徐州金虎工具制造有限公司

酸洗磷化廢水處理工程
 
 
 

 
 
 
目  錄
 
一、設計水質水量 3
1、設計規模： 3
2、設計進水水質： 3
二、工藝流程及說明 3
1、工藝流程的選擇說明 4
2、工藝流程與工藝描述 6
三、各單元處理效果預測 9
四、主要構筑物、設備說明 9
1、隔油調節池 9
2、反應池1 10
3、豎流式沉淀器 10
4、反應池2 10
5、氣浮設備 11
6、生化處理設備 11
7、豎流沉淀器 11
8、污泥濃縮池 11
9、板框壓濾機 11
五、主要藥劑及運行費用分析 12
六、工程總預算 13
七、工程技術組織 13
八、質量保證、安全體系 14
1、生產制造質量保證體系 14
2、工程安裝質量保證體系 14
3、安裝工程安全保證體系 16
九、技術服務及培訓 16
十、后期服務承諾 17
十一、工程進度表 18
 

一、設計水質水量
1、設計規模：
根據目前水量，污水處理站設計處理規模為50m3/d。磷化廢水每小時2噸，切屑液廢水每周2噸。
2、設計進水水質：
根據徐州金虎工具制造有限公司提供的有關資料及參考同類廢水數據，生產廢水的平均水質預測如下。但具體設計會依照監測站的監測結果為準：

水質指標	磷化廢水	切屑液	國家排放標準
CODcr：mg/L	176	>100000	100
SS：mg/L	120		70
磷酸鹽(以P計): mg/L	15.4		0.5
Zn2+：mg/L	120		2.0
油類：mg/L	10	>2000	5
pH	7－10		6-9

3、設計出水水質：
執行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準，具體指標如下：
CODcr：               ＜100mg/L
SS：                  ＜70mg/L
磷酸鹽(以P計)：      ＜0.5mg/L
Zn2+：                 ＜2.0mg/L
油類：                ＜5mg/L
 pH：                 6.0-9.0
 
 
二、工藝流程及說明
1、工藝流程的選擇說明
磷化處理是對金屬材料及其制件表面進行的一種化學再加工工藝。經磷化處理的金屬材料及其制品表面形成浸入性磷酸鹽膜層，該膜層與金屬基體有良好的結合能力、耐磨性和對涂料的附著能力，因此，機械、鋼鐵等行業都采用磷化處理技術來制作機械零件的防護層。磷化處理工藝一般包括堿洗除油、熱水漂洗、冷水漂洗、酸洗除銹、二次冷水漂洗及磷化等幾個步驟。在其過程中，主要產生堿洗乳化廢水、漂洗廢水、酸洗廢液及磷化廢液等多種廢水。
磷化廢水中除含有大量的磷酸鹽、鋅離子、酸堿物質及有機物外，根據生產工藝不同，有時還含有一定量的鎳離子、銅離子或鉛離子等重金屬和表面活性劑等污染物，成分復雜，處理難度較大。目前,對此類廢水的處理主要以物化法為主，即根據不同處理對象和處理目的采用分布沉淀、氣浮、過濾、活性炭吸附和膜分離技術等組合工藝。在工藝選擇時，既要考慮減少工藝環節，降低工程投資和運行操作難度，又要考慮不同污染因子間的相互干擾，降低處理效果。酸洗磷化廢水中的主要污染因子是磷酸鹽和鋅離子，其中磷酸鹽也是該類廢水處理的難點，在實際工程中，往往局限于污水處理工程投資和運行成本控制，很難確保出水達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）的一級標準（≤0.5mg/L）的要求。
因此，根據磷化生產廢水的水質特點和已有的工程經驗，我們在選擇和確定本污水處理工藝時，主要從以下幾個方面加以考慮：
[1]高濃度含切屑液廢水雖然總量很小，但處理難度卻很大。調試時根據實際情況，一種方式對該廢水與磷化廢水進行混合，減低其COD 濃度，再進行破乳分離油類污染后再與其它生產廢水混合處理。另一種方式是在產生切屑液時，停止磷化廢水處理，氣浮前段專門處理切屑液廢水，然后匯入中間水池，再和磷化廢水一點點混合反應，進入后續處理設施。
[2]PO43+、Zn2+的去除效率與使用的化學藥劑及pH密切相關，因此必須在選擇和確定合適的藥劑種類的同時，嚴格控制反應的pH值和藥劑投加量，由于廢水處理是動態連續的，并且廢水水質也是隨即在一定范圍內波動，pH的控制和藥劑投加量控制是人工無法實現的，所以，必須采用在線實時控制方式，確保廢水處理的效果穩定。
[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，使用不同化學藥劑時的*佳pH值也不同。因此，必須充分了解使用不同化學藥劑時各類污染因子獲得*佳去除效果的*佳pH值范圍，然后，選擇某種化學藥劑和pH控制范圍，使各類污染物均能達到較好的去除效率，在滿足廢水處理達標排放要求的前提下盡量減少廢水處理工藝環節，節約投資、處理成本和運行管理難度，而不是單純追求每個污染因子的*佳處理效果下的*佳工藝控制條件。
[4]磷化混合廢水中還含有表面活性劑和其它重金屬離子，在工藝選擇和操作條件控制時，應綜合考慮這些污染物的去除和干擾。
根據上述分析，只有把握好以上幾個廢水的處理工藝特點，才能做到為業主提供一套真正能夠滿足排放要求和投資省、運行費用低的設計方案。我們在以上的認識基礎上，經研究對表面處理廢水采用混凝沉淀＋氣浮＋過濾的處理工藝。

2、工藝流程與工藝描述
本方案對表面處理生產廢水的處理采用下圖所示的工藝流程如觸摸屏。
  
根據業主的規劃和實際需要，污水處理站設計全地上式。考慮到美觀因素，除了調節池、儲水池外，所有設備及附屬設施全部采用鋼結構。因為鋼結構設備整體造價并不是很高，根據計算，同樣體積鋼機構設備的造價與鋼筋混凝土造價之比為1.1：1。而且建成后，如果廠區規劃需要改變，設備的整體搬遷和改造非常方便。所有設備內部采用環氧酶瀝青防腐，外刷草綠色垂紋漆，均有樓梯走道上下。
車間排出的磷化廢水采用高低位浮球自動控制，然后直接泵入隔油調節池。在進水段加入破乳劑氯化鈣，氯化鈣加藥泵與進水泵聯動控制。破乳劑絮凝破乳后，浮油被隔油池攔截，含油量低的混合廢水自流進入調節池待處理。考慮到磷化廢水的水質特點，以及定期會有高濃度廢液需要處理，設計中隔油調節池按照10小時調節時間考慮，基本能滿足水質調節的要求。而切屑液專門儲存后集中處理，處理后匯入中間水池。
破乳除油后的污水由泵提升至多極反應器，多極反應器由兩格組成，廢水在*格通過在線pH控制系統精確調節pH至控制范圍，在第二格加入化學藥劑，與廢水中的磷酸根、鋅離子和其它重金屬離子、表面活性劑反應，形成難溶鹽顆粒，然后在高效沉淀池內沉降分離，使廢水中絕大部分的磷酸根等污染物被去除。前兩段主要反應方程式如下：
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
加堿鈣中和難掌握好投藥量，控制不好反應終點。投藥不足，達不到效果；過量投藥，不僅成本加大，有時反而有害。混合廢水中若有多種重金屬離子需要同時沉淀，則難以兼顧不同離子沉淀所需的*佳pH值。如Zn，沉淀pH值在8.2左右即可，而沉淀Ni2+應達9.7左右。若為了沉淀Ni2+將pH調到很高，則Zn(OH)2又有部分呈鋅酸鹽而溶解，Cu或Ni都不易達標。
化學反應中的藥劑我們采用的是南京大學環境學院的污染控制與資源化研究國家重點實驗室，經過多年的實驗研究制備的高效多功能除污染復合藥劑, 解決單一化學中和沉淀，不必精確調整pH值和考慮多種離子的沉淀的兼顧問題。因此只要pH可調整到一定范圍即可達到去除污染離子，操作性很強。加適量的堿性鈣鹽，調整pH值，再加復合除污劑，則可達到用量省，效果好，費用低的優勢。
反應后的混合液進入高效斜管沉淀池，斜管沉淀是一種占地面積小、投資少、處理效率高的沉淀方式，在自來水及污水處理中廣為應用。通過沉淀后絕大多數金屬離子和磷酸鹽得到去除。
高效沉淀池的上清液自流進入混凝反應池，混凝反應池也由兩格組成，廢水首先通過pH在線控制系統精確調節pH至控制范圍，然后先后加入PAC、PAM絮凝劑和助凝劑，使廢水中剩余的磷酸根、鋅離子等污染物進一步形成難溶鹽顆粒并聚集成較大絮凝體，在氣浮池內與溶氣過程形成的微小氣泡一起形成浮渣而被刮出池外。氣浮裝置的另外一個重要功能就是通過加藥混凝這種物化處理方式，去除廢水中的大部分COD和細小顆粒狀懸浮物，為后續生化處理奠定基礎。
考慮到所排污水必須嚴格穩定達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》，我們在設計中增加了一級生化處理，起到把關作用。生化處理采用的是操作簡便，運行穩定的接觸氧化工藝。這也是目前國內*成熟穩定的生化處理工藝，COD去除效率高，而且微生物對重金屬離子也有一定的吸附作用。由于廢水生化性能不是很好，因此需要引入部分生活污水。通過生物填料上的好氧微生物對廢水中有機物的吸附降解，將有機物變成水和二氧化碳。降解過程中增長的微生物和廢水的混合物，進入豎流式沉淀池，清水達標排放，微生物形成的污泥沉入污泥斗。
廢水處理過程中，隔油調節池、高效沉淀池和氣浮池產生的污泥首先通過污泥濃縮池初步濃縮去除大部分自由水，減少污泥體積后，再由螺桿泵提升至板框壓濾機，脫水干化制成泥餅后外運處置。污泥濃縮池和壓濾機清水回流至集水井重新進入污水處理系統處理，避免造成二次污染。
 
 
 

三、各單元處理效果預測
單位：mg/L

水質指標		CODcr	SS	總磷	Zn2+	油類
隔油調節池	進水	213	122	15	117	18.7
	出水	192	97.6			3.74
	去除率	10%	20%			80%
高效沉淀池	進水	192	97.6	15	117	3.74
	出水	――	78	0.75	5.9	――
	去除率	――	20%	95%	95%	――
氣浮池	進水	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%
接觸氧化池	進水	115.2	46.8	0.53	3.5	0.37
	出水	46	――	0.27	1.4	――
	去除率	60%	――	50%	60%	――

說明：廢水水質指標由乳化和磷化廢水混合后，計算得來。
 
四、主要構筑物、設備說明
1、隔油調節池
有效容積：        20m3，
停留時間：        10h
建筑尺寸：        4.0×2.0×3.0m，
數量：            1座，鋼結構。
配套設備：
提升泵：型號WQ25-8-12，*大流量5m3/h，揚程8米，功率0.75kw，數量2臺，一用一備。
2、反應池1
有效容積：           2.0 m3
停留時間：           1h
結構尺寸：           2.0×1.0×1.5m
結構數量：           6mm鋼板防腐，2座
配套設備：
攪拌：空氣攪拌。
加藥計量泵：型號PZ-120，流量0-12L/h，出口壓力7.6bar，數量3臺。
溶藥裝置：規格2.4×0.8×1.2 m，功率3.3kw，數量3套,材質PVC。
pH在線控制器：型號DP5000－6B－0，數量1臺。
3、豎流式沉淀器
有效容積：         10m3
停留時間：         5.0h
結構尺寸：         2.0×2.0×3.0m
有效水深：         2.5m
數量：             1座，鋼結構
4、反應池2
有效容積：           2.0 m3
停留時間：           1h
結構尺寸：           2.0×1.0×1.5 m
結構數量：           6mm鋼板防腐，2座
配套設備：
攪拌：空氣攪拌
加藥計量泵：型號PZ-120，流量0-12L/h，出口壓力7.6bar，數量3臺。
溶藥裝置：規格2.4×0.8×1.2 m，功率3.3kw，數量2套,材質PVC。
pH在線控制器：型號DP5000－6B－0，數量1臺。
管道混合器：型號DN125，數量1臺。
5、氣浮設備
處理能力：        3m3/h
停留時間：        0.5h
表面負荷：        5～7 m3/m2·h
結構尺寸：        2.5×1.2×2.7m
數量：            1套（含反應系統、尼克尼泵、刮渣系統、控制系統），碳鋼防腐。
6、生化處理設備
有效容積：         20m3
停留時間：         10.0h
結構尺寸：         2.0×4.0×3.0m
有效水深：         2.5m
數量：             1座，鋼結構
7、豎流沉淀器
有效容積：         10m3
停留時間：         5.0h
結構尺寸：         2.0×2.0×3.0m
有效水深：         2.5m
數量：             1座，鋼結構
8、污泥濃縮池
有效容積：       3.2m3，
建筑尺寸：       2.0×1.6×1.5m，
數量：           2座，鋼結構
9、板框壓濾機
型號：               DYQ350－J
泥餅含水率：         ≤80％
電機功率：           1.3kw
設備尺寸：           3120×920×1286