【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)所必需的微量元素，具有多方面的生理作用，但當(dāng)攝入氟含量過(guò)高時(shí)，將對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一系列的毒副作用，過(guò)量的氟對(duì)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(wú)機(jī)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(jī)理都是：Ca2++2F=CaF2在鈣的化學(xué)計(jì)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(shí)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(dòng)，聚合硫酸鐵、硫酸鋁、PAM作為混凝或絮凝劑，可以進(jìn)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(guò)與床中固體介質(zhì)進(jìn)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(guò)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(gè)過(guò)程不可缺少的。由于接觸過(guò)程的基本機(jī)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(yùn)行成本高。接觸床吸附介質(zhì)包括磷灰石、離子交換樹(shù)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?gòu)U水及含氟廢水，采用離子交換、反滲透等方法均難以一個(gè)過(guò)程中全部去除，而且很不經(jīng)濟(jì)，然而采用操作最簡(jiǎn)單最成熟的石灰中和法就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水中的鐵、鎳、鉻、氟等污染物質(zhì)的去除，使出水達(dá)標(biāo)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(xiàng)目處理方法應(yīng)為具有中和和混凝沉淀功能的二級(jí)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(jí)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(diǎn)是產(chǎn)生大量的污泥。本方案采用“兩級(jí)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(qiáng)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(guò)程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，達(dá)到均質(zhì)均量的效果；其二使廢水在中和過(guò)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(guò)程中消石灰投加量和泥渣生成量。q 一級(jí)曝氣中和一級(jí)中和的機(jī)理是繼續(xù)投加價(jià)格相對(duì)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(jìn)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(shí)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(huì)妨礙中和反應(yīng)的進(jìn)行；此外，如果中和程度控制不當(dāng)會(huì)生成絮狀氫氧化亞鐵沉淀，此時(shí)出水上面的澄清液盡管會(huì)一度呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但它還含有很多的Fe2+，經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(huì)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(jí)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(diǎn)基本均一，從而保障反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行；其次可有效防止反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀。q 一級(jí)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(jiǎn)單，能達(dá)到較好的固液分離效果。q 二級(jí)曝氣中和混凝一級(jí)平流式沉淀池出水自流進(jìn)入二級(jí)曝氣中和混凝反應(yīng)池后，繼續(xù)投加消石灰對(duì)進(jìn)水酸堿性進(jìn)行進(jìn)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(guò)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(diǎn)，使之在反應(yīng)過(guò)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(duì)其它污染物的去除，保證出水的達(dá)標(biāo)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(jià)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(jí)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)間可縮短幾倍。具有提高設(shè)計(jì)負(fù)荷、縮短停留時(shí)間和占地少等優(yōu)點(diǎn)。q 三級(jí)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(dá)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(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，從而確保出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。(2) 方案二：改進(jìn)工藝q 主體工藝流程框圖及其簡(jiǎn)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(jì)，反應(yīng)時(shí)會(huì)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(diǎn)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(jí)中和法可以發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，主體工藝流程如下：方案二主體工藝流程圖q 一級(jí)曝氣中和一級(jí)中和的機(jī)理是利用比消石灰價(jià)格更為低廉的石灰石將酸洗廢水的酸性由強(qiáng)酸性中和到弱酸性，這樣可以有效降低藥劑費(fèi)用。常規(guī)工藝使用石灰石中和處理酸洗廢水時(shí)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(huì)妨礙中和反應(yīng)的進(jìn)行；此外，如果中和程度控制不當(dāng)會(huì)生成絮狀氫氧化亞鐵沉淀，此時(shí)出水上面的澄清液盡管會(huì)一度呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但它還含有很多的Fe2+，經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(huì)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(jí)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(huì)被反應(yīng)過(guò)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(jìn)行；其次將一級(jí)曝氣中和出水的pH控制到45，不但可有效防止反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，而且可有效吹脫反應(yīng)過(guò)程中生成的二氧化碳?xì)怏w，減少二級(jí)中和過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳，又可以沖走易堵塞濾層的微細(xì)懸浮物質(zhì)，確保一級(jí)中和反應(yīng)的順利進(jìn)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(jì)效益和保護(hù)環(huán)境方面可以取得明顯效果。q 二級(jí)曝氣中和混凝一級(jí)曝氣中和反應(yīng)塔出水自流進(jìn)入二級(jí)曝氣中和混凝反應(yīng)池后，投加消石灰對(duì)進(jìn)水酸堿性進(jìn)行進(jìn)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(diǎn)，使之在反應(yīng)過(guò)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(duì)其它污染物的去除效果，保證出水的達(dá)標(biāo)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(jià)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(jiǎn)單，能達(dá)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(dá)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(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，從而確保出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。(3) 方案比較兩個(gè)方案投資及運(yùn)行費(fèi)用比較見(jiàn)下表。序號(hào)比 較 項(xiàng) 目方 案 一方 案二 1工程直接費(fèi)(萬(wàn)元) 7248692電費(fèi)(萬(wàn)元/年）3藥劑費(fèi)(萬(wàn)元/年）4污泥量(噸/d)5單位運(yùn)行成本(元/m3)兩個(gè)方案綜合比較見(jiàn)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(diǎn)屬于傳統(tǒng)的工藝流程，成熟穩(wěn)定。屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的工藝流程，運(yùn)行效果良好穩(wěn)定。運(yùn)行管理設(shè)備及構(gòu)筑物較多，運(yùn)行管理較方便。設(shè)備及構(gòu)筑物較少，運(yùn)行管理較簡(jiǎn)單。處理成本藥劑投加量大，處理費(fèi)用高。藥劑投加量省，處理費(fèi)用較低。設(shè) 備設(shè)備種類較單一，維護(hù)較簡(jiǎn)單。設(shè)備種類較多，維護(hù)較復(fù)雜。工程直接費(fèi)(萬(wàn)元)724869工程直接費(fèi)+20年運(yùn)行費(fèi)(萬(wàn)元)121679136通過(guò)以上比較可以看出，兩個(gè)方案投資和運(yùn)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(shì)，也符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，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(guó)內(nèi)領(lǐng)先的工藝流程，運(yùn)行效果穩(wěn)定，藥劑投加量省。(2) 利用比消石灰價(jià)格更為低廉的石灰石(兩者的價(jià)格差4倍)將酸洗廢水的酸性由強(qiáng)酸性中和到弱酸性，有效降低藥劑費(fèi)用。(3) 一級(jí)曝氣中和出水的pH控制到45，不但可有效防止反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀，而且可有效吹脫反應(yīng)過(guò)程中生成的二氧化碳?xì)怏w，減少二級(jí)中和過(guò)程中消石灰投加量和泥渣生成量。(4) 在二級(jí)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(biāo)，從而確保出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。 污泥處理工藝的確定污泥是污水處理過(guò)程的產(chǎn)物，是整個(gè)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(dá)到性質(zhì)穩(wěn)定，并為進(jìn)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(guò)程中必然會(huì)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(jìn)行濃縮，然后通過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水，這樣外運(yùn)的泥渣含水率約為70%，有效節(jié)省泥渣外運(yùn)費(fèi)用。由于該泥渣主要成分為無(wú)機(jī)物且含有大量的重金屬污染物，幾乎不含有機(jī)污染物，因此不宜采用常規(guī)穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)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(yùn)往磚廠與水泥、粉煤灰等混合進(jìn)行制磚，使泥渣穩(wěn)定化。遠(yuǎn)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(jì)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(guó)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(jiǎn)單，但是受當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和場(chǎng)地的限制。(2) 機(jī)械脫水污泥機(jī)械脫水裝置主要有以下幾種形式，見(jiàn)下表。裝置名稱性能比較真空過(guò)濾可以連續(xù)生產(chǎn)，亦可自動(dòng)控制，但其附屬設(shè)備多，過(guò)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(dòng)強(qiáng)度較大，適用于小型污水處理廠。帶式過(guò)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(yùn)轉(zhuǎn)脫水效率高，但需要定期沖洗，浪費(fèi)水量。離心脫水結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，操作強(qiáng)度低，操作環(huán)境好，污泥脫水可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，污泥處理效果穩(wěn)定的特點(diǎn)。廂式壓濾過(guò)濾面積大，濾速快，化學(xué)性能穩(wěn)定，抗腐蝕性強(qiáng)，無(wú)毒、無(wú)味、重量輕、強(qiáng)度高、操作省力等優(yōu)點(diǎn)。 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(jìn)入污泥濃縮池，再將濃縮后的污泥經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水，壓濾后的泥餅外運(yùn)。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(jī)壓榨脫水，可使污泥含水率降至70%左右后外運(yùn)。 污泥最終去向由于該泥渣主要成分為無(wú)機(jī)物且含有大量的重金屬污染物，幾乎不含有機(jī)污染物，因此不宜采用常規(guī)穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)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(yùn)往磚廠與水泥、粉煤灰等混合進(jìn)行制磚，使泥渣穩(wěn)定化。遠(yuǎn)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(jì)效益。第4章 污水處理廠設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 符合國(guó)家的有關(guān)法律、法規(guī)和政策精神，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 充分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，深入了解現(xiàn)場(chǎng)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(dá)到節(jié)約用地，降低投資成本，充分發(fā)揮建設(shè)項(xiàng)目效益的目的。 處理工藝流程應(yīng)具有合理性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 工程具有投資合理、施工周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、操作管理方便以及處理效果穩(wěn)定等特點(diǎn)。 盡量采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，有效防止二次污染。 自動(dòng)化控制程度高，以提高運(yùn)轉(zhuǎn)管理水平，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。 在設(shè)計(jì)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(dá)標(biāo)。 總體設(shè)計(jì) 工藝流程污水處理廠工藝流程圖見(jiàn)下圖。第91頁(yè)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(jì)原則(1) 按照不同功能，分區(qū)布置，并用綠化帶隔開(kāi)。(2) 考慮人流、物流運(yùn)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