矿业废水治理工程.doc

矿 业 有 限 责 任 公 司废 水 处 理 工 程初步设计方案 目 录第一章 概述 1第二章 设计原则与设计依据. 2第三章 设计水质与设计水量.4第四章 废水处理总体方案8第五章 废水处理工艺设计.18第六章 经济分析26第七章 质量与服务保证.29第一章 概述1.1 基本概况矿业有限公司地处县工业园内，利用电解锌酸浸渣浮选铅锌，日处理电解锌酸浸渣500吨，日排水量1500-2000吨/天。公司领导为喊应节能减排政策号召，拟对生产废水进行处理后，全部回用于生产，真正做到零排放标准。在得知需要治理信息后，根据对选矿业的了解并收集必要的企业信息后，针对废水性质和排放要求，从降低废水处理工程造价和运行成本目标出发，采用先进废水治理技术和设备。本着此原则拟定了本治理方案文件，供企业和有关部门领导审议。第二章 设计原则与设计依据2.1 设计原则2.1.1、经济与效益原则污水处理相对于其它行业是只投入，不产出，因此必须要以最小的投资，取得最大的效益，确保出水水质达标排放。2.1.2、采用先进成熟可靠、节省投资的技术原则环境污染日趋严重，越来越引起人们的关注，各种环保技术也相继问世，然而许多环保技术仍需要实践的检验，在选择处理技术时，必须采用先进成熟可靠、节省投资的技术。2.1.3、建筑布局实用美观的原则水处理构筑物建筑布局首先考虑的是其实用性，但随着审美观的不断发展，水处理构筑物的布局和外形也要有一定的美观性。本改造工程中，还要充分考虑原有设施的利用与改造。2.1.4、节约运行费用原则水处理工程除了一次性投入外，建成后运行费用也要有一定的投入。运行费用主要包括能源消耗、药品消耗、设备损耗和维修费用。为了降低运行费用，我们设计时，结合工程使用情况，选择一些性能好、能耗低、使用寿命长的设备，在工艺条件许可和确保出水水质的情况下，尽量减少药品的投加，尽量采用动力少的工艺。2.1.6、自动控制原则为了减轻操作人员的劳动强度，最大限度地减少人为因素的影响，在设计过程中针对工艺的需要配置自动控制系统，以提升操作条件和管理水平。2.2 设计依据2.2.1、中华人民共和国环境保护法（1989年12月）2.2.2、厂方提供的生产情况及有关废水水量、水质资料；2.2.3、GB 8978-1996污水综合排放标准与企业要求2.3 工程设计范围及内容2.3.1、 工程范围：包括废水处理站范围内的机械、仪表及设备安装,电力及控制系统(不包括各车间至废水处理站的排水系统；不含电源一次性工程、自来水源工程、废水处理站外的给排水管网、绿化等)。2.3.2、 工程内容：、 废水处理设施细部设计、 设备采购、运输、安装及调试工作、 操作人员训练及操作维护手册提供。、 废水处理设施竣工图及设备详细资料文件提供。第三章 设计水质与水量3.1 设计水质及水量3.1.2 设计水量与水质：工程设计时，水质情况按高值取参数，水量是依据厂方提供的设计要求确定。设计水量:根据厂方的提供的数据，确定为2400 m3/d，24小时生产制，平均小时流量100 m3/h。.3.2 治理目标一类污染物控制指标如下 其他主要指标: PH 6-9 悬浮物 70mg/l COD 100mg/l第四章 废水处理总体方案4.1 废水处理工艺的比较与确定: 4.1.1、重金属废水常用处理技术的介绍 （一）传统化学法从近几十年的国内外重金属废水处理技术发展趋势来看，有采用化学法处理，化学法处理，是目前国内外应用最广泛的废水处理技术，技术上较为成熟。化学法包括沉淀法，氧化还原法，铁氧体法等，是一种传统和应用广泛的处理废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类含重金属废水处理。但传统化学法的最大不足之处，是生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用场地较大。 传统化学沉淀法。传统化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀和硫化物沉淀等。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水可达标排放。 （）中和沉淀法。在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。 （）硫化物沉淀法。加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应值在之间，处理后的废水一般不用中和，处理效果更好。但硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀在水中残留，遇酸生成气体，可能造成二次污染。 氧化还原法。向废水中投加还原剂将高价重金属离子还原成微毒的低价重金属离子后，再使其碱化成沉淀而分离去除的方法。该法原理简单，操作易于掌握，但存在处理出水水质差，不能回用，处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题尚待解决。 铁氧体法。铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法。该法处理重金属废水，能一次脱除多种金属离子，尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单，投资少，操作方便等特点，同时形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行微分离和脱水处理。此法在国内电镀业中应用较广，但在形成铁氧体过程中需要加热（约），能耗高，存在着处理后盐度高，而且不能处理含和络合物废水的缺点。 (二)蒸发浓缩法。蒸发浓缩法是对电镀废水进行蒸发。使重金属废水得以浓缩，并加以回收利用的一种处理方法，一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属废水，对含重金属离子浓度低的废水，直接应用蒸发浓缩回收法能耗大，成本高。蒸发浓缩处理重金属废水一般是与其它方法并用，如常压蒸发器与逆流漂洗系统的联合使用处理电镀废水，可实现闭路循环，效果很好。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回用水或有价值的重金属，有良好的环境效益和经济效益，但因能耗大，操作费用高，杂质干扰资源回收问题还待研究，使应用受到限制。目前，一般将其作为其它方法的辅助处理手段。 （三）电解法：电解法是利用金属的电化学性质，在直流电作用下而除去废水中的金属离子，是处理含有高浓度电沉积金属废水的一种有效方法，处理效率高，便于回收利用。但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。 （四）离子交换法：离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，含重金属废水通过交换剂时，交换器上的离子同水中的金属离子进行交换，达到去除水中金属离子的目的。此法操作简单，便捷，残渣稳定，无二次污染，但由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。 （五）吸附法：吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的 一种方法。传统吸附剂有活性炭，腐植酸、聚糖树脂、硅藻土等。实践证明，使用不同吸附剂的吸附法，不同程度地存在投资大，运行费用高，污泥产生量大等问题，处理后的水难于达标排放。 （六）膜分离法。膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等。利用膜分离技术一方面可以回收利用电镀原料，大大降低成本，另一方面可以实现电镀废水零排放或微排放，具有很好的经济和环境效益。 （七）生物处理技术。生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，具有成本低，环境效益好等优点。由于传统处理方法有成本高、对大流量含低浓度重金属的废水难于处理等缺点，随着重金属毒性微生物的研究进展，生物处理技术日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀金属废水呈发展势头。 4.1.2 工艺技术方案的选择与确定 随着环保要求的日益提高，选矿含重金属废水治理已开始进入清洁生产工艺，总量控制和循环经济整合阶段，未来选矿含重金属废水处理将突出以下几个方面： （1）实施循环经济、推行清洁生产，提高资源的转化率和循环利用率，从源头上削减重金属污染物的产生量，同时采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。 （2）综合一体化技术是未来重金属废水处理技术的热点。各种重金属也因其行业和工艺的差异，仅使用一种废水处理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。只有组合多种处理技术特点的一体化技术应用，才能达到理想效果。通过上章对各种处理技术进行的比较, 本公司建议用改良的化学沉淀处理工艺对含重金属废水进行达标回用处理，即利用重金属捕集剂强化化学沉淀法。4.2 重金属捕集剂强化化学沉淀法的处理原理：本处理工艺是以重金属捕集剂为核心的强化化学沉淀法。电镀车间废水中主要含有铜、镍、锡等重金属离子，在设计处理过程中，为最低限度降低运行费用，同时，为保证废水的PH值处于6-9之间而达标排放，采用两级反应沉淀过程。其中，第一级采用的是氢氧化物沉淀法。PH值控制在6-9之间，主要是去除大部分的重金属，降低后续离子捕集剂的用量，节省运行成本。第二级采用重金属离子捕集剂，由于第一级的处理作用，用量大为降低，有效节省运行成本。本处理方法具有处理效果好，技术成熟，操作简单，自动化程度高的特点。421、重金属离子的氢氧化物去除机理大部分重金属离子与氢氧化物会反应生成不溶于水的沉淀，各种重金属离子的氢氧化物最佳沉淀的PH值各有不同，如：含铜酸性废水预处理过程采用加NaOH与PAM直接中和沉淀。反应后PH值控制在8.0-8.5之间。作用机理：Cu2+OH-=Cu(OH)218-25之间，Cu(OH)2的溶度积为5.6*10-20。422、重金属离子使用重金属捕集剂的去除机理采用重金属离子捕集剂，作用机理为：MCP是一长链的高分子，含有大量的极性基 ，这极性基中的硫离子原子半径较大、带负电，易于极化变形，产生负电场，捕捉阳离子，同时趋向成键，生成难溶的氨基二硫代甲酸盐而析出。这样生成的难溶盐，有的是离子键或强极性键，大多数是配价键。关于上述配价键的结构，同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的分子，这样生成的氨基二硫代甲酸盐的分子会是高交联的、立体结构的，原MCP的分子量为1015万，而生成的难溶螯合盐的分子可达到数百万，甚至上千万，故此种金属盐一旦在水中生成，受重力作用，便有好的絮凝沉析效果。4.2.3、重金属离子捕集剂的介绍及应用：1、重金属捕集剂是一种操作简便、液状的、含二硫代氨基甲酸盐的高分子有机化合物、可以迅速将废水中重金属离子完全去除的化学药剂。 重金属捕集剂在常温下与废水中各种金属离子如：铬、镍、铜、锌、汞、锰、镉、钒及锡等迅速反应，生成水不溶性的高分子螯合盐，并形成絮状沉淀，从而达到去除重金属离子的目的。 目前，传统化学沉淀法无法完全达到环保要求，而重金属捕集剂经有关单位试用证明：处理方法简单（可在原化学沉淀法装置上直接投放），费用低，能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后，即可达到环保要求，并具有絮凝体粗大、沉淀快、脱水快、后处理容易、污泥量少且稳定无毒、没有二次污染等特点。2、重金属离子捕获剂的作用机理：通过多种螯合基团对重金属离子螯合，产生疏水性结构而沉淀；同时，在多种体型结构的高分子作用下，通过絮集和网捕作用显著提高沉淀速度和去除率，从而摆脱了线性螯合沉淀的缺点。常见金属离子的螯合容量：1克重金属捕捉剂（MCP TM）能够螯合的各种重金属离子毫克数 离子类型 鳌合容量，mg/g离子类型 鳌合容量，mg/gMCP-1MCP-4MCP-1MCP-4Pb2+440220Ni2+129.2064.60Cu2+134.8567.45Cr3+76.1038.05Zn2+144.3072.15Mn2+120.7860.39Sn2+258.40129.20Cd2+241.54120.77424 COD的去除机理：COD的引起主要是选矿药剂与一些还原性的金属离子的原因。通过投加PFS与氧化剂后，经反应沉淀后能得到去除，从而指标达标。43、工艺处理流程说明：431、工艺流程图：（见附图）溶配药系统溶气系统回用清水池砂滤池反应气浮池反应沉淀池调节池生产废水 回用于生产 渣去渣坝砂滤池沉淀池气浮池仓库与操作间调节池反应池反应池2平面布置图2010/10清水池渣坝30754,2424143432工艺流程说明：1、各工艺过程中产生的废水经专用收集管道引导后进入集中池，集中池的主要作用是调节水量与水质,均衡各时间段及各种不同废水的水质，以利保证系统的稳定运行。2、污水提升泵将集中池废水送入反应沉淀池。污水与PFS、氧化剂及中和剂充分混合反应后形成絮凝物，经沉淀后，COD基本得到去除。3 沉淀后废水中的重金属离子还有未去除的，经反应气浮后能全面达标。污水与重金属离子捕集剂反应后，经气浮渣水分离，废水全面达标。4 砂滤池是最后保障措施，确保出水水质。5 沉淀池、气浮池及调节池的渣泵入污泥浓缩池，浓缩后经污泥脱水系统干化。干化后污泥填埋或进行综合利用。水进入调节池重新进行处理。6 因废水处理后全部回用于生产系统，易损件应常备，泵类设备应有备用系统，以保障生产的正常运行。7 处理系统中产生的污泥直接进入渣坝，与生产污泥一同进行处理。第五章 废水处理构筑物工艺设计与及机械设备的选型 污水处理系统可分为水处理构筑物、机械设备与附属设施三大部分51水处理构筑物511 调节池、 一般说明 调节池材料采用钢筋混凝土，内外作防腐处理，调节池设事故溢流管。、参数选取池形 方形停留时间 HRT=2h、 工艺尺寸调节池总尺寸 长度宽度高度=10 m 10m 2.3m、 装备配置污水提升泵2台（1用1备），应选用耐腐蚀泵，具体选型：选用不锈钢材质ZW型自吸无堵塞排污泵。此泵不需安装底阀，不需灌引水，又可抽吸含有大颗粒固体与长纤维的污水，完全减轻劳动强度，使用、移动、安装方便，极少维修，性能稳定。型号为：100ZW100-7.5，一用一备技术参数：流量：100 m3/h扬程：15 m 功率：7.5KW液位控制：选用FQS-5液位开关2套通过液位开关控制泵的运行污泥泵:型号为：QW80-40-7，4台技术参数：流量：40 m3/h扬程：7m 功率：2.2KW512 反应沉淀池 一般说明采用钢筋混凝土，内外作防腐处理、参数选取池形 方形停留时间 反应池部分为网格旋流反应器,反应时间15分钟;沉淀池部分为平流式沉淀池,沉淀时间2小时.、技术参数:负荷:1m3/m2.h水力停留时间:2.25h尺寸: 17720*7120*2300mm513 反应气浮池 一般说明 采用钢筋混凝土，内外作防腐处理、参数选取池形 方形停留时间 反应池部分为网格旋流反应器,反应时间15分钟;气浮池部分为平流式,气浮分离时间25分钟.、技术参数:负荷:5m3/m2.h水力停留时间:25分钟尺寸: 7560*4820*2300mm、 装备配置回流泵型号为：ISG80-200A，1台技术参数：流量：47 m3/h扬程：44m 功率：11KW溶气罐型号为：TR600刮渣机型号为：桥式QG5，1台技术参数：功率：0.75KW释放器型号为：TV-3，10个空压机：Z-0.11-1.5，1台技术参数：功率：1.5KW514 砂滤池 一般说明去除未能有效去除的微小絮体，进一步降低处理废水重金属离子浓度，保证达标排放或回用要求。、参数选取正常滤速 v 8 m/h强制滤速 v 16 m/h工作周期 T 24 h反洗膨胀率 40尺寸：5480*5480*3300MM515 清水池清水池是最终排放的缓冲池，可以作为反冲洗泵的吸水井，也可以作为回用水池。有效容积100 m3,尺寸为: 7500*7500*2300mm建设形式与技术要求：利用现有水池改造，防渗处理。516 投配药系统述处理需要投加4种药剂，分别为PFS、PAM、MCP-1、中和剂；投加装置各一套。处理药剂的投加方式：中和剂、 MCP-1为泵前投加，PFS、PAM泵后使用泵投加；投加量通过调节阀门开度控制，利用电磁阀与PH在线监控仪联合作为自动运行控制器件。各药剂管路上设转子流量计，直观体现药液的投加情况。以上4种处理药剂的溶解配制过程无加热过程，因此采用20mmPVC板制作而成。PFS溶药桶技术参数:有效容积:1.44 m3尺寸: 1200*1200*1200 mm配置:JB-1200溶药搅拌机一台LZB转子流量计一台PAM溶药桶技术参数:有效容积:0.36 m3尺寸:600*600*1200 mm配置:JB-600溶药搅拌机一台LZB转子流量计一台中和剂溶药桶技术参数:有效容积:1.44 m3尺寸: 1200*1200*1200 mm配置:JB-1200溶药搅拌机一台LZB转子流量计一台MCP-1溶药桶有效容积:0.36 m3尺寸:600*600*1200 mm配置:JB-600溶药搅拌机一台LZB转子流量计一台517 配电控制系统此废水处理系统的电气控制采用PLC为核心，操作界面采用PLC触摸屏。采用PLC结合液位计对各电机进行顺序启停和保护。采用PLC结合PH在线监控仪处理过程控制，及时有效地保证水处理系统的稳定达标排放。系统运行状态可在触摸屏实时监控，直观及时；系统运行操作均在触摸屏上进行，可靠方便。总装机容量为：实际容量22.4KW,按25KW设计.518 管道安装工程：管道使用化工PVC管，管道与管道的连接采用焊接，管道与机械设备的连接采用法兰连接。管道工程不包括厂区内污水到废水处理站的排水系统。各车间废水到废水处理站的排水管道系统经双方协商议价同意，也可由甲方另行出资交由乙方设计、施工。管道安装工程的验收按照GB50268-97给水排水管道工程施工及验收规范进行耐压（0.5MPa）及管道渗漏试验。第六章 经济技术分析6.1 投资预算6.1.1 主要土建工程类构筑物一览表项目尺寸数量（座）调节池10000*10000*2300 mm1反应沉淀池17720*7120*2300mm1反应气浮池7560*4820*2300mm1砂滤池5480*5480*3300mm1溶药池1240*1240*12004储药池2480*2480*15004清水池7500*7500*2300 mm1水处理构筑物安全防护与楼梯仓库与操作间3900*10500*3000 mm1因地质基础状况不明及当地材料价格不明，暂不做详细预算,初步预计20万元。本污水处理站总占地平方米。6.1.2机械设备类机械设备清单项目名称规格型号数量单价总价备注废水提升泵100ZW100-7.5 Q=100m3/h H=15M N=7.5KW 一用一备239007800采购/24小时运转液位控制器 FQS-528001600采购污泥泵QW80-40-7 Q=40m3/h，H=7M N=2.2KW，4290011600采购/2小时运转回流泵ISG80-200A Q=47m3/h，H=44M N=11KW，139003900溶气罐TR-60012800028000刮渣机QG5 N=0.75KW12600026000释放器TV-310160016000空压机Z0.1-0.8 N=1.5KW132003200溶药搅拌机JB-1200 N=0.75KW421008400采购/4小时运转药剂自动投加系统N=1.5KW4800032000组配/24小时运转各种管道阀门一批3000030000采购自动电气控制柜12500025000自制电线与套管11000010000设备基础7m3170007000运费与装卸费用130003000213500采保费机械设备的5%10675设备管道电气安装工程机械设备的10%21350合计2455256.1.3间接费用:间接费用项目取费标准金额工程管理费土建费用的10%20000工艺设计费土建费用与设备费用总额的5%22276.3调试费设备总额的5%12267.2税所有以上费用的6