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湖南永州市双牌县磷酸废水工程项目技术方案编制单位：编制日期:一、工程概况及方案特色说明1.1.工程概况湖南省永州市双牌县，新兴建设起一家生产活性炭的企业。应建设方委托，我公司经过仔细分析研究产生的污水主要为磷酸废水，污水中的主要污染物为可溶性P2O5、SS等。本项目所在地暂未有完善的污水处理设施，项目产生的污水经隔渣处理后进入自建污水处理站进一步深度处理，达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准后排入附近自然水体。湖南省永州市双牌县对环境生态保护极其重视，拟在永州市双牌县自建污水处理站，污水处理达标后排放。建设方本着为社会、为生态环境负责的态度，对该污水处理站进行建造，确保污水处理后稳量稳质排放，符合最新环保要求及建设方现有处理水量要求。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》等法律、法规，保护环境，防止污染，促进纺织染整工业生产工艺和污染治理技术的进步，我公司本着实事求是，真诚合作的原则，特编制本技术方案供专家、评委查阅。二、设计依据原则及要求2.1.设计依据《中华人民共和国环境保护法》)《中华人民共和国水污染防治法》《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)(2013年修订)《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）《水处理设备制造技术条件》（JB2932-1999）《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-98）其他相关法律、法规、规范、标准和要求2.2.设计原则确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，操作管理简单，实现全过程控制原则，降低运行费用，减少日常维护检修工作量；贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法律、法规、规范及标准；管网收集原则：雨污分流、清污分流、污污分流的原则；根据设计进出水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用；妥善处置污水处理过程中产生的污泥，避免造成二次污染；污泥根据相对应的特性进行分质处理，区分含渣污泥和活性污泥的处理；为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，且污水站运行设备有足够的备用率；站区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，使厂区环境和周围环境协调一致；站区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与周边环境相协调；改造工程尽量利用现有污水处理设施，降低投资。2.3.设计要求根据建设方提供的废水水质水量，废水包括洗气塔废水，在洗气塔中用水吸收含磷酸水蒸气后产生的废水；漂洗废水，用水漂洗活性炭半成品以除去磷酸和其他活化剂产生的废水；车间废水，在车间里冲刷地面和冷却物料产生的废水。设计污水处理站处理规模为120吨/d，设计污水小时处理能力为5吨/h，三班制运行，每班8小时制。质量目标：根据建设方要求及环保部门、水务部门、规划部门的批复及意见，确定处理后的污水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准要求。表：设计进出水水质表：序号项目设计水质处理后水质要求1CODCr（mg/L）20-60（均值40）1002SS（mg/L）50-80（均值60）1003色度（稀释倍数）1-10（均值5）504pH（无量纲）2-36-95氨氮（mg/L）5-10156总磷（mg/L）800-1200（均值1000）0.52.4.工程范围1、本方案设计仅限于为湖南省永州市双牌县磷酸污水处理工程项目；2、本工程界限包括自污水进入格栅井至处理后出水井之间的一期工程污水处理设施；3、本方案包括一期工程范围内的污水处理系统工艺、建筑、结构设计、电控系统设计、非标设备制造、设备采购、安装及系统的调试；不含土建工程的施工、污水处理站表面的绿化及设备夹层的通风换气工程；4、工程所需自来水，电源由建设方负责接到污水处理站内；5、提供维护、管理人员的培训计划和措施等；6、本方案不含环保在线监测系统，不包括污水处理站进水口外污水收集管网系统、污水处理站出水外排管网系统和脱水后的污泥的委外处理，不含污水处理站臭气净化系统及噪声治理；三、工艺技术说明3.1.污水特性磷酸盐是水生植物过量生长的关键因素之一，也是污水综合排放标准的指标之一。废水排放的过程中所带出的可溶性五氧化二磷排入受纳水体时会引起封闭性水域的富营养化。促使水生植物繁殖过快而导致水体缺氧，从而导致水生植物窒息死亡，生态恶化。3.2.技术对比3.2.1化学沉淀法（主要是钙盐混凝法）化学除磷是通过投加化学药剂，使污水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀物而转移到污泥中除去。磷的化学沉淀分为四个步骤：沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。沉淀反应和凝聚过程在一个混合单元内进行，目的是使沉淀剂在污水中快速有效地混合，沉淀所形成的胶体和污水中原已存在的胶体凝聚为直径10～15μm的主粒子；絮凝过程中主粒子相互结合形成更大的粒子—絮体，该过程的意义在于增加沉淀物颗粒的大小，使得这些颗粒能够通过典型的沉淀或气浮加以分离；固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。按工艺流程中药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺有前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。在化学沉淀过程中要注意调整pH值、控制金属离子与磷浓度比以形成最稳定的难溶性金属磷盐。钙盐中最常用的是石灰，投加石灰实质上是为了提高污水的pH值而去除磷，随着水中pH值的适当升高，磷的去除率提高。石灰法主要用于要求出水浓度比较高的情形。3.2.2离子交换法离子交换法是利用阴离子交换树脂，选择性地交换除去污水中的磷，反应的一般形式为：H2PO4－＋RNH2·Cl＝RNH2PO4＋HCl离子交换法存在着树脂易中毒、交换容量低和选择性差等问题，因而难以得到实际应用。3.2.3吸附法吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的吸附剂吸附污水中的磷酸根离子以达到去除磷的目的，并且利用吸附－解吸方法，达到消除磷污染和回收磷资源的双重目的。这种方法产生污泥少，而且处理设备简单，效果比较稳定。吸附法的关键在于寻找一种恰当的吸附剂。除磷吸附剂的选择要求满足以下条件：高吸附容量；高选择性；吸附速度快；抗其它离子干扰能力强；无有害物溶出；吸附剂再生容易、性能稳定；原料易得并造价低。围绕这些标准，国内外对吸附除磷的研究目前主要集中在提高吸附剂的效能上。吸附剂是具有很强吸附能力的多孔物质，主要有活性炭、膨润土和一些天然的吸附剂如玉米棒子、椰子壳和棕榈纤维，此外还可以用微生物和塘沟污泥中的腐殖质作吸附剂。据报道，以天然沸石、膨润土为基材，经氯化镁和氯化铝处理并活化而制得的新型吸附剂FMA和BMA对磷有良好的吸附能力，用来处理含磷废水时，磷的去处率在95％以上，且饱和吸附磷后的吸附剂，可用洗脱液进行洗脱，洗脱率达100％（FMA）和81％（BMA）。3.2.4结晶法结晶法除磷是利用污水中磷酸根离子与钙离子以及氢氧根离子反应生成碱式磷酸钙（羟基钙磷灰石［Ca5（OH）（PO4）3］）的晶吸现象。其反应式如下：3（HPO4）2－＋5Ca2＋＋4OH－＝Ca5（OH）（PO4）3↓＋3H2O在作为晶核的除磷剂上析出羟基钙磷灰石，从而达到除磷的目的。作为晶核的除磷剂绝大多数都是含钙的矿物质材料，如磷矿石、骨炭、高炉铁渣等，其中以磷矿石和骨炭的效果为最好。结晶法除磷一般采用过滤式通水法，其占地面积小、管理费用低、易于控制，但当污水中存在大量有机物时，易造成除磷剂的失效，大量的固体悬浮物成分也会引起通水反应塔的堵塞。结晶法可以和其他方法联用除磷。张林生采用石灰沉淀与脱磷固定床结晶法技术处理高浓度含磷废水的试验结果与工程实践表明，该方法处理含磷废水除磷效率高，出水水质稳定，且可回用。3.2.5电渗析法电渗析除磷是一种膜分离技术。电渗析室的进水通过多对阴阳离子渗透膜，在阴阳膜之间施加直流电压，含磷和含氮离子以及其它溶解离子在施加电压的影响下，通过膜而进到另一侧的溶液中去。在处理时必须对浓度大的废水进行预处理，高选择性的防污膜仍在发展中，其目的在于使电渗析系统成为一个去除水中营养物的实用方案之一。电渗析除磷只是浓缩磷的一种方法，它自身无法从根本上除去磷。3.2.6电解法电解法常采用铜、铝、铁等材料做电极，以去除污水的污浊物质。相对于其它方法，电解法装置简单，控制容易，但电解法易产生大量含磷污泥。电解法去除污水中磷的效率高，日本科学家神代和幸使用碳、铝、铁为电极，必要时可以添加电解质氯化钠，在直流0.5A的条件下,电解生水,使磷的去除率高达99.5%。电解法的优点还在于同时脱氮，降低CODCr和BOD5。电解法的主要缺点是沉淀生成量及电极材料消耗量较大，运行费用较高。3.2.7水生物法水生物法是利用生物吸收氮、磷元素进行代谢。这一自然过程去除水体中的营养物质的方法。国内外常采用藻类等水生植物除去富营养化水体中的氮、磷。因为藻类能在富营养化水体中大量地生长、繁殖，吸收水体中的营养成份，若能有效地控制其生长、繁殖，就可以得到较好的去氮除磷的效果。我国研究人员对水网藻、刚毛藻等藻类采用筛绢制成的网袋进行了中间实验，实验结果表明，水网藻在富营养化水体至污水一级、二级处理出水中的氮、磷浓度条件下，对氮、磷均有较强的去除功效，5日内磷的最大去除率为91％。刚毛藻与水网藻一样，对水质也有良好的净化效果。此外，国内外还有不少学者研究了采用水域浮床无土种植法，种植水稻等水栽生物，通过生物的吸收吸附作用，去除水体中的氮、磷元素，以实现变废为宝、净化水质的目的，并使水体良性循环。水生物法的最大缺点是具有局部性，对水质环境要求比较苛刻。因此，水生物法只有与其它方法相结合使用，才能达到最佳的除磷效果。3.3技术选用综合考虑造价及运营成本，我公司决定采取化学沉淀法处理。此方法造价低，无需高科技设备，无需专业人事管理，无二次投资。3.4反应原理磷的化学沉淀剂主要有铝盐、铁盐和钙盐。在起化学沉淀作用的化学药剂中钙盐(石灰)，是最廉价的化学药剂，且羟基磷灰石的平衡常数最大，是最稳定的固态磷酸盐，因此主要研究了磷酸钙的沉淀作用。试验原理为磷酸根离子在OH-的存在下，与石灰中的钙离子反应，生成沉淀。3.5试验方案根据废水特点，选择两级混凝沉淀法处理该废水，经计算，Ca(OH)2投加量为4mg/mgTP。20℃下Ca(OH)2的溶解度按0.166g·100g-1H20计，具体试验步骤为：取含磷废水100mL，加入350mL石灰乳上清液，搅拌30s，静置沉淀30min；取上清液测总磷；计算二级混凝沉淀中Ca(OH)2的投加量，(经过一次混凝沉淀后上清液中的TP为12．6mg·L-1)。取静15mL，搅拌30s，加入O．5mL10％的PAC、0．5mL,1％的PAM，(PAC投加量100mg·L-1，PAM投加量l0mg·L-1)，静置30min；取上清液测TP；用滤纸过滤上清液，测TP。3.6工艺流程图根据我公司在磷酸废水处理工程的经验，结合建设方的实际水质水量情况，特别设计符合本项目的污水处理工艺，工艺流程图如下：3.7工艺流程简要描述3.7.1.废水处理工艺说明3.7.1.1.污水预处理段生产废水经管网收集后汇集到格栅井。通过细格栅去除较为粗大的悬浮物，人工收集至栅渣收集箱，人工送至固废暂储区。水流入调节池，用NaOH将污水PH调至中性，通过提升泵将污水提升至混凝反应池。3.7.1.2.污水一级处理段磷酸盐的化学沉淀过程主要分为四个步骤：沉淀生成、胶粒凝聚、颗粒成长、固液分离阁。混凝池主要为沉淀的生成提供良好的水力条件，而沉淀池主要实现胶粒凝聚、颗粒成长和固液分离三个步骤。一级混凝反应槽：在混凝反应过程中，速度梯度对沉淀的生成有致