废量增加，使处理危险固废费用和污水处 理成本提高，为此采用二级反应和二级沉淀技术和工艺，通过控制 不同的反应条件，使硫酸钙和重金属氢氧化物分开沉淀，产生污泥 分开脱水处理、处置。硫化物法是加入硫化物沉淀剂使废水中金属 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 离子生成硫化物沉淀从水中去除的方法；常用的硫化剂有：硫化钠、 硫氢化钠、硫化氢等；与传统的中和法相比，硫化物沉淀法的优点 是：金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，沉渣含水率小， 而且反应的 PH 值在 6-9 之间，处理后的水一般不用中和；硫化物沉 淀法的优点是：沉淀颗粒小、易形成胶体，硫化剂本身有毒、价格 较贵，硫化剂在酸性废水中易产生硫化氢气体造成二次污染，排水 需再处理，因而处理废水流程长，操作较烦恼，处理费用高，限制 了硫化物沉淀法的发展。 （2）氧化还原法是化学处理法的一种，它是在酸性条件下加入 还原剂，先将毒性大的金属离子还原为毒性小金属离子或元素，然 后再沉淀的方法将其从废水中去除。常用的还原剂有铁屑、铜屑、 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠等。实际操作中，应当考虑适当的 还原剂，使生成物低毒或无毒，避免二次污染；同时价格便宜，易 于取得；反应所需的 PH 不必太低或太高；该法是处理含铬废水的常 用方法之一，它是通过还原反应，将六价铬还原为三价铬，达到降 低金属铬的毒性，然后加入碱形成氢氧化铬沉淀，从水中分离出来， 实现废水的净化。 （3）电化学还原法：俗称电絮凝法，它是利用溶液和电源的正 负极接触并发生氧化还原反应的方法。按照阳极类型不同，又将电 絮凝法分为电解沉淀法和电积法两种。废水进行电解絮凝处理时， 不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化 作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。电絮凝的反应原 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产 生 Al、Fe 等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展 成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的 胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离.同时，带电的污染物颗粒在电 场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。从而降低废 水中金属离子含量，达到净化废水的目的；电化学还原法设备简单、 占地少、操作管理方便、而且可以回收有价金属，但投资高、电耗 大、出水水质差、废水处理量小、适合于含金属离子浓度高的废水。 物理化学法就是利用废水中污染物的物理特性，将污染物从水 中分离出来，实现废水的净化。常用的方法主要有： （1）溶剂萃取法：利用金属离子在有机相和在水相中溶解度的 不同，使金属离子浓缩于有机相的分离方法。在酸性条件下，废水 中金属离子与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后 在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生利用；该法存在萃取剂 要求高、处理成本大、易产生二次污染等使其应用受到限制； （2）吸附法：应用多空吸附材料吸附废水中重金属的一种方法。 传统的吸附剂是活性碳，活性碳具有可同时对多种金属离子进行吸 附、吸附容量大、污染物去除率高高的优势，但由于存在价格贵、 使用寿命短、选择性差等缺陷使其应用受到限制；近年来开发的凹 凸棒、浮石、整合树脂、麦饭石、硅藻土等新型吸附材料，使该技 术得到了新的发展；吸附法主要用于处理低浓度的废水，尤其是酸 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 洗工序产生废水的深度处理。 (3)蒸发浓缩法：利用热能加热酸洗废水，使水分子、硝酸和氢 氟酸汽化逸出，浓缩废水使废水中金属离子的浓度提高从而将其回 收或进一步处理。蒸发法工艺简单、可回收工业盐，但能耗高、费 用大，一般企业难以接受。 生物化学法是利用微生物吸附、絮凝沉淀作用的特性，使锰、 镍、铁、钴等金属离子与水分离，实现废水的净化。该法具有安全 方便无毒、废水处理量大、净化效率高、不受离子强度、PH 值及温 度的影响、所需设备简单等优势，但该法存在所需生物药剂来源少、 选择性强、成本高、处理金属化合物浓度小、难以实现工业化等缺 陷，使其应用受到限制。 上述处理方法各有千秋和优劣，对于成份复杂的锂离子电池正 极材料生产废水，要求处理后污染物达标排放，尤其是重金属离子 是非常严格的，采用单一的处理方法不能满足要求，必需采用多种 组合的处理技术，发挥各此优势对废水中不同污染物进行处理，达 到降低废水中污染物浓度，实现废水净化的目的。 通过上述分析论证并结合该企业的生产管理特点，确定选择 “调节+二级化学反应+二级沉淀+吸附过滤”的主体废水处理工艺， 并充分发挥各处理单元的长处，实现污水处理系统最优化。 化学法处理锂离子电池正极材料生产废水同时，还产生一定量 含金属化合物的化学污泥，随着环保要求的提高和科学技术的发展， 对污水处理中产生的污泥处理也逐渐提到议事日程，目前国内外对 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 这种污泥的处理方法和技术报道较少，但综观这种污泥处理技术发 展情况来看，大致经历了如下三个阶段：简单处置阶段：在这一阶 段由于污水处理正处于发展时期，产生的化学污泥少，特别是含金 属化合物的污泥更少，加之人们认识和技术条件所限，这种污泥一 般经脱水处理后，外运和城市垃圾等其它固体废弃物一并填埋处置； 这种做法处理简单、费用低，但容易产生污染转移，造成局部二次 污染，严重的对区域土壤环境和地下水造成破坏，为此该法已被国 家环保部门禁止使用。安全处置阶段：由于含金属化合物污泥直接 处置的危害已逐步被人们认识和停止使用，采用安全、可靠的处理 处置方法即固化、稳定化处理技术开始普及使用，并形成了处理金 属固体废弃物和其它非金属危险废弃物的重要手段，该法主要包括 水泥固化、塑料材料固化、石灰固化、熔融固化、自胶固化、陶瓷 固化、有机聚合物固化等是将固化剂和含铬污泥混合，将含金属离 子的有害物质污泥封存在固化体内不被浸出；主要固化剂有水泥、 沥青、玻璃、水玻璃等，其中水泥固化技术应用最广泛，一直以来 被认为是最有效且最适用的处理重金属元素的技术，它的优点是固 化剂价廉易得，操作简单，可以使重金属长期稳定存在。缺点是增 溶率高、没有从根本解决污泥的污染问题，存在潜在危害。综合利 用阶段：随着人们认识的不断提高和科学技术的进步，污水处理产 生含金属化合物的污泥中金属品位含量远高于金属冶炼中矿石原料 中的品位含量，如果能将污水处理产生的含金属化合物污泥作为金 属冶炼厂的原料使用，既能彻底解决污泥污染问题，又能实现金属 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 资源的循环利用，还能节省矿物资源的消耗，这是个一举多得的好 事，围绕这一科题广大科技工作者和工程技术人员进行了广泛深入 研究，形成了不少科技成果和成功工程案例，但由于污泥脱水、烘 干、包装、运输、冶炼等环节多、牵涉部门和地域广、协作机制不 完善、加之化学污泥量产生小、成分复杂等等导致了目前含金属化 合物污泥循环利用渠道不畅，环境效益和经济效益不明显；对于锂 离子电池正极材料生产废水来说，更是如此。建议工程建立污泥贮 存场，将脱水污泥在贮存场凉干、贮存，再交由专业危废公司处理。 综上所述，由于污泥中主要是锰、镍、铁、钴等金属元素的盐 类化合物组成的混合物，对其处理我们采用浓缩后，压滤机脱水形 成滤饼后，由工厂交由专业危废公司外运妥善处置。 2.3 废水处理废水处理技术技术 2.3.12.3.1 废水来源及特点废水来源及特点: : 废水的主要来源为磷酸锂铁、5V 镍锰酸、富锂锰基、钴酸锂、 锰酸锂、三元材料等六个生产环节，其中一期工程的主要来源是磷 酸锂铁和三元材料两个工序；无论是一期工程还是整个工程，投产 后产生和排放废水主要污染物都是镍、锰、铁、钴等金属离子和硫 酸钠、硝酸铵、硫酸铵等无机物；对照企业提出的废水排放要求， 废水中主要污染控制指标有：镍、锰、氨氮、PH 这四种污染物-。 2.3.22.3.2 废水处理方法和原理废水处理方法和原理: : 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 从废水的来源和特点及处理后要求可知：采用化学沉淀法通过 控制废水 PH 值、投加助凝剂和沉淀晶种、分步反应和分步沉淀等措 施，将废水中镍、锰、铁、钴、NH4-N、SO42-等有害离子或污染物除 去，实现废水净化、再经过吸附过滤做到废水达标排放。其反应机 理如下： 在第一级反应池中加入石灰乳，控制废水 PH 在 7.0 以下，废水 中大量硫酸盐和石灰发生如下反应： Na2SO4+Ca(OH)2=2 NaOH +CaSO4 （NH4）2SO42-+Ca(OH)2=2 NH4OH +CaSO4 然后加入活性污泥和助凝剂，使生成的硫酸钙结晶析出，在第 一级沉淀池中沉淀，与水分离，达到污水初步净化的目的。 在第二级反应池内，继续加入石灰乳，控制废水 PH 在 9.5- 11，除了生成少量的硫酸钙更主要的是与废水中 Fe3+、Mn2+、Ni2+、Co3+等金属离子发生如下化学反应,产生不溶于水 的沉淀物。化学反应式为： Ca2+ SO42-=CaSO4(少量) 2Co3+ 3Ca(OH)2=2 Co(OH)3+ 3Ca2+ Mn2+ Ca(OH)2= Mn(OH)2+ Ca2+ Mn4+2Ca(OH)2= Mn(OH)4+2Ca2+ Ni2+ Ca(OH)2= Ni(OH)2+ Ca2+ 2Fe3+ 3Ca(OH)2=2 Fe(OH)3+ 3Ca2+ 然后加入活性污泥和助凝剂，使生成的氢氧化物结晶析出，在 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 第二级沉淀池中沉淀，与水分离，达到污水进一步净化的目的。 同时，废水中硫酸铵和硝酸铵发生下列发生，降低废水中氨氮。 （NH4）2SO4+Ca(OH)2=2 NH3+2H2O+CaSO4 NH4NO3+Ca(OH)2=NH3+H2O+CaSO4 接着废水自流进入吸附过滤池，过滤在二级沉淀池中没有沉淀 下来的细小结晶体，同时对废水中没有形成沉淀的金属离子进行吸 附，完成对废水处理的进一步把关。 最后为确保废水 PH 达标排放，采用加入 PH 调节剂对其进行调 节，使排放废水 PH 在 6-9。 2.3.32.3.3 工艺流程工艺流程: : 自来水 助凝剂 自来水 石灰 反冲洗 1#中间水池 调节池 3#中间水池 清水池 罗茨风机 综合利用 一级反应池二级反应池 过滤池 加药装置 4#中间水池 石灰乳贮池 生产废水 溶解设备 排空 2#中间水池压滤机 危废公司处理 稀硫酸罐 78%硫酸 氨气吸收罐 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 图图 1 工艺流程示意图工艺流程示意图 2.3.42.3.4 工艺流程说明工艺流程说明: : 来自生产车间的废水经管道自流到调节池，在调节池内废水收集 的同时，通过空气搅拌完成对水质水量进行调节后，首先用泵送入一 级反应池，在反应池中废水与加入的石灰乳在搅拌作用下迅速发生化 学沉淀反应，生成硫酸钙沉淀，并在活性污泥和助凝剂的作用下，形 成利于沉淀的大絮体；接着自流进入 1#中间水池，开启一级反应水脱 泥阀门，用泥浆泵送入板框压力机进行固液初步分离；开启 2#中间水 池进水阀门，使分离后的废水自流进入 2#中间水池，再用泵送入二级 反应池，在此废水与加入的石灰乳进一步反应，使废水金属离子生成 氢氧化物晶体，并在活性污泥和助凝剂的作用下，形成利于沉淀的大 絮体，同时废水中硫酸铵和硝酸铵和石灰发生，生成氨气，经氨气吸 收塔内稀硫酸吸收后，尾气达到恶臭污染物排排放标准后排空； 反应后的废水 3#中间水池，开启二级反应水脱泥阀门，用泥浆泵送到 板框压力机再次进行固液分离，分离出来的水经 4#中间水池，最后用 泵送入吸附过滤池，通过筛滤和吸附作用对沉淀池中未能完全沉淀的 1m 以上的悬浮物质、胶体颗粒进一步分离，同时吸附废水中残留的 金属离子等污染物浓度，确保出水达标排放。若因操作不当，使 PH 值偏高，可用配置在清水池的加酸管加入酸，调整 PH 值为 9 以下。 过滤池反冲洗用水清水池水，产生的反冲洗废水自流到调节池， 达标排放稀硫酸 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 重新处理。 板框压力机压滤出的一级和二级反应产生的污泥分别进行综合 利用或处置和交由危废公司处置； 熟石灰经溶解设备溶解形成石灰乳放入石灰乳贮池，再分别用 泵送到两级反应池。助凝剂按工艺要求配制一定浓度放入贮罐，并 用泵分别加入工艺要求点使用； 调节池、清水池、一级反应池和二级反应池的搅拌全部采用空 气搅拌，其空气来源由两台罗茨风机提供； 一级反应池和二级反应池反应生成的氨气经管道送入稀硫酸贮 罐吸收后，不凝气排气筒外排；贮罐内的稀酸来自工厂酸罐，并配 置一定水。 氨气吸收液循环吸收，待硫酸铵达到一定浓度后外销。 2.3.52.3.5 污染物去除效果分析污染物去除效果分析: : 根据对同类产品生产企业废水处理情况调研和我们的工程实 践经验,对确定的污水处理工艺各个工序各种污染物去除效果做如下 分析: 工艺段进出水 重金属离子SO42-NH4-NPH 进水 mg/L7.585581.312704.9- 出水 mg/L7.1325674.4 7622.9 7.5 一级反应 沉淀工序 去除率% 5 70 40 - 进水 mg/L 7.13 25674.4 7622.97.5 出水 mg/L 0.715134.9 30.59.5-11 二级反应 沉淀工序 去除率% 9080 99.6 - 进水 mg/L0.71 5134.9 30.59.5-11 出水 mg/L 0.574621.424.49.5-11 吸附过滤 工序 去除率%20 10 20 - 进水 mg/L0.574621.424.49.5-11 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 说明：说明：1.清水池出水重金属离子浓度是铁、镍、锰、钴四种离子总 和的浓度，标准值是镍（1.0mg/L）和锰(5.0mg/L)限制总和; 2. NH4-N 数值是以 N 计； 3.PH 无量纲； 4.硫酸盐浓度是以SO42-计； 3 .工艺特点工艺特点 3.1 化学法处理技术化学法处理技术 对于这种有机物含量低、重金属离子和无机盐含量高的废水处 理通常都是以化学法处理技术为核心，它是利用化学作用来处理废 水中的溶解物质或胶体物质,用于去除废水中重金属离子、硫酸盐、 铵盐等有害物质，达到净化废水的目的。与其它污水处理法相比具 有以下优点： （1）对浓度变化大的废水适应性强、处理效果好、费用低。 （2）占地面积小，基建投资少；且操作简单、运行稳定、易于 管理和维护。 出水 mg/L0.57 5120.324.48-9 去除率%- - - - 标准值出水 mg/L 6.0 - 25-50 6-9 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 （3）技术成熟、应用范围广，在各种废水处理等都有很多成功 的案例。 （4）属化工处理单元，不象生物处理单元那样，处理效果受环 境条件影响那么大。 3.2 污泥回流技术污泥回流技术 在废水处理工艺系统中，通过对浓缩后的污泥进行部分回流到 两级反应池中，为随后形成沉淀物提供晶核，达到提高沉淀效果的 目的。其特点是： （1）回流污泥在反应池中和污水中充分混合，提供了大量的沉 淀析出晶核，增大的沉淀颗粒物的直径，从而加快沉淀速度，减少 沉淀池体积和造价； （2）由于回流污泥的网捕作用，使絮凝剂和助凝剂用量少，运 行费用低； （3）沉淀剂用量少，运行费用低； 3.3 二级反应、压滤工艺二级反应、压滤工艺 分别由两组反应池和沉淀池组合而成。每组反应池配有空气搅 拌装置，保证加入的石灰乳能够与废水充分反应，使废水中重金属 离子和硫酸盐形成水不溶物及铵盐生成氨气；为了确保反应的效果， 我们采用了控制两级反应不同的 PH 值、不同的搅拌强度和并同时 投加絮凝剂和助凝剂的方法，优化反应条件、提高反应效率，使废 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 水中铁、镍、锰、钴、硫酸盐、铵盐等离子能够有效去除；反应产 生的沉淀物直接经过板框压滤机压滤进行固液分离，省去了沉淀池 和污泥浓缩池，具有工艺简单、流程短、操作简便的优点。 3.4 空气搅拌技术空气搅拌技术 在液相反应体系中，常用的搅拌形式有机械搅拌和空气搅拌两 种，机械搅拌是采用外力（电力、风力、水力等）使搅拌桨转动， 把造成液相中各种组分相互接触反应的一种方法，对于污水处理来 说，常用的机械搅拌是电机通过带动蜗轮蜗杆驱动搅拌桨叶，达到 混合反应的目的；空气搅拌是通过向液体中鼓入空气，造成液体不 断滚动，起到混合反应的作用，与机械法相比有如下优点： （1）能耗少，运行成本低； （2 2）没有运动部件，不存在磨损和腐蚀，基本不需要维修和 维护； （3 3）不仅具有搅拌作用，而且对挥发性气体还有吹脱作用； （4）基建投资少；且操作简单、运行稳定、易于管理和维护。 （5）技术成熟、应用范围广，在各种废水处理等都有很多成熟 3.53.5 吸附过滤法吸附过滤法 吸附过滤法是物理处理方法中应用较多的一种。目前通常用活 性炭作为吸附过滤法的滤料，但由于其价格偏高、再生能耗大，且 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 再生后吸附能力亦有不同程度下降，这就使吸附过滤法在污水处理 上的应用受到了影响。对此，我们根据多年的工程实践，筛选出一 种工业副产品作吸附剂，它的吸附性能和容量与活性炭相当，但价 格却是活性炭的十分之一，并且不需要再生，这就为吸附过滤法应 用于各种工业污水处理创造了良好的条件。 4.主体设计主体设计 设计说明：污水处理站的废水来自生产车间的排水，由工厂归 类收集后用管道或沟渠分别送至污水处理站调节池。 4.1废水调节池 数 量：一座 结构形式：地下式 钢混结构 规 格： 3.0m9.0m3.5m 主要参数：设计处理能力 150 m3/d,有效容积：81 m3；超高： 0.3m； 说 明：调节池进水位由排污沟或管道标高而定；几何尺寸 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 可根据场地情况而变化。 主要设备：空气搅拌装置：1 套，型号：SYKJ-9.0；罗茨风机 2 台（一用一备）,型号：QSR50，流量：1.5 m3/min，压力：34.3KPa，转速：1530r/min，功率： 2.2KW; 污水泵:2 台（ 一用一备） ，型号：IHF40- 25-200，材质：氟塑料，流量：Q=3.0m3/H，扬程： H=11m 功率：N=0.75KW; 磁浮子液位计：1 台，型号： UHS560，测量范围：0.5-2.0m； 4.2一级反应池 数 量：一座 结构形式：半地上式 钢混结构 规 格： 1.5m0.5m2.0m 主要参数：设计处理能力 18 m3/d,有效容积： 1.125m3；HRT=1.5h;超高：0.5m；分三格；池体衬 玻璃钢防腐; 主要设备：空气搅拌装置：3 套，型号：SYKJ-0.5；进、出水 管和气管及阀门、楼梯、走廊、栏杆等； 4.31#中间水池 数 量：一座 结构形式：半地上式 钢混结构 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 规 格： 0.75 m0.5m2.5m 主要参数：停留时间：1.46h；有效容积 1.1m3，超高 0.3m； 主要设备：气动隔膜污泥泵 2 台（一用一备，与 3#中 间水池共用） ，型号：QBK-40，流量：8 m3/H,扬程： 50m; 加药装置：1 套（一、二级反应池共用） ，型号： SYJY-0.5，材质：主体 PP，叶轮和浆杆为不锈钢， 配套化料搅拌装置：功率：0.37KW；加药计量泵：2 台（一、二级反应池共用） ，Q=5L/H,P=0.6Mpa，功率： 0.025KW；空气搅拌装置：1 套，型号：SYKJ-0.75； 厢式污泥脱水机：1 台，型号:SYXMJ30/630-30U,功 率：2.2KW；进、出水管和气管、走廊、栏杆等； 4.4二级反应池 数 量：一座 结构形式：地上式 钢混结构 规 格：1.5m0.5m2.0m 主要设备：空气搅拌装置：3 套，型号：SYKJ-0.5；进、出水 管和气管及阀门和走廊、栏杆等； 主要参数：设计处理能力 18 m3/d,有效容积： 1.125m3；HRT=1.5h;超高：0.5m；分三格； 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 4.53#中间水池 数 量：一座 结构形式：地上式 钢混结构 规 格：0.75m0.5 m2.5m 主要设备：空气搅拌装置：1 套，型号：SYKJ-0.75；进、出水 管和气管、走廊、栏杆等； 主要参数：停留时间：1.46h；有效容积 1.1m3，超高 0.3m； 4.6吸附过滤池 数 量：一座 结构形式：地上式 钢混结构 规 格：1.5m1.5m2.5m 主要设备：滤料 3.38m3；承托支架 1 套，型号：SYLZ- 1.51.5；布水器 2 套，型号：SYBS-1.7 主要参数：定期更换滤料，无需反洗，滤速 0.33m/h，滤层厚 度 1.5m，承托层厚度 0.5m，滤料上水深 0.2m，超 高 0.3m; 进、出水管和阀门、走廊、栏杆等； 4.7清水池 数 量：一座 结构形式：半地下式 钢混结构 规 格：1.5m1.5m2.5m 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 主要设备：加酸装置：1 套，型号：SYJY-0.5；材质：主体 PP，叶轮和浆杆 SS，功率：0.37KW；空气搅拌装置： 1 套，型号：SYKJ-0.75；加酸计量泵：2 台， Q=5L/H, P=0.6Mpa，功率：0.025KW；进、出水管及阀门、栏 杆； 主要参数：有效容积：4.5 m3，超高：0.5m，停留时间：6H； 4.8 中间水池中间水池 数 量：二座（2#和 4#） 结构形式：地下式 钢混结构 规 格：0.75m0.5m2.5m 主要参数：停留时间：1.46h；有效容积 1.1m3，超高 0.3m； 主要设备：污水泵:4 台（ 二用二备） ，型号：IHF40-25-200， 材质：氟塑料，流量：Q=3.0m3/H，扬程：H=11m 功 率：N=0.75KW; 磁浮子液位计：2 台，型号： UHS560，测量范围：0.5-2.0m；进、出水管及阀门、 栏杆； 4.9 石灰乳贮池石灰乳贮池 数 量：一座 结构形式：地下式 钢混结构 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 规 格： 2.0m2.0m2.5m 主要参数：有效容积：8.0 m3；超高：0.5m； 主要设备：化灰装置；1 台,型号：SYRH-0.8，材质：主体 Q235，叶轮和浆杆为不锈钢，功率：0.75KW；耐磨 耐腐砂浆泵：2 台，型号: 32UHB-ZK-5-10，流量: 5m3/h，扬程: 10m 转速: 2900r/min，功率: 0.75KW； 空气搅拌装置：1 套，型号：SYKJ-2.0；进、出水 管和石灰乳管道及阀门、栏杆； 4.10 氨气吸收塔氨气吸收塔 数 量：一台 结构形式： 玻璃钢 规 格：0.40m4.5m 主要参数：处理能力：18m3/h，型号：SYXT-0.4，塔速： 0.04m/S；氨吸收率 95%，氨气排放量 0.58kg/H；气 液比：1：2，填料高度：1m; 主要设备：排气筒：1 个，规格：0.05m11m；填料 0.25m3, 形式：鲍尔环，材质：PP；循环液槽：1 个，规格： 0.15m1.5m；材质：Q235；循环泵：2 台，型号： IHF40-25-200， 材质：氟塑料，流量： 山西 XXX 开发有限公司生产废水处理工程方案设计说明书 Q=3.0m3/H， 扬程：H=11m 功率：0.75KW； 4.11 综合间（压滤机、风机、操作间）综合间（压滤机、风机、操作间） 数 量：一座 结构形式：地下式 钢混结构 规 格： 12.0m4.5m3.5m 主要参数：压滤机房 5.0m，风机房和操作间 3.5m; 5 .电气设计电气设计