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1、第一部分 总 论一、 工程概况深圳市格林美高新技术有限公司位于宝安区沙井镇，在生产动力电池和锂电池材料过程用到NiSO4、碳酸氢铵、草酸铵等原料，排出一定量废水，废水中的Ni、NH3-N、COD和BOD等污染因子超标，如果直接排放将会给受纳水体带来极大污染，必须经有效处理后才能排放。该公司按照深圳市环保部门的有关规定，采取积极主动的环境保护措施，决定兴建一座废水处理站，故委托深圳市朗坤环境技术有限公司进行废水处理工程设计。本公司本着认真负责的态度，制定此方案。二、 设计范围1本工程设计包括废水处理工艺、土建、给排水、电气、机械设备、仪表等内容。2本工程设计范围从废水提升泵开始，至废水处理站外排
2、口为止。3本工程所需电源、自来水等，均需建设方按设计要求送至指定地点。4本方案及相应报价不包括地基处理、土建、处理站外给排水管网和调试药剂费等其它费用，即本报价为废水处理系统内部报价。三、废水水质和水量根据厂方提供的资料，废水水量为30m3/d。废水水质见表1：表1：废水水质序号污染物名称污染物浓度1PH值782SS303化学需氧量CODCr1000mg/L4生化需氧量BOD5450mg/L5氨氮1100mg/L6Ni10 mg/L四、设计处理规模废水量为30m3/d，物化工段每天运行15小时，则平均每小时处理量为2m3/h，生化工段每天运行24小时。五、 受纳水体经过处理后达标的废水可以直接
3、排入市政管道。六、 排放标准该废水经处理后，可达到广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/262001）第二时段二级标准，其标准及外排废水中的主要污染物指标排放浓度见表2。表2：广东省地方标准水污染物排放限值DB44/262001第二时段二级标准序号污染物名称二级标准排水水质1PH值69692悬浮物SS100 mg/L100mg/L3化学需氧量CODCr110mg/L110 mg/L4生化需氧量BOD530mg/L30 mg/L5氨氮15 mg/L15mg/L6Ni1mg/L1mg/L七、 设计依据及参考资料1厂方提供的废水种类、排放量、处理场地等技术资料。2中华人民共和国国家标准：污水综合
4、排放标准（GB8978-1996）。3广东省地方标准：水污染物排放限值（DB44/26-2001）。4水处理工程师手册/唐受印，戴友芝等编.北京化学工业出版社，2000.45污水处理厂设计与运行/曾科等主编.北京化学工业出版社，2000.76废水处理工程/唐受印等编.北京化学工业出版社，1998.47水的物理化学处理/T.M.凯纳兹著，李维音等译.北京：清华大学出版社，1982第二部分 方案设计一、 设计原则根据原废水水质、排放标准，本方案在设计处理流程时，遵照以下原则：1处理工艺经济、合理，节省投资费用。2操作管理方便，运行费用低。3设备先进可靠。本工程在充分考虑设备的可靠性与降低投资的基础
5、上，采用的设备均为优质设备，设备运行平稳、可靠，维护、维修工作量小。4节约占地面积，流程组合和平面布置的设计，充分考虑节约用地。二、 废水处理工程主体工艺的确定1、废水的性质与处理方法深圳市格林美高新技术有限公司废水的主要污染因子为CODcr、BOD5、NH3-N及Ni，NH3-N主要来源于用到的原料碳酸氢铵和草酸铵，CODcr及BOD5主要来源于废水中的有机物，其中含有草酸、油等物质。NH3-N的浓度很高，可直接闻到氨的味道。废水中的Ni以简单的离子状态存在，可以通过投资少、操作简单的氢氧化物沉淀法去除。 Ni2+2OH-=Ni(OH)2NH3-N的去除方法有很多，例如蒸汽吹脱、空气吹脱、离
6、子交换、活性炭吸附、氯化氧化、土壤处理、灌溉、生物硝化等方法。吹脱法，适合于含NH3-N浓度高的废水。土壤处理和灌溉由于受到场地的限制也不可行，对于NH3-N浓度降低后，用生物硝化法进一步处理可使废水达标排放。污水中BOD5、CODCr的去除主要是靠吸附与微生物代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成。从微生物的作用机理来讲，生化处理工艺可大致分为两类，即好氧工艺和厌氧工艺。厌氧工艺具有适于高浓废水的处理、节约能耗、运行费用低、容积负荷高、污泥产量低、污泥容易处理等许多优点。好氧工艺适合于有机物浓度较低的废水，经处理后BOD5可达到排放标准。2、废水处理工艺流程的确定本方案计划先采用沉淀法
7、去除镍，Ni（OH）2的溶度积为2.010-15。镍的达标浓度为1.0mg/L，因此理论上，镍达标所需的最低OH-为：OH-=2.010-15/Ni2+1/2=2.010-15/(10-3/58.7) 1/2=10-4.97相应的PH为：14-4.97=9.03故从理论上讲，当废水的PH高于9.03时，出水的镍含量即可达标。但实际上废水水质复杂，干扰因素多，理论计算和实际操作会有所差别。在实际操作中PH的控制应根据生产情况而定，一般控制在9.511之间。为加速Ni（OH）2的沉淀速度，强化Ni（OH）2的沉淀的沉淀效果，本设计在混凝-沉淀过程中投加混凝剂PAC（或PFS）与助凝剂PAM。用吹脱
8、法对废水中的大部分氨氮进行去除。氨氮（NH3-N）以游离氨（NH3）或铵盐（NH4+）的形式存在于水中，两者的比例决定于废水的PH值。当废水PH值偏高时，氨氮主要以游离氨的形式存在于水中，反之，则氨氮主要以铵盐的形式存在。氨氮在水中的变化情况为： NH3+H2O NH4+OH 1游离氨在水中不稳定，在搅动、加热的情况下，游离氨很容易挥发进入空气中，本设计利用氨氮的这一性质，采用气提吹脱的方法，通过吹脱塔去除废水中的游离氨。如反应式1所示，在废水PH较高的条件下，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在，NH3浓度较高且不稳定，废水在吹脱塔中与空气接触的过程中，NH3会挥发到空气中，从而降低了废水中的
9、NH3浓度，NH3浓度降低会破坏反应式1的平衡关系，反应向左进行，NH4+转化为NH3，同时废水的PH降低。随着气提反应的进行，NH4+不断转化为NH3，NH3不断被吹脱，从而达到去除氨氮的目的。最后选择对有机物和氨氮都有很好处理效果的SBR法进行处理。SBR是序批式活性污泥的英文缩写，又称间歇曝气法。SBR法的主体工艺设备是SBR反应池。单个SBR池的运行工序分成五个阶段，即：进水曝气沉淀排水闲置，生物处理工艺的整个工序全部在一个反应池中完成。在SBR的进水初期，有机质迅速进入系统，由于没有向系统供氧，混合液中的游离氧和残留的结合氧迅速消耗，系统则由本身的缺氧状态转为厌氧状态，即SBR的厌氧
10、阶段；在SBR池的曝气初期，系统供氧不足，以及静沉、排水、闲置阶段系统中并未供氧，系统出现缺氧状态，即SBR的缺氧阶段；在曝气反应阶段，大量的氧气供入反应池，维持系统中溶解氧在2-4mg/L，即SBR的好氧阶段。SBR正是具有这种独特的周期循环间歇运行方式，厌氧、缺氧、好氧的交替运行，具有明显优势。（1） 高效的有机质去除，较好的脱氮效果SBR的间歇运行充分利用了活性污泥对有机质的高效吸附特点，在其起始供氧的0.5小时内，有机质的去除率去达80%以上。另外，SBR池内复杂的生物相和繁多的生物种类，一些兼性生物菌通过厌氧消化和不完全氧化，将污水中部分难降解的物质转化为易降解物质，通过多种代谢方式
11、，使有机质降解更完全。因而，SBR具有有机质的高效去除效果。 在SBR的运行工序中，生物菌可以在多种工序中以多种方式进行生物脱氮。进水初期的厌氧、缺氧段，反硝化脱氮菌以进入的污水中有机碳作为电子供体，把池内残留的硝态氮还原成氮气或供自身合成反应需要的有机氮；曝气反应期间，系统反应出现了部分硝化，这时减少或停止供氧，絮凝体形成菌则可将进水期吸附贮存的碳源释放出来，使兼性反硝化菌进行SBR独有的贮存式反硝化脱氮；SBR的静沉，排水期间，微生物处于“内源呼吸”状态，反硝化菌以内源碳作为电子供体进行反硝化脱氮。这种多渠道的脱氮形式，决定了SBR具有较好的脱氮功能。（2） 污泥产率低、不易产生污泥膨胀：
12、在SBR的运行初期，系统处于缺氧、厌氧状态，在这种状态下微生物利用剩余溶解氧、游离氧、硝态氮等作为最终的电子受体合成代谢的新增污泥产率民剩余溶解氧的浓度有关，即剩余溶解氧的浓度越低，污泥产率也越低，而运行初期溶解氧的浓度梯度决定了SBR的污泥产率低；另外，生物菌利用硝态氮，作为最终的电子受体进行无氧呼吸，其电子通过电子传递链由低电位向高电位传递，传递途径较有氧呼吸长，产生的ATP数量少，供细胞质合成的能量少，新增污泥产率低。SBR系统中存在着有机质浓度梯度，活性污泥的絮凝体形成菌对底物的贮存能力强，而容易引起污泥膨胀的丝状菌对底物的贮存能力差，在SBR的反应后期，混合液中底物浓度很低，生物菌处
13、于饥饿状态，这时，絮凝体形成菌则可释放出贮存的有机质，供自身代谢需求，而丝状菌和生长相比受至了抑制，也就是说耐均一基质浓度的丝状菌在有较大的有机质浓度梯度的SBR系统中处于一种生和劣势，因而，SBR不易产生污泥膨胀。（3）出水水质好，运行稳定可靠：SBR的运行灵活方便，可根据进水水质，水量以及运行水温随时调整运行，直至处理水质达标才外排，SBR具有较为彻底的有机质降解能力，保证了有机质的高效去除；同时，SBR反应后的沉淀分离属于理想静沉，沉淀方式较一般流动式分离效果好，保证了外排水质，运行稳定可靠。（4）投资省，占地少，运行功耗低SBR集曝气反应、沉淀于一体，集厌氧、缺氧、好氧于一池，因而省去
14、了初沉、二沉、污泥回流以及专门为脱氮而设置的厌氧处理工艺同时污泥在处理工序的生化反应过程中进行了部分厌氧消化和好氧稳定，无须再进行厌氧消化处理，只需将剩余污泥浓缩脱水处理。因此，采用SBR处理工艺与其它的处理形式相比，设备、基建投资的节省是显而易见的；同时，污泥水处理用地也将大幅度减少。在SBR系统的缺氧、厌氧的运行工序中，反硝化菌进行无氧呼吸，氧化分解有机质，这种方式是在不供氧的情况下，降解有机质，节约了供氧能耗。另外，SBR系统的灵活调节功能，可随时根据反应中混合液的溶氧浓度调整供氧设备运行，一般控制好氧反应的溶氧浓度在2-4mg/L，当系统中的溶氧浓度高出控制值，系统就可停止供氧，避免多余的能量浪费；同时，SBR系统中存在溶氧梯度，系统反应具有亏氧值高的特点，这就表明系统中的剩余溶所能得到充分利用，也节省了能耗。充足的水力停留时间、巧妙的构筑物内部构造、最佳的生化反应条件的控制，可确保稳定有效的废水处理效果。絮混凝剂投加量和污泥产生量较小，运行成本维持在较低范围。工艺流程框如图1所示：中间水池1吹脱塔废水沉淀池絮凝池反应池调节池标准排放口达标排放中间水池2回调池污泥浓缩池上清液SBR反应池泥饼外运压滤机压滤液回调节池 图1 工艺流程框图3、工艺流程简述为调节废水水质和水量的变化，方便对废水进行连续处理，设调节
