技术文章

60m3/h干法氟化铝项目废水处理

2014-02-07 16:46:25 来源：

60m3/h干法氟化铝项目废水处理

一. 工程概述
废水的主要来源为车间在生产过程中产生一部分含氟化物的废水，在生产过程中所产生的废水中主要为含氟化物及CODcr、SS，该污染物为严重超标：主要为氟化物，氟离子为国家规定一类污染物，对人体很多组织系统都有致癌作用，污水中的高CODcr能使周围水体产生腐化从而影响人们的生存环境，这些废水如直接外排，将严重破坏周围的生态环境，因此废水须经有效处理后达标排放。
我公司根据贵方提供的废水水量水质资料，借鉴相关工程实际运行经验，本着投资省、处理效果好、运行成本低的原则，编制了该初步设计方案，供建设单位和有关部门决策参考。
二. 设计原则

本设计方案严格执行有关环境保护各项规定，污水处理首先必须确保各项出水水质指标均达到中华人民共和国污水综合排放一级标准。
针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的。
处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化。
管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。
在保证处理效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用，减少占地面积，减少运行费用。
设计美观、布局合理、降低噪声、消除异味及固体废弃物，改善污水站及周围环境，避免二次污染。

三. 设计依据

《污水综合排放标准》（GB8978-96）
《中华人民共和国水污染防治法》（1984年5月）
《室外排水设计规范》GBJ14-87
《供配电系统设计规范》GB50052-95

四. 设计范围
本设计包括废水处理站范围内的处理工艺、土建工艺、电气控制等所有内容，自废水调节池进口到设备处理后的出水口的整个废水处理站内的设施。
五. 设计水量、水质
1.设计水量
根据该公司提供的水量报告，每天污水水量为1440吨/天，考虑到高峰时水量的变化性，本方案设计流量为Qh=60m³/h，处理装置24小时连续运行。
2.设计水质
1）.设计进水水质
根据用户提供废水进水水质，参考同类排放水质，设计进水水质如下：

项目指标	CODcr	SS	PH	F^－
出水水质	2000～3000mg/L	1000～1500mg/L	2.0～5.5	6000～7000 mg/L

2）.设计出水水质
设计出水水质达到《国家污水综合排放标准》GB8978-1996中一级排放标准。

项目指标	CODcr	SS	PH	F^－
出水水质	100mg/L	70mg/L	6—9	≤10mg/L

六. 污水处理工艺

1.工艺流程图（略）

2.工艺流程说明
含氟废水先入调节兼事故池，由污水泵提升至一级反应池反应，在反应池中加入熟石灰和氯化钙，废水中F^－和部分重金属元素在碱性条件下形成难溶物质，污水自流至一级沉淀池，沉淀大部分难溶物质，上清液自流作用入二级反应池；分别调节废水中PH、向污水中加PAC、PAM，在适当酸碱度条件下发生絮凝作用。污水经自流作用流入二级沉淀池，将形成的絮凝沉淀物沉淀。污水再经自流进入生物反应池进行生化反应。生化反应池采用生物固定技术可有效去除废水中的COD_Cr，污水再经沉淀后流至中间水池，然后由加压泵提升到过滤器进行过滤再经另一级除氟装置处理后污水中的F^－达到排放标准后排放。
污水处理过程中产生的污泥，自流进入污泥池，定期由污泥脱水机进行脱水处理。处理后的污泥外运填埋处理。
设备检修时，一二级反应池、沉淀池的排水以及过滤器反冲洗水、除氟器的再生废水、污泥脱水机的回水，经自流排入集水井，再经水泵送入调节池，进行再处理。
七. 主要设备描述
1.调节池兼事故池
调节池主要用于对含氟废水的存储及水量的调节，由污水提升泵将废水提升至一级反应池。若厂家由于意外原因暂停生产，可将部分生产废水储存于调节池中，此时调节池为事故池使用。
1）.设计参数
外型尺寸：16700mm×12500mm×4000mm；
有效容积：800m3；
材质及数量：钢砼，1座；
防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂。
2）.配置
A. 含氟废水液位控制器：材料—耐酸碱（1套）
B. 含氟废水提升泵:
型号: IHF80-65-160
流量：65m3/h；
扬程：27m ；
功率：11KW；
数量：2台（聚全氟乙烯潜污泵，一用一备）。
2. 一级反应池
一级反应池主要去除废水中的氟离子。含氟废水中不仅含有HF，还含有AlF₃等物质。一级反应池中设有搅拌机，含氟废水在搅拌机作用形成涡流，先
与石灰乳结合形成难溶物质。但考虑到饱和CaF₂溶液溶解度及沉降性能，根据大量实验，在饱和CaF₂溶液中加入CaCl₂溶液后F^－浓度可降至10mg/L。
主要反应有： 2F^－+Ca=CaF₂↓，Al³⁺+3OH^－= Al(OH)₃↓
在反应池下端设有排污口，可将大颗粒固体沉淀物质或放空池中废水至污泥池。由于反应池涡流作用，反应后悬浮物、小固体颗粒等直接入一级沉淀池沉淀。
1）.设计参数
外型尺寸：4000mm×3000mm×4000mm；
有效容积：30m³；
反应时间：30min；
材质及数量：钢砼，1座；
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂；
助剂：石灰乳、氯化钙。
2）.配置
A.石灰乳投加装置：
加药泵：Q=18L/min，Pa=3Kg/cm²，0.75KW，1台。
溶药箱：容积2m³ ，1个，设置排渣槽。碳钢防腐。（利用原有设备）
溶药箱搅拌器：型号BL13-11-4，功率4KW，转速136rpm，1台。（利用原有设备）
反应器搅拌机：型号BL13—11—1.5，功率7.5KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌桨：型号￠900，1台。搅拌轴及叶片材料：尼龙
药液箱：10m³，1个。碳钢防腐。（利用原有设备）
B.氯化钙投加装置：
加药泵：Q=18L/min，Pa=3Kg/cm³，0.75KW，1台。
溶药箱：容积2m3，一个。设置排渣槽。玻璃钢材料。
溶药箱搅拌器：型号BL13—11—3，功率3KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌机：型号BL13—11—7.5，功率1.5KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌桨：型号￠900，1台。搅拌轴及叶片材料：尼龙
药液箱：4m³，1个。玻璃钢材料。
3. 一级沉淀池
一级沉淀池采用竖流沉淀池，沉淀一级反应形成的大量难溶物质。泥斗下端距池底0.1m设有一根排泥管，泥入污泥池。
竖流沉淀池采用自上而下中心进水，中心外缘由下向上出水。沉淀上清液由竖流沉淀池边缘入二级反应池。
设计参数
沉淀池外形尺寸：6000mm×6000mm×4600mm；
沉淀时间：1h；
泥斗（下分四个泥斗）高度：1.9m；
泥斗角度：55°；
材质与数量：钢砼，1座；
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂。
4. 二级反应池
     二级反应池分为2部分，即中间池与混凝反应池合建。从一级竖流沉淀池出来的废水首先流入中间池，再入反应器反应。
（一）中间池
由于一级反应器中投加的呈碱性的药剂，一级沉淀池出水呈碱性，故利用中间池调节PH值，保证一定PH范围，为后续分别投加絮凝剂与助凝剂，使混凝反应能较好进行。
1）.设计参数
材质与数量：钢砼，1座。
反应时间：10min；
有效容积：10m3；
外型尺寸：2000mm×2000mm×3000mm；
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂。
2）.配置
PH仪：型号LP—3000，1套。
（二）.混凝反应池
混凝反应池内进行废水的化学混凝反应。反应器分2隔，中间池废水先入*格，采用上进水，投加药品为聚合氯化铝（PAC），净水效果明显、絮凝沉淀速度快、适应PH范围宽；对管道设备腐蚀性低，能有效地去除水中色质SS、COD、BOD及砷、铅、汞等重金属离子。废水采用下进水入第二格，投加药品为聚丙烯酰胺（PAM）是水溶性高分子聚合物中应用*广泛的品种之一。
1）.设计参数
材质与数量：钢砼，1座（分2隔）；
反应时间：*格投加PAC，反应10min；第二格投加PAM，反应10min；
有效容积：20m3；
外型尺寸：4000mm×2000mm×3000mm ；
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂
2）.配置
A. PAC投加装置
加药泵：Q=10L/min，Pa=5Kg/cm³，1.1KW，1台。
溶药箱：容积2m3 ，1个，玻璃钢材料。
溶药箱搅拌器：型号BL13—11—2.2，功率2.2KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌机：型号BL13—11—7.5，功率1.5KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌浆：型号￠900，1台。搅拌轴及叶片材料：尼龙
药液箱：容积4m3，1个，玻璃钢材料。
B. PAM投加装置
加药泵：Q=2.8L/min，Pa=7Kg/cm3，1.1KW，1台。
溶药箱（药液箱）：容积2m3，2个，玻璃钢材料。
溶药箱搅拌器：型号BL13—11—2.2，功率2.2KW，转速136rpm，2台。
反应器搅拌机：型号BL13—11—7.5，功率1.5KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌浆：型号￠900，1台。搅拌轴及叶片材料：尼龙
C. 硫酸投加装置
加药泵：Q=24L/min，Pa=20Kg/cm3，3KW，1台。
硫酸储液箱：容积4m3 材料：不锈钢。
搅拌机型号：型号BL13—11—7.5，功率1.5KW，转速136rpm，1台。
反应器搅拌浆：型号￠900，1台。搅拌轴及叶片材料：尼龙
5. 二级沉淀池
二级沉淀池采用竖流沉淀池，结构同一级沉淀池，但在一级沉淀池基础上增加斜板。从而更有效的将混凝物质与水分离。
设计参数
材质与数量：钢砼，1座；
沉淀时间：1h；
沉淀池有效高：2.7m；
沉淀池外形尺寸：5000mm×5000mm×4600mm；
泥斗（下分四个泥斗）高度：1.9m；
泥斗角度：55°；
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂。
6. 固定化生物蠕动床
固定化生物蠕动床利用生物固定化技术，微生物可以有效的附着在生物膜上参与好氧（厌氧）反应，大幅度提高微生物对废水中污染物质的降解能力。生物反应池中间加隔板分为2格。池内每隔设置填料，利用曝气装置供氧以固定微生物的生长繁殖。特点如下：①由于填料比表面积大，池内冲氧条件好，可以达到较高的容积负荷。②由于相当的一部分微生物固着生长在表面，不需要污泥回流，也不存在污泥膨胀问题。③适应能力强。④生物填料具有一定的吸附性，可以有效去除废水中剩余的F^－，并且对废水中重金属
具有较好的吸附能力。⑤由于生物固定化技术属于生物膜法的一种，所
以产生的污泥量少，对难降解有机废水有较高的去除率。
1）.设计参数：
外型尺寸：14000mm×7000mm×4000mm
反应时间：6h
有效容积：360m3
材质与数量：钢砼，1座。
填料体积：245m3
填料高度：2.5m
供气量：12m3/min       风压0.039MPa
曝气器：填料盘式微孔曝气器HD270。D=268mm，200个。
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂
7. 竖流沉淀池
废水经过固定化生物蠕动床*终流入竖流沉淀池。竖流沉淀池中仍增加斜板从而更高效的去除悬浮物质，达到出水排放水质要求。污泥排入污泥池。
1）.设计参数
沉淀池外形尺寸：5000mm×5000mm×4600mm
沉淀时间：1h
沉淀池有效高：2.7m
泥斗（下分四个泥斗）高度：1.9m
泥斗角度：55°
材质与数量：钢砼，1座。
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂
8. 中间水池（过滤器前）
中间水池主要用于储存前级处理的废水，中间水池采用钢筋混凝土结构，内设中间水泵。
1）.设计参数
外形尺寸：         5000 mm×3900 mm×3500 mm；
有效容积：         60m3；
有效水深：         3m；
停留时间：         1h(按处理量每小时60m３计)；
材    质：         钢砼结构（耐氢氟酸型呋喃树脂）；
数    量：         1座。
2）.配置
A.含氟废水液位控制器：材料—耐酸碱（1套）
B.加压泵
型    号：          IHF80-65-160；
流    量：          65m3/h；
扬    程：          27m；
功    率：          11kw；
数    量：          2台（一用一备）。
9.过滤器、活性氧化铝除氟装置
经二次沉淀分离的出水进入装有特殊滤料的过滤器中进行过滤再经活性氧化铝过滤器。经过活性氧化铝吸附，氟离子被活性氧化铝吸附，达到除氟要求。当出水氟含量超标时，进行活性氧化铝再生。
活性氧化铝具有许多毛细孔道，表面积大，可作为吸附剂、干燥剂及催化剂使用。同时还根据吸附物质的极性强弱来确定，对水、氧化物、醋酸、碱等具有较强的亲合力，是一种微水深度干燥剂，也是吸附极性分子的吸附剂。活性氧化铝除氟类似于阴离子交换树脂，但对氟离子的选择性阴离子树脂大。活性氧化铝吸附脱氟效果好，容量稳定，每立方米活性氧化铝吸氟6400克。本产品具有强度高、磨损低、水浸不变软、不膨胀、不粉化、不破裂。特别适应含氟水的除氟处理。
1）.设计参数
A. 过滤器（钢结构内衬PE）
外形尺寸：          Ф×H=2800×3200；
处理量：             60m³/h；
滤速：               10m/h；
滤料：               精制石英砂；
填料高度：           1.2m；
数量：               1台。
B. 除氟装置（钢结构内衬PE）
外形尺寸：           Ф×H=2.5m×3.2m
单台处理能力：           30m³/h
滤速：                5～8m/h
活性氧化铝层厚度：    1.2m；
数量：                2台。
2）.配置
A.反冲洗水泵
型    号：          200QW400-27-45；
流    量：          250m³/h；
扬    程：          35m；
功    率：          45kw；
数    量：          1台。
B.再生系统（一套）
再生泵：（流量：10m3/h；扬程：20m；功率：3kw）1台（耐酸泵）；
再生液提升泵：（流量：10m3/h；扬程：20m；功率：3kw）1台（耐酸泵）；
再生液箱：（V=9.4 m3）1只（玻璃钢水箱）。
10. 清水池
清水池主要用于储存过滤器和除氟装置反冲洗用水。
1）.设计参数
外形尺寸：         3900 mm×3900 mm×3500 mm；
有效容积：         50m3；
有效水深：         3m；
材    质：         钢砼结构；
数    量：         1座。
11. 污泥处理
污泥靠重力或污泥泵吸泥定期排入污泥浓缩池，污泥浓缩池的污泥用污泥泵输入污泥脱水机脱水处理，泥饼外运。滤液回流至调节池进行重新处理。
污泥池设1座，连续运行。
1）.设计参数
总容积：20m3
尺寸：2500mm×2500mm×3500mm
排水：浓缩池内上清液利用重力排放，由溢流管道排入调节池。
排泥：日排放干泥量2.9t（主要含CaF₂），含水率为80%。
池内防腐：耐氢氟酸型呋喃树脂
2）.配置
A.污泥泵（耐氢氟酸）：
技术参数：流量8-15 m³/h   扬程15m    功率1.5KW
C.污泥脱水机
型号：带式脱水机
功率：2.2KW
处理能力：15m³/h
数量：一套（包括加药装置、反冲洗泵、空压机）
   12.集水池
    集水池主要用于收集过滤器和除氟装置反冲洗排水、一二级反应池、沉淀池放空排水以及污泥脱水机回水。
1）.设计参数
外形尺寸：        2500 mm×2500 mm×3500 mm；
总容积：         21m3；
有效水深：         3m；
材    质：         钢砼结构；
数    量：         1座。
池内防腐：        耐氢氟酸型呋喃树脂
2）.配置
A. 含氟废水液位控制器：材料—耐酸碱（1套）

B.含氟废水提升泵:
型号: IHF80-65-160
流量：65m3/h；
扬程：27m ；
功率：11KW；
数量：2台（聚全氟乙烯潜污泵，一用一备）。
八. 构筑物防腐施工方案
   1. 构筑物防腐范围
本污水处理中所需进行防腐的构筑物包括调节池、一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、二级沉淀池、固定化生物蠕动床、竖流沉淀池、中间水箱、污泥池。
2. 构筑物防腐面积
调节池；651.1m²                  集水池：47.5m²
一级反应池：78m²                一级沉淀池：164.4m²
二级反应池84m²                 二级沉淀池：164.4m²
固定化生物蠕动床：322m²         竖流沉淀池：164.4m²
中间水箱：83m²                  污泥池：47.5m²
防腐面积合计为：1806.3 m²
   3. 防腐施工方案
基层检查及清理——环氧树脂打底两遍——呋喃树脂玻璃钢（涤纶布）——呋喃胶泥砌筑230×113×30（30㎜厚）石墨砖——养护
   4. 防腐施工预算
   （1）.呋喃树脂玻璃钢（涤纶布）            106.00元/m²
   （2）.石墨砖230×113×30（30㎜厚）        790.00元/m²
   （3）.呋喃树脂胶泥                          25.00元/m²
合     计：                     921.00元/m²
九.自动控制系统
1.电气控制部分概述
    根据设计，本污水处理厂自控系统采用"集中监测、分散控制"的原则，由中央监控工作站和现场分散控制站组成的工业控制系统。控制室为监控主站，在粗格栅污水提升泵房、鼓风机房、污泥脱水间、消化控制室分别设立控制分站，配合现场就地控制，其它各控制对象都分别有自己单独的CPU和操作员面板（可编程终端），用现场总线网同上级控制站连接，以保证局部故障时不影响整个系统的工作。
2. 系统构成
根据工艺过程,为实现全自动化过程控制, 为了减少人的劳动量,减轻操作人员劳动强度，本工艺采用自动控制，也可以手动控制，便于操作管理，控制水泵，当水泵或风机发生故障时，即声、光报警。提升泵、中间水泵、反冲泵、污泥泵等采用低液位仃泵，从而防止水泵空吸，加药装置的加药泵为手动起动，并实行PH仪测量，搅拌机设置为手动工作控制，沉淀池排泥采用手动定期排泥。每个动力固定安装处设置一个就地控制箱，具体可根据用户的要求进行自控要求。
3. 方案设计
本污水处理厂自控系统采用"集中监测、分散控制"的原则，由中控室实现手动和自动控制，所有现场设备电源都由中控室给出，电源线由电缆沟接至现场设备，中控室中备配备ＰＬＣ和触摸屏，放置操作台，操作台主要用来触摸屏PLC和控制元器件并提供所有用电设备电源，外电源三相五线制接至现场，为在中控室中实现手动模拟控制，从现场模拟真实的信号，放便操作和操作的可靠性。其中,每个单元回路采用远程本地控制,当本地控制有效时,远程自动无效。
十. 主要构筑物及设备一览表
1.主要构筑一览表（土建部分）

序号

名称

规格

单位

数量

备注

调节池
兼事故池

L×B×H=16.7×12.5×4m

座

钢砼结构
耐氢氟酸型呋喃树脂

1级反应池

L×B×H=4×3×3m