酸洗磷化电泳废水处理工程案列
2014-10-15 20:09:20 来源：上海伊爽水处理
徐州金虎工具制造有限公司
酸洗磷化废水处理工程
目 录
一、设计水质水量 3
1、设计规模： 3
2、设计进水水质： 3
二、工艺流程及说明 3
1、工艺流程的选择说明 4
2、工艺流程与工艺描述 6
三、各单元处理效果预测 9
四、主要构筑物、设备说明 9
1、隔油调节池 9
2、反应池1 10
3、竖流式沉淀器 10
4、反应池2 10
5、气浮设备 11
6、生化处理设备 11
7、竖流沉淀器 11
8、污泥浓缩池 11
9、板框压滤机 11
五、主要药剂及运行费用分析 12
六、工程总预算 13
七、工程技术组织 13
八、质量保证、安全体系 14
1、生产制造质量保证体系 14
2、工程安装质量保证体系 14
3、安装工程安全保证体系 16
九、技术服务及培训 16
十、后期服务承诺 17
十一、工程进度表 18
一、设计水质水量
1、设计规模：
根据目前水量，污水处理站设计处理规模为50m3/d。磷化废水每小时2吨，切屑液废水每周2吨。
2、设计进水水质：
根据徐州金虎工具制造有限公司提供的有关资料及参考同类废水数据，生产废水的平均水质预测如下。但具体设计会依照监测站的监测结果为准：
|
水质指标 |
磷化废水 |
切屑液 |
国家排放标准 |
|
CODcr：mg/L |
176 |
>100000 |
100 |
|
SS：mg/L |
120 |
|
70 |
|
磷酸盐(以P计): mg/L |
15.4 |
|
0.5 |
|
Zn2+：mg/L |
120 |
|
2.0 |
|
油类：mg/L |
10 |
>2000 |
5 |
|
pH |
7－10 |
|
6-9 |
3、设计出水水质：
执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准，具体指标如下：
CODcr： ＜100mg/L
SS： ＜70mg/L
磷酸盐(以P计)： ＜0.5mg/L
Zn2+： ＜2.0mg/L
油类： ＜5mg/L
pH： 6.0-9.0
二、工艺流程及说明
1、工艺流程的选择说明
磷化处理是对金属材料及其制件表面进行的一种化学再加工工艺。经磷化处理的金属材料及其制品表面形成浸入性磷酸盐膜层，该膜层与金属基体有良好的结合能力、耐磨性和对涂料的附着能力，因此，机械、钢铁等行业都采用磷化处理技术来制作机械零件的防护层。磷化处理工艺一般包括碱洗除油、热水漂洗、冷水漂洗、酸洗除锈、二次冷水漂洗及磷化等几个步骤。在其过程中，主要产生碱洗乳化废水、漂洗废水、酸洗废液及磷化废液等多种废水。
磷化废水中除含有大量的磷酸盐、锌离子、酸碱物质及有机物外，根据生产工艺不同，有时还含有一定量的镍离子、铜离子或铅离子等重金属和表面活性剂等污染物，成分复杂，处理难度较大。目前,对此类废水的处理主要以物化法为主，即根据不同处理对象和处理目的采用分布沉淀、气浮、过滤、活性炭吸附和膜分离技术等组合工艺。在工艺选择时，既要考虑减少工艺环节，降低工程投资和运行操作难度，又要考虑不同污染因子间的相互干扰，降低处理效果。酸洗磷化废水中的主要污染因子是磷酸盐和锌离子，其中磷酸盐也是该类废水处理的难点，在实际工程中，往往局限于污水处理工程投资和运行成本控制，很难确保出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准（≤0.5mg/L）的要求。
因此，根据磷化生产废水的水质特点和已有的工程经验，我们在选择和确定本污水处理工艺时，主要从以下几个方面加以考虑：
[1]高浓度含切屑液废水虽然总量很小，但处理难度却很大。调试时根据实际情况，一种方式对该废水与磷化废水进行混合，减低其COD 浓度，再进行破乳分离油类污染后再与其它生产废水混合处理。另一种方式是在产生切屑液时，停止磷化废水处理，气浮前段专门处理切屑液废水，然后汇入中间水池，再和磷化废水一点点混合反应，进入后续处理设施。
[2]PO43+、Zn2+的去除效率与使用的化学药剂及pH密切相关，因此必须在选择和确定合适的药剂种类的同时，严格控制反应的pH值和药剂投加量，由于废水处理是动态连续的，并且废水水质也是随即在一定范围内波动，pH的控制和药剂投加量控制是人工无法实现的，所以，必须采用在线实时控制方式，确保废水处理的效果稳定。
[3] 控制的pH值不同，PO43+、Zn2+等污染因子的去除效果也不同，并且，各污染因子的*佳控制pH值不同，使用不同化学药剂时的*佳pH值也不同。因此，必须充分了解使用不同化学药剂时各类污染因子获得*佳去除效果的*佳pH值范围，然后，选择某种化学药剂和pH控制范围，使各类污染物均能达到较好的去除效率，在满足废水处理达标排放要求的前提下尽量减少废水处理工艺环节，节约投资、处理成本和运行管理难度，而不是单纯追求每个污染因子的*佳处理效果下的*佳工艺控制条件。
[4]磷化混合废水中还含有表面活性剂和其它重金属离子，在工艺选择和操作条件控制时，应综合考虑这些污染物的去除和干扰。
根据上述分析，只有把握好以上几个废水的处理工艺特点，才能做到为业主提供一套真正能够满足排放要求和投资省、运行费用低的设计方案。我们在以上的认识基础上，经研究对表面处理废水采用混凝沉淀＋气浮＋过滤的处理工艺。
2、工艺流程与工艺描述
本方案对表面处理生产废水的处理采用下图所示的工艺流程如触摸屏。
根据业主的规划和实际需要，污水处理站设计全地上式。考虑到美观因素，除了调节池、储水池外，所有设备及附属设施全部采用钢结构。因为钢结构设备整体造价并不是很高，根据计算，同样体积钢机构设备的造价与钢筋混凝土造价之比为1.1：1。而且建成后，如果厂区规划需要改变，设备的整体搬迁和改造非常方便。所有设备内部采用环氧酶沥青防腐，外刷草绿色垂纹漆，均有楼梯走道上下。
车间排出的磷化废水采用高低位浮球自动控制，然后直接泵入隔油调节池。在进水段加入破乳剂氯化钙，氯化钙加药泵与进水泵联动控制。破乳剂絮凝破乳后，浮油被隔油池拦截，含油量低的混合废水自流进入调节池待处理。考虑到磷化废水的水质特点，以及定期会有高浓度废液需要处理，设计中隔油调节池按照10小时调节时间考虑，基本能满足水质调节的要求。而切屑液专门储存后集中处理，处理后汇入中间水池。
破乳除油后的污水由泵提升至多极反应器，多极反应器由两格组成，废水在*格通过在线pH控制系统精确调节pH至控制范围，在第二格加入化学药剂，与废水中的磷酸根、锌离子和其它重金属离子、表面活性剂反应，形成难溶盐颗粒，然后在高效沉淀池内沉降分离，使废水中绝大部分的磷酸根等污染物被去除。前两段主要反应方程式如下：
OH- +H+→H2O
3Ca2++PO43-→Ca(PO4)2↓ Ksp=3×10-33
Ca2++HPO42-→CaHPO4↓ Ksp=2×10-31
3Fe2++ 2PO43-→Fe3(PO4)2↓ Ksp=1×10-30
Fe3++ PO43-→FePO4↓ Ksp=1.3×10-28
3Zn2++ 2PO43-→Zn3(PO4)2↓ Ksp=9.1×10-31
加碱钙中和难掌握好投药量，控制不好反应终点。投药不足，达不到效果；过量投药，不仅成本加大，有时反而有害。混合废水中若有多种重金属离子需要同时沉淀，则难以兼顾不同离子沉淀所需的*佳pH值。如Zn，沉淀pH值在8.2左右即可，而沉淀Ni2+应达9.7左右。若为了沉淀Ni2+将pH调到很高，则Zn(OH)2又有部分呈锌酸盐而溶解，Cu或Ni都不易达标。
化学反应中的药剂我们采用的是南京大学环境学院的污染控制与资源化研究国家重点实验室，经过多年的实验研究制备的高效多功能除污染复合药剂, 解决单一化学中和沉淀，不必精确调整pH值和考虑多种离子的沉淀的兼顾问题。因此只要pH可调整到一定范围即可达到去除污染离子，操作性很强。加适量的碱性钙盐，调整pH值，再加复合除污剂，则可达到用量省，效果好，费用低的优势。
反应后的混合液进入高效斜管沉淀池，斜管沉淀是一种占地面积小、投资少、处理效率高的沉淀方式，在自来水及污水处理中广为应用。通过沉淀后绝大多数金属离子和磷酸盐得到去除。
高效沉淀池的上清液自流进入混凝反应池，混凝反应池也由两格组成，废水首先通过pH在线控制系统精确调节pH至控制范围，然后先后加入PAC、PAM絮凝剂和助凝剂，使废水中剩余的磷酸根、锌离子等污染物进一步形成难溶盐颗粒并聚集成较大絮凝体，在气浮池内与溶气过程形成的微小气泡一起形成浮渣而被刮出池外。气浮装置的另外一个重要功能就是通过加药混凝这种物化处理方式，去除废水中的大部分COD和细小颗粒状悬浮物，为后续生化处理奠定基础。
考虑到所排污水必须严格稳定达到GB8978-1996《污水综合排放标准》，我们在设计中增加了一级生化处理，起到把关作用。生化处理采用的是操作简便，运行稳定的接触氧化工艺。这也是目前国内*成熟稳定的生化处理工艺，COD去除效率高，而且微生物对重金属离子也有一定的吸附作用。由于废水生化性能不是很好，因此需要引入部分生活污水。通过生物填料上的好氧微生物对废水中有机物的吸附降解，将有机物变成水和二氧化碳。降解过程中增长的微生物和废水的混合物，进入竖流式沉淀池，清水达标排放，微生物形成的污泥沉入污泥斗。
废水处理过程中，隔油调节池、高效沉淀池和气浮池产生的污泥首先通过污泥浓缩池初步浓缩去除大部分自由水，减少污泥体积后，再由螺杆泵提升至板框压滤机，脱水干化制成泥饼后外运处置。污泥浓缩池和压滤机清水回流至集水井重新进入污水处理系统处理，避免造成二次污染。
三、各单元处理效果预测
单位：mg/L
|
水质指标 |
CODcr |
SS |
总磷 |
Zn2+ |
油类 |
|
隔油调节池 |
进水 |
213 |
122 |
15 |
117 |
18.7 |
|
出水 |
192 |
97.6 |
|
|
3.74 |
|
去除率 |
10% |
20% |
|
|
80% |
|
高效沉淀池 |
进水 |
192 |
97.6 |
15 |
117 |
3.74 |
|
出水 |
―― |
78 |
0.75 |
5.9 |
―― |
|
去除率 |
―― |
20% |
95% |
95% |
―― |
|
气浮池 |
进水 |
192 |
78 |
0.75 |
5.9 |
3.74 |
|
出水 |
115.2 |
46.8 |
0.53 |
3.5 |
0.37 |
|
去除率 |
40% |
40% |
30% |
40% |
90% |
|
接触氧化池 |
进水 |
115.2 |
46.8 |
0.53 |
3.5 |
0.37 |
|
出水 |
46 |
―― |
0.27 |
1.4 |
―― |
|
去除率 |
60% |
―― |
50% |
60% |
―― |
说明：废水水质指标由乳化和磷化废水混合后，计算得来。
四、主要构筑物、设备说明
1、隔油调节池
有效容积： 20m3，
停留时间： 10h
建筑尺寸： 4.0×2.0×3.0m，
数量： 1座，钢结构。
配套设备：
提升泵：型号WQ25-8-12，*大流量5m3/h，扬程8米，功率0.75kw，数量2台，一用一备。
2、反应池1
有效容积： 2.0 m3
停留时间： 1h
结构尺寸： 2.0×1.0×1.5m
结构数量： 6mm钢板防腐，2座
配套设备：
搅拌：空气搅拌。
加药计量泵：型号PZ-120，流量0-12L/h，出口压力7.6bar，数量3台。
溶药装置：规格2.4×0.8×1.2 m，功率3.3kw，数量3套,材质PVC。
pH在线控制器：型号DP5000－6B－0，数量1台。
3、竖流式沉淀器
有效容积： 10m3
停留时间： 5.0h
结构尺寸： 2.0×2.0×3.0m
有效水深： 2.5m
数量： 1座，钢结构
4、反应池2
有效容积： 2.0 m3
停留时间： 1h
结构尺寸： 2.0×1.0×1.5 m
结构数量： 6mm钢板防腐，2座
配套设备：
搅拌：空气搅拌
加药计量泵：型号PZ-120，流量0-12L/h，出口压力7.6bar，数量3台。
溶药装置：规格2.4×0.8×1.2 m，功率3.3kw，数量2套,材质PVC。
pH在线控制器：型号DP5000－6B－0，数量1台。
管道混合器：型号DN125，数量1台。
5、气浮设备
处理能力： 3m3/h
停留时间： 0.5h
表面负荷： 5～7 m3/m2·h
结构尺寸： 2.5×1.2×2.7m
数量： 1套（含反应系统、尼克尼泵、刮渣系统、控制系统），碳钢防腐。
6、生化处理设备
有效容积： 20m3
停留时间： 10.0h
结构尺寸： 2.0×4.0×3.0m
有效水深： 2.5m
数量： 1座，钢结构
7、竖流沉淀器
有效容积： 10m3
停留时间： 5.0h
结构尺寸： 2.0×2.0×3.0m
有效水深： 2.5m
数量： 1座，钢结构
8、污泥浓缩池
有效容积： 3.2m3，
建筑尺寸： 2.0×1.6×1.5m，
数量： 2座，钢结构
9、板框压滤机
型号： DYQ350－J
泥饼含水率： ≤80％
电机功率： 1.3kw
设备尺寸： 3120×920×1286
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