浓氟废水处理工程设计方案.docx
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浓氟废水处理工程设计方案
浓氟废水处理工程设计方案
九州方圆新能源股份有限公司废水处理方案
河南省新悦环境科技研发公司
二零一一年一月
1、项目概况
2、设计依据
3、设计原则
4、设计指标及排放标准
5、工艺介绍
6、构筑物、设备清单及工程预算
7、运行费用
8、流程图、平面布置图
9、建筑与结构设计
10、环境保护与节能
11、劳动保护、安全卫生和消防
1项目概况
九州方圆新能源股份有限公司主要生产晶体硅太阳能电池、组件以及光伏发电系统等产品，在生产过程中产生三类废水，主要为含氟废水，酸、碱废水。
废水中主要含有废酸、废碱、异丙醇等，其主要污染因子是有机物、磷酸根及氟离子。
根据业主要求，废水经处理达到达到三级排放标准排入市政污水管网。
业主本着对环保负责的态度，为此，委托我公司编制废水治理方面的整体设计。
2设计依据
Ø《三废处理技术工程手册》化工出版社2000年第一版。
Ø《环境工程手册》高等教育出版社1996年第一版。
Ø《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）。
Ø《室外排水设计规范》（GBJ14-87）。
Ø《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）。
Ø《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》（CJJ60-94）。
Ø《室外给水设计规范》（GBJ13-86）。
Ø《水处理设备制造技术条件》（JB2932-86）。
Ø《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）。
Ø《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）。
Ø《建筑防雷设计规范》（GB50057-94）。
Ø《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）。
Ø《给水排水设计手册（1～11册）》中国建筑工出版社。
Ø《给水排水标准规范实施手册》中国建筑工业出版社。
Ø《建筑结构荷载规范》（GBJ50009-2002）。
Ø《供配电系统设计规范》（GB50052-95）。
Ø业主提供的相关资料。
3设计原则
Ø借鉴类似废水处理工程实践经验，广泛参阅相关资料。
Ø根据废水特点，采用的处理工艺为稳定、合理、可靠、实用。
Ø技术先进，经济可行。
Ø保证水质达标排放，长期稳定运行。
设备先进可靠，维护方便；运行费用低、管理简单。
Ø根据场地情况，合理布局。
4设计指标及排放标准
4.1设计水量和水质
建设方原水资料如下表：
编号
废水种类
主要污染物
设计浓度（mg/L）
设计水量65（吨/小时）
1
硅片切割废水
乳酸、硅粉、切割液
35M3/H
2
电池片部分废水
浓碱
10%NaOH
1M3/D
制绒液
1%NaOH+1%NaSi02+5%异丙醇
4.8M3/D
HCI
10%HCI
2M3/D
HF
10%HF
1.6M3/D
酸碱冲洗废水
17M3/H
HF冲洗废水
12M3/H
4.2设计出水指标
处理含氟、酸、碱废水达到业主规定的“污水综合排放标准”三级标准，
5工艺介绍
5.1废水处理工艺流程图
综合废水
图例：
废水处理工艺流程图
根据业主提供的资料及我方对此类废水的处理经验，拟采用以下工艺对此废水进行处理。
浓氟废水中氟离子含量较多，采用氢氧化钙与氟离子生成氟化钙沉淀去除，由于浓氟废水pH值较低，在此用氢氧化钠进行pH调节。
浓氟废水经过反应后统一进入板框压滤机压滤处理，滤液进入综合废水集水池进行再次除氟处理。
浓碱废水中COD浓度较高，故设浓碱废水集水池贮存浓碱，利用提升水泵逐渐泵入后续处理系统中。
其他含氟废水中氟离子浓度仍然较高，需要进一步进行除氟处理。
在此采用两级反应沉淀工艺，将氟离子沉淀去除。
经过除氟离子的废水统一进入废水调节池，在此池内调节废水的水质水量。
经调节后进入生化处理系统，生化处理采用MBR“膜生物反应器”。
膜生物反应器（MBR）是膜过滤与传统生化处理技术组合而成的新型水处理技术，它依靠膜片对微生物以及大分子有机物的截留作用，从而获得较好的出水水质。
膜生物反应器中有机物的去除原理与传统活性污泥法一样，都是通过微生物降解。
中空纤维膜主要用来代替常规的沉淀池，起到分离生化后水和污泥的作用。
由于膜的高过滤精度，可得到高质量的产水。
它的设计基于生化反应及膜过滤的原理。
膜组件在运行过程中要定期进行反冲洗，以减少堵塞，保证透水量。
本系统利用监控水池回用水对膜组件定期进行冲洗，同时每隔一段时间进行化学药剂在线清洗，同时在运行过程中不断曝气对膜表面进行冲刷，以减少堵塞。
膜生物反应器具有以下优点：
（1）污染物去除效率高，对悬浮物和有机物的去除效率都高，设备占地小；
（2）膜分离可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定；
（3）生物反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷；
（4）有利于增殖缓慢的微生物的截留和生长，同时可提高难降解有机物的降解效率；
（5）污泥产量低；
（6）易于实现自动控制,操作管理方便。
废水处理工艺说明
（1）浓氟废水集水池：
收集浓氟废水，调节水质水量。
（2）反应池1：
在此池内加入氢氧化钠与氢氧化钙，调节废水pH值，使氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀。
（3）反应池2：
在此池内加入PAC与PAM，使生成的氟化钙絮凝长大，以利于后续沉淀去除。
（4）板框压滤机：
将生成的氟化钙混合溶液通过板框压滤机进行压滤处理，污泥外运，滤液进入综合废水集水池进行下一步处理。
（5）浓碱废水集水池：
收集浓碱废水，调节水质水量。
（6）综合废水集水池：
收集综合废水，调节水质水量。
（7）反应池3：
在此池内加入氢氧化钠与氢氧化钙，调节废水pH值，使氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀。
（8）反应池4：
在此池内加入PAC，使生成的氟化钙絮凝长大，以利于后续沉淀去除。
（9）反应池5：
在此池内加入PAM，使反应池16生成的颗粒絮凝长大，以利于后续沉淀去除。
（10）沉淀池1：
采用竖流式沉淀池，将反应生成的氟化钙沉淀至池底，从而去除氟离子。
（11）反应池7：
在此池内加入氢氧化钠与氢氧化钙，调节废水pH值，使氟离子与钙离子生成氟化钙沉淀。
（12）反应池8：
在此池内加入PAC，使生成的氟化钙絮凝长大，以利于后续沉淀去除。
（13）反应池9：
在此池内加入PAM，使反应池19生成的颗粒絮凝长大，以利于后续沉淀去除。
（14）沉淀池2：
采用竖流式沉淀池，将反应生成的氟化钙沉淀至池底，从而去除氟离子。
（15）废水调节池：
收集综合废水，调节废水水质水量，使此废水适应于后续生化处理。
（16）MBR反应池：
利用活性污泥将废水中有机物去除，通过膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离，保证出水水质清澈透明。
（17）膜离线清洗水池：
膜组件经一段时间运行后，需要离线清洗以恢复膜的功能、延长膜组件的使用寿命。
（18）监控水池：
收集膜滤出水，在废水调节池水质波动时，将监控水池内的水回流入调节池内进行水质调节。
（19）污泥浓缩池：
收集MBR反应池内的污泥，通过重力作用使其中部分水分与污泥、泥渣分离。
污泥进入压滤机压滤，压滤后外运；上清液回流至废水调节池中继续处理。
（20）污泥脱水：
污泥进入板框压滤机压滤，压滤后的泥饼外运，滤液则回流至废水调节池中继续处理。
5.2电气
5.2.1概述
电气控制按一套独立系统设计，各系统中的检测及控制采用PLC系统设计。
5.2.2电气供电
（1）供电系统中设置了一套低压配电和电气保护系统，由业主分别提供两路三相四线制，动力电缆进电气配电柜。
（2）电气设备选型
电气设备选用国内质量好的品牌产品设备，低压电气采用国内品牌产品，电缆采用国产品牌产品。
配电柜内主要电气元件选用施耐得或同等产品
满足工程要求，提高性价比。
（3）PLC系统供电
PLC系统设置独立回路供电，配有UPS不间断电源，备用时间30分钟，保证废水处理系统中的各项参数数据不会丢失，保证系统使用的安全可靠性。
5.2.3用电负荷一览表
废水处理系统负荷清单一览表
序号
设备名称
单位
数量
功率/kw
总功率/kw
备注
1
提升泵1
台
2
0.55
1.1
一用一备
2
提升泵2
台
2
0.55
1.1
一用一备
3
提升泵3
台
2
2.2
4.4
一用一备
4
提升泵4
台
2
2.2
4.4
一用一备
5
自吸泵
台
4
3
12
三用一备
6
清洗水泵
台
2
3
6
一用一备
7
废水回流泵
台
2
0.75
1.5
一用一备
8
污泥泵1、2
台
4
0.75
3
二用二备
9
螺杆泵1
台
2
3
6
一用一备
10
氢氧化钠计量泵1
台
2
0.25
0.5
一用一备
11
氢氧化钠计量泵2
台
2
0.25
0.5
一用一备
12
PAC计量泵1
台
2
0.25
0.5
一用一备
13
PAC计量泵2
台
2
0.25
0.5
一用一备
14
PAC计量泵3
台
1
0.25
0.25
15
PAM计量泵4
台
2
0.25
0.5
一用一备
16
PAM计量泵5
台
2
0.25
0.5
一用一备
17
PAM计量泵6
台
1
0.25
0.25
18
氢氧化钙计量泵1
台
2
0.75
1.5
一用一备
19
氢氧化钙计量泵2
台
2
0.25
0.5
一用一备
20
氢氧化钙计量泵3
台
2
0.25
0.5
一用一备
21
盐酸计量泵1
台
2
0.25
0.5
一用一备
22
NaClO计量泵
台
2
0.25
0.5
一用一备
23
HCl计量泵
台
2
0.25
0.5
一用一备
24
搅拌机1、2
台
2
1.5
3
25
搅拌机3-4
台
6
2.2
13.2
26
罗茨风机1
台
2
18.5
37
一用一备
27
板框压滤机
台
1
3
3
合计：
103.2KW（380V）
按20%备用量考虑总负荷:
124KW（380V）
5.2.4电气保护
电气设备设有自动保护装置，当电气设备出现各种紧急状态时，必须报警或停止运行。
5.2.5电气操作
电气操作可分手动/PLC屏幕操作两种，在手动状态下操作人员可在电气配电柜上对各工艺设备进行启停操作。
当PLC全自动状态下，工艺设备按功能要求根据仪表的信号进行自动控制，当PLC手动状态下，可以在PLC触摸屏上对设备进行启停操作。
5.2.6接地系统
电气安全接地为独立接地系统，接地电阻符合国内规范。
5.3仪表及自动控制
5.3.1概述
废水处理工艺的检测及控制，为适应废水处理工艺和业主对自动控制的要求，自动化控制采用三电一体化的计算机（PLC）控制系统。
电气，仪表和控制的选型以先进、切实、经济可靠为原则，并充分满足运行操作的各项要求（手动/自动/PLC控制），从而满足水处理工艺的过程控制、检测、优化与管理应用的需要。
5.3.2控制及检测功能
废水处理计算机（PLC）控制系统对工艺过程实现数据采集和自动控制，系统配置触摸屏可监视工艺的过程画面，对设备和控制回路进行操作控制，保障操作的安全性，达到整个系统的最优化。
废水处理系统控制及检测功能
●综合废水集水池液位检测及连锁
当综合废水集水池液位高时，连锁开启废水提升泵3；
当综合废水集水池液位低时，连锁关闭废水提升泵3。
●浓碱废水集水池液位检测及连锁
当浓碱废水集水池液位高时，连锁开启废水提升泵2；
当浓碱废水集水池液位低时，连锁关闭废水提升泵2。
●浓氟废水集水池液位检测及连锁
当浓氟废水集水池液位高时，连锁开启废水提升泵1；
当浓氟废水集水池液位低时，连锁关闭废水提升泵1。
●反应池3pH检测及连锁
当反应池3中开始注入废水时，即提升泵4开启时连锁开启氢氧化钠计量泵。
当反应池3中的废水pH值偏离工艺要求的设定上限或下限时，以位式控制的调节方式自动调节氢氧化钠计量泵的注入量，改变加入反应池3的药剂量，从而使反应池3的pH值稳定在设定范围内。
●反应池1pH检测及连锁
当反应池1中开始注入废水时，即提升泵1开启时连锁开启氢氧化钠计量泵。
当反应池1中的废水pH值偏离工艺要求的设定上限或下限时，以位式控制的调节方式自动调节氢氧化钠计量泵的注入量，改变加入反应池1的药剂量，从而使反应池1的pH值稳定在设定范围内。
●废水调节池液位检测及连锁
当废水调节池液位高时，连锁开启废水提升泵4；
当废水调节池液位低时，连锁关闭废水提升泵4。
●废水调节池pH检测及连锁
当废水调节池中的废水pH值偏离工艺要求的设定上限或下限时，以位式控制的调节方式自动调节硫酸计量泵或氢氧化钠计量泵的注入量，改变加入废水调节池的药剂量，从而使废水调节池的pH值稳定在设定范围内。
5.3.3仪表选型
仪表选型符合计算机（PLC）系统配置的要求，仪表设备选用国内品牌或进口产品，以选用技术先进，性能可靠，性价比好的产品为原则。
5.3.4仪表用电缆及敷设
凡进入计算机系统的模拟信号（4－20mADC或1－5VDC）均采用计算机屏蔽电缆，保证信号的抗干扰性。
控制电缆与动力电缆分开敷设（强电、弱电电缆分开）,控制电缆与电力电缆分别二层电缆桥架敷设。
5.3.5装备水平
（1）系统控制的仪表设备选用国内先进的，性能可靠的品牌产品。
（2）液位测量采用浮球液位控制器。
（3）废水pH分析测量采用独资的pH分析仪。
（4）流量测量采用转子流量计。
（5）现场压力测量采用压力表。
6构筑物、设备清单及工程预算
构筑物、设备清单及工程预算见附表。
本工程预算未包括化验室费用，如果需要，费用另计。
主要构筑物：
序号
构筑物
规格
数量
结构
1
浓氟废水集水池
6×4×3m（H）
1
钢砼结构+玻璃钢防腐
2
反应池
5×5×3m（H）
8
钢砼结构+玻璃钢防腐
3
浓碱集水池
6×4×3m（H）
1
钢砼结构+玻璃钢防腐
4
暂存池
10×8×3m（H）
1
钢砼结构+玻璃钢防腐
5
集水池
20m×6m×4m（H）
1
钢砼结构+玻璃钢防腐
6
沉淀池
8m×8m×6m（H）
2
钢砼结构+玻璃钢防腐
7
废水调节池
20m×6m×4m（H）
1
钢砼结构+玻璃钢防腐
8
MBR反应池
20m×6m×5m（H）
2
钢砼结构+玻璃钢防腐
9
膜离线清洗水池
4m×6m×3m（H）
1
钢砼结构
10
污泥浓缩池
6m×6m×5m（H）
1
钢砼结构
11
机房
15m×4m
1
砖砼结构
12
化验室
4m×4m
1
砖砼结构
13
操作室
4m×4m
1
砖砼结构
设备清单：
序号
设备名称
单位
数量
价格（万元）
1
提升泵
台
8（用6备2）
6.40
2
自吸泵
台
4
4.80
3
清洗水泵
台
2
4.00
4
PAC计量泵
台
10
15.00
5
废水回流泵
台
2
2.00
6
污泥泵
台
6
4.80
7
螺杆泵
台
2
8.00
8
氢氧化钠计量泵
台
4
6.00
9
氢氧化钙计量泵
台
4
6.00
10
盐酸计量泵
台
4
6.00
11
搅拌机
台
11
22.00
12
罗茨风机
台
2
16.00
13
输送带
套
1
6.00
14
板框压滤机
台
2
20.00
15
微孔曝气头
套
500
25.00
16
超滤膜
片
1000
60.00
17
膜机架
套
4
6.00
18
溶药箱
套
6
30.00
19
液位仪
套
4
4.00
20
PH计
套
4
8.00
21
管道、阀门
8.00
22
PLC控制系统
套
1
40.00
小计：
258.00万元
工程预算：
序号
费用名称
取费标准
价格（万元）
1
设备费
258.00
2
工程设计费
土建和设备5%
12.90
3
施工管理费
土建和设备5%
12.90
4
工程安装费
设备10%
25.80
5
工程调试费
土建和设备5%
12.90
6
运输费
设备2%
5.16
7
不可预见费
10.00
8
税金
以上费用总和的6%
20.26
9
合计
357.92（万元）
本工程施工区域地基的地质不明，施工中若出现暗河、流沙等地质情况，则地基处理费用按实际发生的费用计算。
7运行费用
7.1废水处理费用
1、电费
其总用电负荷a为：
103.20kW。
电费取费标准为0.67元/度。
吨水电费为：
0.67×24×103.20÷1500=1.11元/m3
2、药剂费
氢氧化钠3元/m3+氢氧化钙1元/m3+PAM0.8元/m3+PAC0.2元/m3=5元/m3
7.2工资福利
本污水处理站机械化、自动化程度较高，因此本方案人员设置7名。
职工工资福利按每人每月1600元计。
则吨水人工费用为：
1600×7÷30÷1500=0.25元/m3。
7.3处理总成本
1.11元/m3+5.00元/m3+0.25元/m3=6.36元/m3
8建筑与结构设计
8.1设计依据
本工程遵循以下国家规范及江苏省地方标准、规定：
1.《砌体结构设计规范》GBJ50000-2002
2.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
3.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
4.《建筑结构抗震规范》GB50011-2001
5.江苏省建委其它有关设计文件。
8.2主要设计参数
地面堆积荷载：
按每平方米9KN计算。
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。
标准冰冻线为1.2m，吊车荷载按实际情况取用。
9环境保护与节能
9.1环境保护
工程环境保护的主要目的：
消除或减小施工期各类污染，把对周围环境的影响控制到最小；控制运行期噪音对周围的影响、合理处置各类固体废弃物、消除臭味对周围环境的影响。
1.施工期噪声影响
污水站布置于室内，声源在传播过程中，受距离、空气吸收、墙壁屏障等因素作用而衰减，所以工艺设备的噪声传到站外，影响微弱。
2.施工期大气污染防治
施工期大气污染主要是施工期粉尘散落和运输过程扬尘的影响，防治措施如下：
（1）堆放砂、土的场地及搬运操作中应经常洒水，使物料表层经常处于湿润态。
（2）按照弃土处理计划，及时运走弃土，装运时不超载，装土车沿途不洒落。
车辆驶出工地前应将轮子的泥土去除干净，防止沿程散落。
（3）运输散货的车辆，应配备两边和尾部挡板，并用防水布遮盖好，并超出两边和尾部挡板至少300mm。
（4）施工场地和居住区不容许随意焚烧废物和垃圾。
（5）做好施工人员劳动保护，配戴防尘口罩等。
3.施工期固废的处理
现场设立垃圾站，集中堆放管理售货员的生活垃圾等，定期清理外运填埋。
施工中遇到有毒有寄存器废弃物应暂时停止施工并及时与地方环保、卫生部门联系，经他人采取措施处理后才能继续施工。
4.建立计划、制度，加强管理
施工单位制定各项规章制度，尽可能减少施工对周围居民影响，提倡文明施工，组织施工单位及业主联络会议，及时协调解决各种问题。
9.2运行节能减耗措施
在能源日益紧张的情况下，实施节能措施，具有重要的意义，具体措施如下：
1.尽可能选用节能型（国家推广产品）、标准型的专用设备，包括进口节能产品。
所有设备均指定专人保养，并定期进行检修，以保证设备的运转正常，保持设备状态良好，杜绝设备空载运行。
2.生产工人需进行职业培训，实施持证上岗，逐渐提高中、高级工人的比例，使每个工人熟悉操作，并能严格按操作规程操作。
3.严格控制职工数量，做至精简、高效。
4.注重运用科技，推广科技成果。
5.各项节能指标均应低于国家规定的有关标准。
6.耗电量大的设备主要是曝气系统和搅拌系统等，本工程选用效率高、能耗低的先进设备。
7.加药系统采用自动加药系统，根据污水的指标值自动调节系统的加药量，从而节约药剂的使用，节省药剂费。
8.在高程布置中，减少跌水高度，选择经济管径及合理布置高程，尽量降低水头损失，以节约能耗。
10劳动保护、安全卫生和消防
10.1劳动保护
在污水处理站运转之前，须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度。
同时还需设置安全生产措施。
1.安全措施
遵照《中华人民共和国劳动法》，并依据有关国家标准，配备如下的劳动安全卫生设施。
（1）设备、材料安全防护
a.所有的电气设备的安装、防护，须满足电器设备有关安全防护装置。
b.机械设备危险部分，如传动带、明齿轮、砂轮等必须安装防护装置。
c.站区管理、闸阀均考虑阀门井或采有操作杆接至地面，以便操作。
d.易燃、易爆及有毒物品，设置专用仓库、专人保管，并满足劳动保护规定。
e.栏杆围护，各处理构筑物走道和临空天桥均设置保护栏杆，其走道宽度、栏杆高度和强度均需符合国家劳动保护规定。
（2）隔声降噪
a.水泵、电机等易产生噪声的设备，设置隔振垫，减少噪声。
同时，将管理用房与机房分开，并采取有效的声措施。
b.办公、生活区和生产区设置绿化隔离带，减少噪声的影响。
（3）辅助用品、劳保用品
a.站内配置救生衣、救生圈、安全带、安全帽等劳保防护用品。
b.设置适当的生产辅助设施，如浴室、更衣室和休息室等，并经常保持完好和清洁卫生。
c.考虑食堂、单身宿舍及工人三班制工作休息室、医务及文娱活动场地。
2.安全生产制度及教育
劳动保护及安全生产方面要加强职工的法制，包括在建设期及运行期，其内容如下：
（1）在建设期
a.编制各种有关施工安全的大纲以及各方面职工的责任制。
b.对全体职工进行安全培训，事故和偶发事件应及时报告。
c.颁发和使用安全设备，如安全帽、安全鞋等。
d.进行安全工作实践如脚手架、壳子板和开挖支撑等。
e.任命安全监理和安全官员。
（2）在运行管理期
a.制订紧急反应计划
b.制订安全管理系统（体制）
c.颁发和使用安全用品如安全帽、安全鞋、工作服等。
10.2卫生防护
生产期间，污水处理站的环境污染源主要有：
噪声、异味和固体废弃物。
噪声来源于站内传动机械工作时发出的噪声，有污水泵、污泥泵的噪声。
臭味来自污水和污泥。
固体废弃物的主要来源是化学沉淀池的污泥以及生化沉淀池的污泥等。
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