【文章內(nèi)容簡介】 動所必需的微量元素，具有多方面的生理作用，但當攝入氟含量過高時，將對機體產(chǎn)生一系列的毒副作用，過量的氟對骨、肝、腎、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等組織均有不同程度的損害作用。因此，~，工業(yè)廢水中氟的無機化合物最高允許排放質(zhì)量濃度為10mg/L。處理含氟廢水的方法主要是沉淀法和吸附法。q 沉淀法沉淀法常用的化學(xué)藥品主要有石灰、氯化鈣、鎂化合物并配合聚合硫酸鐵、硫酸鋁、PAM等使用，反應(yīng)機理都是：Ca2++2F=CaF2在鈣的化學(xué)計量濃度下，氟化鈣的理論最大溶解度約為8mg/L，pH和鈣濃度將影響溶液中的氟濃度：pH=8及pH12時水中氟濃度最低，增加水中鈣的濃度，同離子效應(yīng)將使氟化鈣的沉淀一溶解平衡向生成氟化鈣的方向移動，聚合硫酸鐵、硫酸鋁、PAM作為混凝或絮凝劑，可以進一步降低出水中的氟濃度。q 吸附法含氟廢水流經(jīng)接觸床，通過與床中固體介質(zhì)進行特殊或常規(guī)的離子交換或化學(xué)反應(yīng)可去除氟化物。雖然處理過程中不需移去固體介質(zhì)，但接觸床的再生及高濃度再生液的處理是整個過程不可缺少的。由于接觸過程的基本機理是離子交換或表面反應(yīng)，因此吸附法一般不直接用于氟廢水的處理，只適用于低濃度含氟廢水或經(jīng)其它方法處理后氟化物濃度降至1020mg/L的廢水，否則吸附接觸床再生繁瑣，運行成本高。接觸床吸附介質(zhì)包括磷灰石、離子交換樹脂和改性礬土等。由以上分析可知，雖然每種污染物質(zhì)均有多種處理技術(shù)可以應(yīng)用，但是該酸洗廢水是多種離子混合的重金屬廢水及含氟廢水，采用離子交換、反滲透等方法均難以一個過程中全部去除，而且很不經(jīng)濟，然而采用操作最簡單最成熟的石灰中和法就可同時實現(xiàn)廢水中的鐵、鎳、鉻、氟等污染物質(zhì)的去除，使出水達標排放。 工藝類別及流程組成綜合以上分析，根據(jù)污水處理廠出水水質(zhì)要求，本項目處理方法應(yīng)為具有中和和混凝沉淀功能的二級物化處理工藝。 污水處理工藝比較及推薦方案(1) 方案一：傳統(tǒng)工藝(二級中和沉淀)q 主體工藝流程框圖典型的中和系統(tǒng)采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或石灰，而最普遍的是用石灰。石灰是便宜的化學(xué)品，反應(yīng)又快，其缺點是產(chǎn)生大量的污泥。本方案采用“兩級石灰中和反應(yīng)法+沉淀池”工藝路線，主體工藝流程如下：方案一 主體工藝流程圖q 微曝氣調(diào)節(jié)微曝氣調(diào)節(jié)池主要是為了利用低廉的消石灰將酸洗廢水的酸性由強酸性中和到弱酸性，并在池底布設(shè)微孔曝氣管，作用之一是使投加藥劑與廢水充分接觸，將預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池出水的pH控制到45，可有效防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，達到均質(zhì)均量的效果；其二使廢水在中和過程中產(chǎn)生的浮渣及沉降物上下分離得以去除，減少后續(xù)中和反應(yīng)過程中消石灰投加量和泥渣生成量。q 一級曝氣中和一級中和的機理是繼續(xù)投加價格相對低廉的消石灰作為絮凝沉淀的藥劑調(diào)節(jié)pH值，與廢水進行絮凝反應(yīng)。工藝中如果使用石灰石中和處理酸洗廢水時常常產(chǎn)生一些困難，這是由于中和反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸鈣覆蓋在石灰石表面會妨礙中和反應(yīng)的進行；此外，如果中和程度控制不當會生成絮狀氫氧化亞鐵沉淀，此時出水上面的澄清液盡管會一度呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但它還含有很多的Fe2+，經(jīng)過一段時間以后亞鐵被空氣中的氧所氧化生成氫氧化鐵沉淀，澄清液會變成褐色的污濁液，而且該沉淀物不易濃縮，使得沉淀的泥渣處理困難。采用消石灰一級曝氣中和沉淀反應(yīng)，則可以有效避免出現(xiàn)上述情況。首先該技術(shù)采用曝氣手段可以確保藥劑(石灰)與廢水充分混合，使反應(yīng)的廢水pH值在反應(yīng)池各點基本均一，從而保障反應(yīng)的持續(xù)進行；其次可有效防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀。q 一級沉淀—平流沉淀池沉淀法是依靠重力作用將水中的懸浮物分離去除。采用平流沉淀池，成熟、穩(wěn)定，操作較簡單，能達到較好的固液分離效果。q 二級曝氣中和混凝一級平流式沉淀池出水自流進入二級曝氣中和混凝反應(yīng)池后，繼續(xù)投加消石灰對進水酸堿性進行進一步的調(diào)節(jié)，并使得未反應(yīng)完全的重金屬離子形成沉淀，在此過程中投加助凝劑保證沉淀完全，為后續(xù)的二沉處理提供良好的條件。本階段也充分利用酸洗廢水中鐵含量較大的特點，使之在反應(yīng)過程中一方面作為污染物被去除，另一方面也起到混凝作用而提高對其它污染物的去除，保證出水的達標排放，此階段為污染物去除的主要階段。曝氣不但可以將亞鐵完全氧化成三價鐵，而且可以起到攪拌作用，防止反應(yīng)生成的泥渣沉積?；旌弦翰捎贸Ｒ?guī)的沉淀法就可以基本滿足出水水質(zhì)要求。q 二級沉淀—斜管沉淀池斜板(管)沉淀池是根據(jù)“淺層沉淀”理論，在沉淀池中加設(shè)斜板或蜂窩等斜管裝置，以提高沉淀效率的一種新型沉淀池。按水流與沉泥的相對運動方向，可分為異向流、同向流和側(cè)向流三種類型。在城市污水處理中主要采用升流式異向流斜板(管)沉淀池。根據(jù)異向流斜板(管)公式的推導(dǎo)，斜板(管)沉淀池的處理能力與普通沉淀池相比可提高2～4倍，沉淀時間可縮短幾倍。具有提高設(shè)計負荷、縮短停留時間和占地少等優(yōu)點。q 三級處理—砂濾廢水中的各種污染物質(zhì)均是以生成沉淀的方式達到去除的目的，比如：Fe(OH)3，Ni(OH)2，Cr(OH)3，CaF2，CaSO4，，但由于常規(guī)的石灰中和處理沉淀物形成速率慢、固體顆粒小、沉降特性差，氟濃度只能降至1530mg/L，不能達到國家排放標準的要求(≤10mg/L)，因此采用砂濾作為出水保證措施，防止沉淀處理后的出水殘留少量絮狀物導(dǎo)致出水污染物超標，從而確保出水各項指標均能穩(wěn)定達標排放。(2) 方案二：改進工藝q 主體工藝流程框圖及其簡介典型的中和系統(tǒng)采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或石灰。石灰石比石灰更為經(jīng)濟，反應(yīng)時會產(chǎn)生較稠的污泥。除了石灰石以外，石灰是最便宜的化學(xué)品，反應(yīng)又快，其缺點是產(chǎn)生大量的污泥。因此采用石灰石和消石灰分別作為兩階段中和藥劑的二級中和法可以發(fā)揮兩者的優(yōu)點，主體工藝流程如下：方案二主體工藝流程圖q 一級曝氣中和一級中和的機理是利用比消石灰價格更為低廉的石灰石將酸洗廢水的酸性由強酸性中和到弱酸性，這樣可以有效降低藥劑費用。常規(guī)工藝使用石灰石中和處理酸洗廢水時常常產(chǎn)生一些困難，這是由于中和反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸鈣覆蓋在石灰石表面會妨礙中和反應(yīng)的進行；此外，如果中和程度控制不當會生成絮狀氫氧化亞鐵沉淀，此時出水上面的澄清液盡管會一度呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但它還含有很多的Fe2+，經(jīng)過一段時間以后亞鐵被空氣中的氧所氧化生成氫氧化鐵沉淀，澄清液會變成褐色的污濁液，而且該沉淀物不易濃縮，使得沉淀的泥渣處理困難。采用一級曝氣中和技術(shù)，則可以有效避免出現(xiàn)上述情況，首先該技術(shù)采用曝氣手段可以確保石灰石顆粒不會被反應(yīng)過程中生成的硫酸鈣沉淀物所覆蓋，從而保障反應(yīng)的持續(xù)進行；其次將一級曝氣中和出水的pH控制到45，不但可有效防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，而且可有效吹脫反應(yīng)過程中生成的二氧化碳氣體，減少二級中和過程中消石灰投加量和泥渣生成量；再次，采用升流式膨脹中和反應(yīng)塔既能有效吹脫反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二氧化碳，又可以沖走易堵塞濾層的微細懸浮物質(zhì)，確保一級中和反應(yīng)的順利進行。曝氣中和反應(yīng)塔在降低處理成本、節(jié)約能源、提高經(jīng)濟效益和保護環(huán)境方面可以取得明顯效果。q 二級曝氣中和混凝一級曝氣中和反應(yīng)塔出水自流進入二級曝氣中和混凝反應(yīng)池后，投加消石灰對進水酸堿性進行進一步調(diào)整。本階段充分利用酸洗廢水中鐵含量較大的特點，使之在反應(yīng)過程中一方面作為污染物被去除，另一方面也起到混凝作用而提高對其它污染物的去除效果，保證出水的達標排放，此階段為污染物去除的關(guān)鍵階段。曝氣不但可以將亞鐵氧化成三價鐵，而且可以起到攪拌作用，防止反應(yīng)生成的泥渣沉積。混合液采用常規(guī)的沉淀法就可以基本滿足出水水質(zhì)要求。q 平流沉淀池沉淀法是依靠重力作用將水中的懸浮物分離去除。采用平流沉淀池，成熟、穩(wěn)定，操作較簡單，能達到較好的固液分離效果。q 砂濾廢水中的各種污染物質(zhì)均主要以生成沉淀的方式達到去除的目的，比如：Fe(OH)3，Ni(OH)2，Cr(OH)3，CaF2，CaSO4， mg/L，但由于常規(guī)的石灰中和處理沉淀物形成速率慢、固體顆粒小、沉降特性差，氟濃度只能降至15~30mg/L，不能達到國家排放標準的要求(≤10mg/L)，因此采用砂濾作為出水保證措施，防止沉淀處理后的出水殘留少量絮狀物導(dǎo)致出水污染物超標，從而確保出水各項指標均能穩(wěn)定達標排放。(3) 方案比較兩個方案投資及運行費用比較見下表。序號比 較 項 目方 案 一方 案二 1工程直接費(萬元) 7248692電費(萬元/年）3藥劑費(萬元/年）4污泥量(噸/d)5單位運行成本(元/m3)兩個方案綜合比較見下表。污水處理方案綜合比較表比較內(nèi)容方 案 一方 案 二工藝特點屬于傳統(tǒng)的工藝流程，成熟穩(wěn)定。屬于國內(nèi)領(lǐng)先的工藝流程，運行效果良好穩(wěn)定。運行管理設(shè)備及構(gòu)筑物較多，運行管理較方便。設(shè)備及構(gòu)筑物較少，運行管理較簡單。處理成本藥劑投加量大，處理費用高。藥劑投加量省，處理費用較低。設(shè) 備設(shè)備種類較單一，維護較簡單。設(shè)備種類較多，維護較復(fù)雜。工程直接費(萬元)724869工程直接費+20年運行費(萬元)121679136通過以上比較可以看出，兩個方案投資和運行管理均較接近，其中方案二略大；但方案二在處理成本方面占有較大的優(yōu)勢，也符合當?shù)氐膶嶋H情況，因此將方案二作為污水處理推薦方案。 方案二工藝特色總結(jié)(1) 屬于國內(nèi)領(lǐng)先的工藝流程，運行效果穩(wěn)定，藥劑投加量省。(2) 利用比消石灰價格更為低廉的石灰石(兩者的價格差4倍)將酸洗廢水的酸性由強酸性中和到弱酸性，有效降低藥劑費用。(3) 一級曝氣中和出水的pH控制到45，不但可有效防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，而且可有效吹脫反應(yīng)過程中生成的二氧化碳氣體，減少二級中和過程中消石灰投加量和泥渣生成量。(4) 在二級中和沉淀中采用沉渣回流技術(shù)，可以大大提高廢水處理效果和減少石灰投加量。(5) 采用砂濾作為出水保證措施，防止沉淀處理后的出水殘留少量絮狀物導(dǎo)致出水污染物超標，從而確保出水各項指標均能穩(wěn)定達標排放。 污泥處理工藝的確定污泥是污水處理過程的產(chǎn)物，是整個污水廠的重要組成部分，處理目的在于降低污泥含水率，減少污泥體積，達到性質(zhì)穩(wěn)定，并為進一步處置創(chuàng)造條件。由上述分析可知，酸洗廢水中鐵、鉻和鎳是以氫氧化物沉淀的形式、氟是以氟化鈣沉淀形式被去除的，該處理過程中必然會產(chǎn)生大量的泥渣，泥渣的妥善處理處置是必要的。設(shè)置污泥濃縮池將沉淀池排出的大量泥渣進行濃縮，然后通過壓濾機進一步脫水，這樣外運的泥渣含水率約為70%，有效節(jié)省泥渣外運費用。由于該泥渣主要成分為無機物且含有大量的重金屬污染物，幾乎不含有機污染物，因此不宜采用常規(guī)穩(wěn)定化技術(shù)進行處理。該泥渣不含放射性物質(zhì)，近期可采用脫水后就近運往磚廠與水泥、粉煤灰等混合進行制磚，使泥渣穩(wěn)定化。遠期污泥處置廠建成，還可以回收重金屬，創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益。 污泥處理總體流程濃縮→脫水→干化→處置。 污泥脫水方式選擇目前，國內(nèi)污泥脫水方式主要有以下兩大類型：(1) 自然干化這種脫水方式較為簡單，但是受當?shù)氐臍夂驐l件和場地的限制。(2) 機械脫水污泥機械脫水裝置主要有以下幾種形式，見下表。裝置名稱性能比較真空過濾可以連續(xù)生產(chǎn)，亦可自動控制，但其附屬設(shè)備多，過濾濾布需定期反沖洗，操作工序復(fù)雜，濾布亦容易堵塞，脫水后污泥含水量水率高，一般僅用于初沉污泥或消化污泥脫水。板框壓濾脫水效果好，經(jīng)脫水后污泥含水率較低，一般是間歇操作，勞動強度較大，適用于小型污水處理廠。帶式過濾目前較為廣泛使用的污泥脫水設(shè)備，濾帶可回轉(zhuǎn)，連續(xù)運轉(zhuǎn)脫水效率高，但需要定期沖洗，浪費水量。離心脫水結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，操作強度低，操作環(huán)境好，污泥脫水可連續(xù)運轉(zhuǎn)，污泥處理效果穩(wěn)定的特點。廂式壓濾過濾面積大，濾速快，化學(xué)性能穩(wěn)定，抗腐蝕性強，無毒、無味、重量輕、強度高、操作省力等優(yōu)點。 污泥處理與處置工藝分析該污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要為化學(xué)污泥，污泥產(chǎn)量大。污泥先進入污泥濃縮池，再將濃縮后的污泥經(jīng)壓濾機壓濾脫水，壓濾后的泥餅外運。污泥濃縮池的上清液和壓濾后的污水返回集水池。 污泥處理流程綜合上述分析，污泥處理采用污泥濃縮池濃縮后壓入廂式壓濾機壓榨脫水，可使污泥含水率降至70%左右后外運。 污泥最終去向由于該泥渣主要成分為無機物且含有大量的重金屬污染物，幾乎不含有機污染物，因此不宜采用常規(guī)穩(wěn)定化技術(shù)進行處理。該泥渣不含放射性物質(zhì)，近期可采用脫水后就近運往磚廠與水泥、粉煤灰等混合進行制磚，使泥渣穩(wěn)定化。遠期污泥處置廠建成，還可以回收重金屬，創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益。第4章 污水處理廠設(shè)計 設(shè)計原則 符合國家的有關(guān)法律、法規(guī)和政策精神，嚴格執(zhí)行國家相關(guān)設(shè)計規(guī)范和標準。 充分進行現(xiàn)場調(diào)研，深入了解現(xiàn)場基礎(chǔ)資料和污染源情況。 因地制宜，合理利用現(xiàn)有預(yù)留地，以達到節(jié)約用地，降低投資成本，充分發(fā)揮建設(shè)項目效益的目的。 處理工藝流程應(yīng)具有合理性、先進性、經(jīng)濟性和可靠性。 工程具有投資合理、施工周期短、運行費用低、操作管理方便以及處理效果穩(wěn)定等特點。 盡量采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，有效防止二次污染。 自動化控制程度高，以提高運轉(zhuǎn)管理水平，減少勞動強度。 在設(shè)計中充分發(fā)揮工藝中各功能池的作用，使各污染因子穩(wěn)定達標。 總體設(shè)計 工藝流程污水處理廠工藝流程圖見下圖。第91頁霞浦縣牙城工業(yè)園區(qū)污水處理廠4000噸/日不銹鋼生產(chǎn)廢水處理工程工藝流程圖 總平布置設(shè)計原則(1) 按照不同功能，分區(qū)布置，并用綠化帶隔開。(2) 考慮人流、物流運輸方便，布置廠區(qū)道路。(3) 滿足消防安全要求。(4) 根據(jù)城市夏季主導(dǎo)風(fēng)向和全年風(fēng)頻，合理布置各功能區(qū)。(5) 便于分期建設(shè)，減少首期投資。(6) 設(shè)有超越管，構(gòu)筑物可重力放空。(7) 考慮與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。(8) 工藝流程流暢，順流程及排出的位置綜合布置。(9) 處理構(gòu)筑物布置緊湊，節(jié)約用地便于管理。(10) 各相鄰處理構(gòu)筑物之間間距的確定