金仑机加工工业污水处理方案Word文档格式.docx
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年产消声器1280万件,油箱120万件,曲柄300万件,法兰150万件,连杆150万件;
年表面处理镀件面积4500万㎡,项目总占地面积300亩。
根据重庆市建设项目环境影响评价文件批准书渝(市)环准[2008]017号的意见,迁建技改后的生产废水必须进行处理再排放。
1.3污水处理站修建必要性和意义
该项目建成投产后,每天都会产生工业废水。
据统计,重庆市每年废水排放量达1.35×
109吨,其中约有5.8×
108吨废水未经任何处理就直接排入长江,导致水环境质量不断恶化,长江污染逐渐加重。
随着三峡大坝的崛起,流速大大减缓,污染带加宽,水体自净能力减弱,这一巨变,将对长江水生态环境产生复杂而深远的影响,且随着三峡移民迁建和城市化水平的不断提高,其污染负荷在现有水平上将会不断增加,因而,加强库区及其上游水污染防治已迫在眉睫。
而工业污染源就像流入长江的“毒液”,要保护库区水环境,就必须切断毒源。
重庆金仑工业股份有限公司非常重视环保工作,积极筹备整体搬迁工程配套废水处理工程的建设,以彻底解决生产废水污染问题,从而为保护三峡库区水环境,确保公司的可持续发展,进而把公司做大做强,也为下一步发展打下良好基础。
本设计方案在保证社会、环境效益的基础上,本着“二低一高”(投资低、运行费用低、处理效率高)的原则,力求使整个治理项目工艺先进、布置合理、设施实用、质量优良,以将生产废水治理工程建成优质高效的样板工程。
第二章设计依据和指导思想
2.1设计依据
1、《重庆金仑工业股份有限公司迁建技术工程项目污水治理工程招标文件》;
2、重庆金仑工业股份有限公司迁建技术工程项目《重庆市建设项目环境影响评价文件批准书》(渝(市环准[2008]017号);
3、业主提供的相关图纸资料及现场实际地形地貌及地质条件;
4、我司对该公司废水取样的监测资料;
5、我司治理同类废水的工程经验及相关工艺设计资料。
2.2技术规范
(1)《中华人民共和国环境保护法》(1989年);
(2)《中华人民共和国水法》(2002年10月1日);
(3)《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008);
(4)《污水综合排放标准》(GB8978—1996);
(5)《室外排水设计规范》(GB50014-2006);
(6)《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002);
(7)《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003);
(8)《重金属污水化学法处理设计规范》(CECS92:
97);
(9)《建筑结构设计标准》(BGJ9—89);
(10))《城市污水处理站污泥排放标准》(CJ3025-93);
(11)《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93);
(12)《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90);
(13)《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84);
(14)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);
(15)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
(16)《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84);
(17)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)(修改版);
(18)《地下工程防水技术规范》(GB50007-2002);
(19)《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003);
(20)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
(21)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002);
(22)《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-95);
(23)《建筑物防雷设计规范》(GB50057-97)(2000年版);
(24)《建筑抗震设计规范》(GB50001-2001);
(25)《低压配电设计规范》(GB50054-95);
(26)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93);
(27)《供配电系统设计规范》(GB50052-95);
(28)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92);
(29)《民用建筑照明设计标准》(GJ133-90);
(30)《民用建筑节能设计标准》(JGJ26-95);
(31)《工业企业照明设计标准》(GB50034-92);
(32)《工业与民用电力装置的接地设计规范》(GBJ65-83);
(33))《砌体结构设计规范》(GB5003-2001);
(34)《建筑内部装修设计防火规范》(GB50222-95);
(35)《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002);
(36)《工业自动化仪表工程施工及检验规范》(GBJ93086);
(37)《采暖通风和空调设计规范》(GBJ19-87);
(38)《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)。
2.3主要设计原则
(1)选择技术可靠,工艺先进成熟,行之有效的工艺流程,确保废水治理达到排放标准。
(2)方案设计科学、合理,既要考虑建设的经济性,使工程造价在保证排放达标的原则下降至最低限度,又要考虑运行费用低廉,尽量使用简易、低能耗、高效的废水处理系统。
(3)操作管理程序简单化,以减轻工人的劳动强度,降低污水处理的综合费用。
(4)在综合考虑性能价格比的基础上,尽量采用新材料、新产品,以延长设备的使用寿命和便于工人操作。
(5)工艺确定要结合废水的具体特点及国内外相关废水处理的成功经验,并在确保功能可靠、操作管理方便的前提下尽量采用新技术,提高污水处理的效果,降低污水处理的成本。
(6)建(构)筑物布置与站区及周边建筑物协调一致,总体布局合理美观。
(7)降低噪声、消除异味,改善污水处理站及周围环境。
2.4设计要求
(1)废水经处理后在保证达标排放的前提下尽可能多的将处理后废水回用,综合考虑技术和经济因素后,本方案将四类废水中的综合废水和生活污水处理后达标排放,含铬废水和含镍废水处理后88%的废水回用于车间前处理及车间地面冲洗水;
(2)工艺合理,符合工业废水处理具体情况;
(3)设备设施布局合理,操作、维护、检修方便;
(4)处理站融入周围景观;
(5)自动化控制达到业主要求,工程总造价合理。
2.5设计内容
本方案设计内容包括生活污水和工业废水的工艺设计、废水处理站平面布局、处理站工艺设备选型设计、相关废水处理设施土建设计、废水处理站电气设计、废水处理成本的估算及工程投资预算等。
第三章处理水量及水质
3.1电镀生产工艺简介
电镀生产是金属(非金属)的表面处理工艺,是通过化学或电化学作用在金属(非金属)制件表面形成另一种金属膜层,因而改变制件表面属性的一种加工工艺,电镀工艺流程大致可以划分为:
镀前处理——电镀——镀后处理三大工序。
Ⅰ、电镀前处理
由于各类外来和自制零件在各种成型加工和运输过程中会产生大量的油脂,因此,要进行清洗除油。
这些零件采用化学除油、电解除油进行清洗,对脱脂和酸蚀后的水洗采用热水、冷水洗及二级逆流漂洗的水洗工艺。
工件下挂之前的烘干采用蒸汽加热。
前处理废液主要含油、酸、碱和部分表面活性剂等物质,一般重金属离子较少(只是在酸洗过程中溶解的镀件表层的氧化物)。
Ⅱ、电镀
Ø
镀镍
预镀半光亮镍:
预镀半光亮镍主要是保证镀层与基体的结合力,用于镀件基体的打底镀层。
钢材通过弱酸性或中性介质预镀镍,是代替氰化镀铜工艺的重要途径之一;
不锈钢等难镀金属,通过预镀镍得到活化;
锌铝合金等活泼金属通过预镀镍提高镀层结合力。
硫酸镍和氯化镍是镀镍液的主盐。
同样,在镀槽后设置镀件带出液回收槽以减少镀件带出镀液的损失。
镀亮镍:
电镀光亮镍是根据产品的需要投加不同光亮剂,直接获得全光亮且具有一定整平性镀镍层的工艺。
除光亮剂不同之外,此工序与预镀半光亮镍操作条件相同。
以上两种工序均会产生含有镍金属的废水,此类废水需要经过处理后才能排放。
镀铬
镀铬:
目前普遍采用的是低浓度铬酸镀铬技术。
经二级水洗后的工件移入镀铬槽,进行电镀。
镀铬的惰性阳极采用铅合金(不参与电镀反应),使用以硫酸根作为催化剂的镀铬液,镀液中仅含有铬酐和硫酸,铬酐和硫酸的比例一般控制在CrO3:
H2SO4=100:
1,铬酐浓度在90~140g/L之间变化,镀铬槽内的温度为28~48℃,每个工件镀铬的时间约为10~20秒。
在镀槽后设置镀件带出液回收槽以减少镀件带出镀液的损失。
本工序主要产生的是含铬废水。
Ⅲ、电镀后处理
水洗:
经电镀后后的工件移入水洗槽进行二级逆流漂洗。
烘干:
经过二级水洗后的工件由热空气烘干。
检验:
合格的产品下挂装箱,非合格产品回收。
经过以上生产工艺分析,工件表面处理时产生的废水主要有前处理废水、含铬废水、含镍废水、以及后处理清洗废水。
前处理废水主要来自电镀工艺的预处理阶段,预处理阶段主要是对镀件进行清洗和除油脂等处理,因此,前处理废液主要含油、酸、碱和部分表面活性剂等物质,一般重金属离子较少(只是在酸洗过程中溶解的镀件表层的氧化物)。
含铬电镀废水主要来源于镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水。
含镍电镀废水包括镀镍的预镀镍清洗废水和镀镍清洗废水。
其他废水主要是厂区各车间地面清洗、空压站产生的含有少量油以及悬浮物的废水。
根据生产废水水质特点,部分废水中含有回收价值较高的重金属,本方案考虑将不同类生产废水分别收集,采用不同的处理系统进行处理,回收贵重金属。
3.2处理规模
根据本项目招标文件提供资料以及以上电镀生产工艺简介,本工程产生的废水主要有生活污水和生产废水,其中考虑到生产废水处理工艺和贵重金属的回收,本设计方案将本工程产生的废水分为以下四类,分别为:
Ⅰ、生活污水87m3/d
生化污水主要产生于各车间操作人员清洗水、厕所冲洗水等,由于本工程厂区面积较大,操作间比较分散,如果将各操作间产生的生活污水用管道输送至一个处理系统进行处理,将受到输送管道堵塞和处理构筑物埋深较大等问题,造成投资成本和日常维护较麻烦;
本方案考虑在各操作间就近筹建生活污水处理系统,操作间排放的生活污水经过处理后再经同一个污水井排至市政管网中,这样可以防止未处理的废水中的杂物堵塞管道,且处理单元不会埋得太深,是一种经济合理的做法。
根据业主提供的厂区平面布置图以及排水管网平面图,本方案分别在综合楼北面、工具间东面、油漆/电镀联合厂房南面以及南面分别承建47m3/d、20m3/d、10m3/d、10m3/d的生化池,分别对车间和操作间的生活污水进行处理,保证废水达标排放。
Ⅱ、含铬废水210m3/d
含铬废水主要含有Cr6+、Cr3+等重金属离子,本方案考虑将其厂区内的含铬废水统一收集后单独处理,本污水处理站每天运行16h,本单元处理规模按照15m3/h设计。
Ⅲ、含镍废水72m3/d
含镍废水主要含有Ni2+等重金属离子,镍金属具有较高的回收价值,本方案考虑将其厂区内的含镍废水统一收集后单独处理,本污水处理站每天运行16h,本单元处理规模按照5m3/h设计。
Ⅳ、综合废水318m3/d
综合废水主要含有含油、酸、碱和部分表面活性剂等物质,本方案同样将其厂区内的综合废水统一收集后单独处理,本污水处理站每天运行16h,本单元处理规模按照20m3/h设计。
3.3生产废水回用
经过处理后的废水达到排放标准,直接排放又将会造成水资源的浪费,综合考虑技术和经济因素后,本方案将处理后的含铬废水和含镍废水再进行深度处理,将88%的含铬废水和含镍废水回用于车间前处理及车间地面冲洗水,回用系统的处理规模为250m3/d,系统按照每天运行16h,则处理量为16m3/h。
3.4废水进水水质
根据招标文件提供水质情况,结合我司处理同类废水的经验,本生产废水处理工程进水水质见下表。
生产废水进水水质一览表单位:
mg/L
名称
水量
(m3/d)
PH
CODcr
总铬
Cr6+
总镍
色度
含铬废水
210
5~7
200
397
385
---
250
含镍废水
72
6~9
1247
综合废水
318
4~10
160
生活污水
87
300-500
注:
以上水质指标中重金属含量为平均值,常态值为其1/3-1/2。
3.5设计目标及排放要求
3.5.1废水处理排放要求
由招标文件以及环评批复文件(渝(市)环准[2008]017号)可知,由于本生产废水中含有铬、镍等重污染物质,属于国家重点监控的指标,生产废水需要按照废水性质分类收集,含铬废水、含镍废水应单独设立处理系统,总铬、Cr6+、Ni2+在各自的处理单元排放口取样,指标要求达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表2标准;
生产废水中的其他污染物指标在总排放口取样,处理要求达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准,再与处理后的生活污水一起通过园区市政污水管网接入观音堂污水处理厂处理。
处理后的生活污水、生产废水中总铬、Cr6+、Ni2+等金属离子以及CODcr、SS、pH等指标排放标准详见下表:
设计出水水质
指标
出水水质(mg/l)
污染物排放标准(mg/l)
执行标准
污染物排放监控位置
生产废水
≤1.0
1.0
《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表2标准
含铬废水处理单元排放口
六价铬
≤0.2
0.2
≤0.5
0.5
含镍废水处理单元排放口
生产废水及生活污水
pH
6-9
《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准
处理站总排放口
石油类
≤20
20
≤500
500
SS
≤400
400
--
3.5.2回用系统设计目标
根据业主要求,为了节约用水,本方案拟将处理后的含铬废水和含镍废水88%回用,本工程回用水主要用于电镀生产中前处理的清洗、车间地板清洗等环节。
3.5.3污泥处置目标
含铬废水、含镍废水、综合废水以及生活污水均采用单独收集单独处理的方法,根据各自产生的污泥性质,含镍废水处理过程中产生的污泥中含有大量金属镍,镍金属属于贵重金属,市场价较高,具有较好的回收利用价值,本方案将含镍污泥单独收集单独处理,处理后的干泥可以直接外卖,为企业带来一定的经济效益,含铬废水和综合废水产生的污泥回收利用价值不高,可以混合后处理,其中主要为含油污泥及重金属污泥,均属危险废物,该类污泥经脱水后送危废中心处理置,生活污水产生的污泥量较少,一般半年左右清掏一次,清掏的污泥送至附近的垃圾填埋场处理。
第四章处理工艺设计
4.1废水处理工艺设计
我司根据《重庆金仑工业股份有限公司迁建技术工程项目污水治理工程》招标文件的要求及环评批复文件的技术指引,结合我司对同类废水的处理工程经验,将本工程产生的废水分为四类,对于每种废水应根据废水水质及处理要求选用不同的处理工艺,现分别对以下几类废水的处理工艺进行比较选择,择优选出最经济合理的的处理工艺。
4.1.1含镍废水
4.1.1.1处理工艺总体思路
目前,重金属废水对环境的污染随城市和工业的发展日趋严重,就含镍废水来说,镍是人体的微量元素,如果镍元素过量可使人中毒,头发变白,在大量镍污染的环境中,可高发皮肤病,粉末状镍与一氧化碳化合生成四羰基镍,通过呼吸道进入人体后可出现肺出血、浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼吸障碍以及呼吸系统癌症等。
四羰基镍已被确认是一种致癌物质,人们在逐渐认识到重金属废水对环境,特别是对人类自身产生的危害后,研究了多种治理重金属废水污染的技术,其研究方向也逐渐从“达标排放”转向了“回收利用”,随着技术的快速发展,“回收利用”工艺已经逐渐成熟,产生的经济效益较为可观。
“达标排放”主要是指含镍废水经过处理后达到排放标准后排入自然水体或排入城市污水处理厂再处理,该做法初期投资成本较低,运行费用较少,运行稳定,操作简单;
但该法处理后的废水直接排放,浪费水资源,含镍污泥直接外卖价格不高,经济效益不明显。
“回收利用”是指采用先进的技术,将废水中的镍金属从废水中分离出来,浓缩达到一定浓度后回用于电镀生产线或用于提纯金属镍分离后的废水又回到电镀生产线循环使用。
本做法由于不投加任何药剂,分离后的高浓度镍浓液和分离清水中不含有对电镀线产生污染的杂质,可以减少电镀线镀镍母液和漂洗水的使用量,带来可观的经济效益,目前该技术在废水处理技术比较发达的长江三角洲和珠江三角洲得到普遍应用,较大比例的新建电镀厂和线路板厂使用了“镍回收系统”,其他老电镀厂和线路板厂也着手改造电镀镍生产线,根据调查发现:
按照目前金属镍的市场价格来计算,使用一套“镍回收系统”,除去每年的运行成本外,一般在两年左右的时间可以回收初期投资成本,具有极好的经济效益。
但由于镍回收系统初期投资成本比“达标排放”高,自动化监控要求高,操作技术要求高等因素,该技术在内地电镀厂家使用较少。
4.1.1.2处理工艺简介
含镍废水的处理工艺现阶段常用的重金属废水处理方法有三类:
第一类化学处理法,是指通过发生化学反应去除废水中重金属离子的方法,具体方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法等;
第二类物理化学法,是指废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,具体方法有吸附法、离子交换法、膜分离法等;
第三类生物处理法,是借助微生物或植物的吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,具体方法有生物絮凝法、生物吸附法等。
根据含镍废水特性,目前其最常用的处理方法有化学沉淀法、生物处理法、离子交换法以及膜分离法,化学沉淀法是典型的“达标排放”技术,主要是利用镍的氢氧化物溶度积较小,通过调节废水的pH值将溶解性的Ni2+转化为不溶物Ni(OH)2,再通过重力作用将Ni(OH)2从废水中分离出来,从而达到废水中金属镍的去除,该法能快速去除废水中的重金属离子,保证废水中镍金属达标排放的要求,是技术较为成熟,目前使用较多的一种方法。
生物处理法需培养菌种,对于有连续生产能力的企业,成本较低,但对没有连续生产能力的小企业,由于每次生产需培养新的菌种,成本较高,多余菌需灭菌后再向环境排放,否则,会对环境造成细菌性二次污染。
离子交换法具有出水水质好,自动控制化程度高等优点,但运行费用较高,处理后的水和镍金属需要增加配套设施才能达到回用要求。
膜分离法是采用膜分离技术对含镍废水进行分离浓缩处理,将镍金属从废水中分离出来后再进行浓缩,浓缩后的含镍浓液直接进入电镀线镀槽中作为镀槽的补充液,减少了镍金属的流失;
分离后的淡水中金属离子浓度较低,可以直接回到电镀线清洗槽,作为清洗水使用,废水的回用率可以达到100%,基本实现了零排放。
同时镍属贵重金属,目前市场价达到135.00元/kg左右,具有较高的回收价值,是典型的“回收利用”技术,是含镍废水处理技术的发展趋势。
综上所述,综合考虑技术可行和经济效益两个方面,结合该厂含镍废水排放情况,本方案选用技术较为成熟,投资成本较低的化学沉淀法作为本工程含镍废水的处理工艺。
4.1.1.3化学沉淀法反应原理
化学沉淀法是在加碱的情况下,控制pH值9~10,使Ni2+生成难溶氢氧化物(Ni(OH)2),沉淀分离后去除,其反应原理如下:
Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓
为了提高处理效果,在生成难溶氢氧化物沉淀的废水中投加絮凝剂、助凝剂,并通过混凝反应过程,增强沉淀分离效果,确保出水水质。
镍是一种比较昂贵的金属,具有较高的回收价值,本方案将处理后的含镍污泥单独干化处理后,销售至专业的回收公司。
4.1.2含铬废水
4.1.2.1处理工艺总体思路
金属铬具有强的耐腐蚀能力,不易被氧化,主要用于制不锈钢和其他在高温时具有强耐腐蚀的合金以及金属的镀铬和渗镉,是电镀行业及冶金行业常用的物质。
六价铬有剧毒,容易造成环境的污染,废水排放前需要进行处理。
4.1.2.2处理工艺简介
含铬废水的处理方法有化学还原法、铁屑内电解法、离子交换法、活性炭吸附法、蒸发浓缩法、电解还原法和反渗透法等。
比较常用的是化学还原法、铁屑内电解法、离子交换法和电解还原法,其中化学还原法随自控仪表和技术的发展更加成熟。
以下是化学还原法同其他几种处理方法的技术比较,见下表。
含铬废水处理技术比较
处理
方法
出水
水质
抗冲击负荷能力
污泥量
酸碱
消耗
能耗
药耗
优缺点
化学还原法
好
强
较多
大
少
略多
处理效果好,稳定,适合大水量、浓度变化大的废水处理。
铁屑电解法
较强
一般
适合小水量、低浓度混合电镀废水。
若处理水量较大,则设备多、占地面积大,此外,铁屑易板积,更换麻烦。
离子交换法
尚可
投资大、维护运行费用很高。
电解还原法
不
很大
能耗特别多,维护复杂
生物法处理
差
较少
维护复杂,功能菌反应效率不高;
功能菌的培养较繁琐;
占地大。
比较以上几种含铬废水处理技术,化学还原法经诸多工程的实践运用,该处理工艺的技术水平、管理经验都已十分成熟,去除效果比较好,工艺简单,比较容易控制。
结合实际情况,考虑到废水处理厂用地紧张、废水量较大、废水浓度及水质波动范围较大等因素,本方案采用化学法对含铬废水进行处理。
4.1.2.3化学还原法反应原理
化学还原法其原理是将pH值调到2.5~3.0的条件下,还原剂将剧毒的Cr6+还原为
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