汽车厂污水含氮磷废水零排放处理回用工程施工设计方案.docx
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汽车厂污水含氮磷废水零排放处理回用工程施工设计方案
汽车厂污水含氮磷废水零排放处理回用工程
施工设计方案
1、概述
新建的xx汽车厂生产中含氮磷污水必须实现零排放，污水经处理后全部回用到生产中补充新鲜水的消耗，不得外排。
因此该厂冲压车间和涂装车间中排放的各股清洗废水如磨具清洗废水W1、脱脂、清洗废水W2、表调废水W3、磷化废水W4、喷漆废气处理废水W7，各工序倒槽废液均先采用物化和生化相结合的方式处理后与各股废水一起进入1#预处理系统，经膜法脱盐处理淡水全部回用于涂装车间脱脂、磷化及漆雾处理等工段用水，脱盐处理产生的浓盐水经蒸发浓缩结晶处理后，剩余固体结晶物满足固体废弃物要求，外运处理，实现含氮、磷生产废水零排放。
我院受客户委托制定该方案，供建设方参考采纳。
2、设计依据
2.1设计依据
（1）业主的水质水量资料、处理要求及现场踏勘情况
（2）《废水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
（3）《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）
（4）《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
（5）《鼓风曝气系统设计规程》（CECS97:
97）
（6）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231-2009）
（7）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
（8）《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-2010）
（9）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2006）
（10）《电气装置安装工程盘.柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB50171-11）
（11）《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》（GB50149-2010）
（12）《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
2.2设计原则
（1）技术先进可靠、经济合理的原则
采用高效节能、运行稳定可靠的处理工艺和设备，确保出水水质满足使用要求。
（2）低运行成本原则
工程运行成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
设备选型以高效节能、可靠、方便维护为原则，确保工艺运行效果，降低运行、维护费用；采用适合国情的监测仪表及自动化技术，便于操作和管理。
（3）占地少原则
由于土地资源比较宝贵，处理技术的采用应考虑占地面积小、运行效率高。
在满足施工、安装及维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约占地。
（4）自动化程度高原则
中水处理系统采用可靠的控制系统，操作简单、维护方便；提高中水处理站的自动化操作水平。
3、水质水量
3.1、水量
本污水处理站磷化污水处理系统设计处理能力为15m3/h,两班制运行（运行班制可调）；含氮磷废液预处理系统设计处理能力为5m3/h,两班制运行（运行班制可调）;含氮磷污水处理系统设计处理能力为30m3/h，两班制运行（运行班制可调）；工业复用水处理系统设计处理能力为30m3/h，两班制运行（运行班制可调）；浓盐水处理系统设计处理能力为10m3/h，两班制运行（运行班制可调）；电泳废液预处理系统设计处理能力为5m3/次，单班制运行（运行班制可调）；电泳污水处理系统设计处理能力为12m3/h,两班制运行（运行班制可调）;混合污水处理系统设计处理能力为25m3/h，两班制运行（运行班制可调）。
单班按10小时运行，两班按20小时运行。
水量平衡图
3.2、排放要求
2#污水处理系统（达标排放系统）出水须满足污水综合排放标准（GB8978-1996）和丹徒新区污水处理厂接管标准，并考虑冗余设计，减少进水水质变化可能产生的影响，排放标准具体见下表。
序号
控制项目
水质标准
备注
1
pH
6.0~9.0
2
COD
≤400mg/l
3
BOD5
≤200mg/l
4
SS
≤250mg/l
5
氨氮
≤25mg/l
6
总磷
≤4mg/l
7
总氮
≤40mg/l
8
石油类
≤20mg/l
备注
其他指标参考GB8978-1996相关三级标准要求
1#污水处理系统为零排放系统，经中水回用系统后的工艺用水执行《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923－2005）中相关限值要求及发包方的特殊要求，具体见下表
序号
项目
指标
1
pH
6.5-8.5
2
悬浮物（SS）（mg/L）≤
-
3
浊度/NTU ≤
5
4
色度 ≤
30
5
五日生化需氧量（BOD5）/（mg/L） ≤
10
6
化学需氧量（CODcr）/（mg/L） ≤
60
7
铁/（mg/L） ≤
0.3
8
锰/（mg/L） ≤
0.1
9
氯离子（mg/L）≤
250
10
二氧化硅（SiO2）（mg/L） ≤
30
11
总硬度（以CaCO3计）（mg/L） ≤
450
12
总碱度（以CaCO3计）（mg/L） ≤
350
13
硫酸盐（mg/L） ≤
250
14
氨氮/以N计（mg/L）≤
10
15
总磷（以P计，mg/L）≤
1
16
溶解性总固体/（mg/L）≤
1000
17
石油类（mg/L）≤
1
18
阴离子表面活性剂/（mg/L）≤
0.5
19
总余氯（mg/L）≥
0.05
20
总大肠菌群/（个/L）≤
2000
*为满足涂装回用水质要求，经深度处理后电导率（μs/cm）≤10。
*MBR实际出水水质可优于招标要求控制指标（除含盐量）。
3.3、原水水质
3.3.1废水产生及排放情况
废水产生及排放情况见下表
污染源
废水产生
量t/a
污染物
名称
污染物产生情况
治理措施
排放去向
污染物排放情况
产生浓度mg/L
产生量t/a
排放浓度mg/L
排放量t/a
冲压车间
磨具清洗废水W1
300
COD
1200
0.36
各工序倒槽废液均先采用物化和生化相结合的方式处理后与各股废水一起进入1#预处理系统
经三效蒸发处理后全部回用于涂装车间脱脂、磷化及漆雾处理等工段用水，含氮、磷生产废水零排放
-
-
SS
450
0.135
石油类
60
0.018
涂装车间
脱脂、清洗废水W2
47500
COD
500
23.75
SS
200
9.5
石油类
80
3.8
TP
40
1.9
TN
65
3.107
表调废水W3
4750
COD
150
0.713
SS
80
0.38
TP
80
0.38
磷化废水W4
59000
COD
500
29.5
SS
400
23.6
Zn2+
15
0.885
Ni2+
7.3
0.43
TP
100
5.9
TN
50
2.95
喷漆废气处理废水W7
1250
COD
2500
3.125
SS
1500
1.875
TN
10
0.013
电泳后清洗废水W5
39250
COD
800
31.4
进入2#预处理系统
接管至丹徒新区
污水处理厂
COD:
248
SS:
204.5
NH3-N:
9
TP:
1.5
石油类:
5
废水量：
159750
COD:
39.625
SS:
32.663
NH3-N:
1.44
TP:
0.24
石油类:
0.805
SS
300
11.775
石油类
40
1.57
电泳打磨废水W6
4250
COD
200
0.85
SS
50
0.213
总装车间
淋雨试验室废水W8
2000
COD
200
0.4
SS
100
0.2
石油类
10
0.02
制纯水排水W9
66250
COD
20
1.325
/
SS
150
9.937
生活污水W10
（办公楼、食堂）
48000
COD
350
16.8
进入2#预处理系统
SS
200
9.6
NH3-N
30
1.44
TP
5
0.24
合计
272550
注:
涂装车间各工段废水水质均为倒槽液和清洗水的混合水质。
3.3.2各车间排放量及周期
各车间排放量及周期见下表
污水来源
排放地点
排放量
m3/次
排放周期
pH
污染物浓度（mg/L）
SS
CODcr
石油类
PO43
Ni
Zn
氨氮
涂装车间
手工预清理
0.2m3/h
连续
11
600
2200
500
390
2
每天
洪流冲洗
1m3/h
连续
28
3d
预脱脂槽
15
半月
脱脂槽
180
3月
脱脂转移槽
180
3月
第一水洗槽
6.8m3/h
连续
8-10
200
600
50
10
7
每周
第二水洗槽
90
半月
表调槽
0.5m3/h
连续
8-10
250
90
500
90
每周
磷化槽
195+250
半年
3-5
145
700
1000
90
150
磷化转移槽
200
半年
第三水洗槽
10m3/h
连续
4-6
80
200
100
9
15
7
每周
第四水洗槽
90
半月
第一纯水洗槽
7
每周
第二纯水洗槽
90
每周
其它
30
每月
UF1水洗槽
7
3月
5-6
300
11000
UF2水洗槽
90
3月
UF3水洗槽
7
3月
电泳转移槽
260
半年
纯水洗槽
7.2m3/h
连续
6-7
130
3000
7
每月
纯水浸洗槽
90
3月
其它
0.3m3/h
连续
30
每月
色漆循环水池
176
3月
8-9
400
3000
清漆循环水池
119
3月
撬体清理间
0.5m3/h
连续
8-9
1000
3000
10
每周
湿打磨
15
每月
8-9
300
600
离线打磨
15
每月
点修室
8
每月
檫净室
10
每月
输调漆间
2
每月
输漆温控间
2
每月
洗衣房
0.1m3/h
连续
油漆化验间
0.3
每天
电泳化验间
0.3
每天
冲压车间
模具清洗间
6
每周
9-11
450
5000
200
390
总装车间
淋雨试验室
40
每周
6-9
100
500
厂区
生活污水
192.12m3/d
连续
7-8
220
400
3.5
35
发运中心洗车
75
2月
6-9
100
500
由于本企业没有实际排水。
参考现有类似涂装工厂含氮磷混合废水电导率≤3000μs/cm，TDS≤≤2000mg/l。
4、工艺选择
4.1、污水特点分析
（1）涂装废水污染物
汽车生产中的涂装工序需要经过许多工序处理，保证汽车常年防锈的要求，排放的含氮磷的涂装废水有磨具清洗废水W1、脱脂、清洗废水W2、表调废水W3、磷化废水W4、喷漆废气处理废水W7，污水中含有大量污染物如油脂、悬浮物、大部分磷酸根、重金属等，需要经过物化+生化的处理工艺才能达到排放要求。
涂装废水的特点
1）有机物含量高，倒槽废水COD含量1000-30000mg/l，如脱脂倒槽废水COD含量30000mg/l，一次性排放量较大。
2）含有污染物重金属
磷化液中常含有镍、锌等重金属污染物，排放标准中对此类污染物有严格规定。
3）废水含盐量较高，致使废水处理难度加大。
由于大多数废水是生产环节中的母液、槽液等构成的，溶解其中的各类有机、无机盐含量非常高，含盐量往往超过1%，如脱脂乳化液含盐量在1万mg/l以上。
4）水量在整个厂区排放废水中的比例较小，但排放的污染物最多。
5）具有强酸碱性和氧化性，往往需要进行中和操作，向废水中投加药剂和酸碱，增大污水含盐量。
各个生产工段排水的水质、水量随时间的波动性较大，废水除水量随生产工序的变化而剧烈变化外，污染成分如COD浓度也会发生剧烈变化。
经过物化处理后混合废水COD：
500mg/l、SS：
50mg/l油：
10-20mg/l
2）传统处理方式
各生产工序排放废水先经过物化预处理单元，去除废水中油脂、悬浮物、大部分磷酸根、重金属的污染物后，进入生化处理单元处理，去除COD、氨氮、磷等污染物，水质达到排放要求后，实现污水合格排放。
3）零排放处理方式难度
零排放最大的阻力是高昂的运行费用，由于零排放要求浓盐水必须制成固体盐类，只有通过蒸发法实现，蒸发工序的费用占整个零排放的60－70％，只有降低浓盐水的体积和提高蒸发设备的效率才能实现蒸发工序的费用。
普通反渗透的得水率一般只有65－75％，浓缩倍数为3－4倍，因此，浓盐水的体积很大，占原水的1/3－1/4。
如果能使RO膜的得水率达到90％以上，浓缩倍数达到10倍以上，会成倍减小蒸发工序的费用。
另外蒸发工序本身的效率也受本身器形的影响和原料成份的影响，特别是引起蒸发器表面结垢的物质影响最大。
涂装废水经过物化+生化处理后的污水成分复杂，废水中有机物结构复杂，种类繁多，往往含有较高浓度的生物难降解物质，甚至是生物毒物，且种类较多如生物中间代谢产物、表面活性剂。
零排放处理通常必须经过脱盐工艺，而脱盐通常采用膜法脱盐，其对进水有很严格的规定，特别对有机物、油、悬浮物、胶体有苛刻的要求，因此需要进行膜前预处理，也相当于生化处理后的深度处理，深度处理必须先通过有效的物化+生化的手段降低RO进水中的COD、生物污染，尽量降低RO膜的进水水质，保持RO膜的良好运行状态，维持脱盐系统的正常运转。
零排放意味着涂装前处理系统的新鲜补水极少，除了污泥和工件、烘干能带出系统少量废水，其他绝大部分涂装前处理排放的废水经过零排放脱盐处理后，淡水全部回用到系统中，从系统水中分离出的固体结晶盐类剩余物打包外运处理。
零排放系统组成复杂，有物化生化预处理、深度处理、脱盐处理、浓盐水处理四部分，如果其中任何一部分出了问题，都不能实现废水零排放。
因此要求设备即要先进能够达到零排放水质水量，又要求系统自动化程度高、运行稳定可靠，故障率低，管理难度低，是一个集多学科、高科技为一体的综合类系统工程。
4.2、工艺选择
双膜法水处理技术作为一种先进的膜法水处理工艺，具有先进、高效和节能特性，半个世纪以来，现已成功应用于石化、电力、石油、冶金、制药以食品、及市政等多个领域，能够将海水、苦咸水、市政及工业废水等处理成符合各种要求的工业用水或者生活用水，产水水质达到电子超纯水、锅炉补给水以及各种工艺用水、污水回用水的要求。
此外，它在食品加工、医药制造以及化学工业的许多方面都有极佳表现，被公认为是21世纪最有前途的高新技术之一。
4.2.1传统脱盐回用工艺预处理工艺
传统膜前处理常常利用活性炭作为主要去除水中有机物的手段，使得活性炭负荷过大，吸附饱和周期很短，往往1－2个月失去吸附能力，需要更换，但是更换下来的活性炭成为危险固体废弃物，需要交由专业回收部门处理，处理费用惊人。
造成运行成本大幅增加。
而且活性炭吸附有机物是有选择性的，不是什么有机物都能吸附的，往往造成反渗透通量降低的有机污染物，并不能吸附。
在活性炭饱和的过程中，部分有机物会穿过活性炭层，污染反渗透系统。
活性炭吸附了大量有机物和微生物，微生物有了足够食物会快速繁殖，脱落污染后续的反渗透系统，此时的活性炭成为了生物污染源，脱落的微生物流到反渗透膜表面附着其上，成为生物污染，造成反渗透膜通量降低，使得反渗透清洗周期缩短，增加反渗透的运行成本。
4.2.2双膜法脱盐处理工艺流程
原水→板式MBR膜→超浓缩反渗透膜RO→脱盐水
双膜法技术是膜法废水回用工艺中的主流工艺，主要包括MBR膜设备+反渗透膜设备的工艺流程。
双膜法工业复用水处理技术利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据粒径大小可以分为：
微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜是具有选择性分离功能的一种材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
本中水回收利用技术主要选取了MBR膜（MF/UF）和反渗透膜（RO）的结合。
单一的物化或生化处理很难达到各种不同用途的要求。
①生化法预处理，由于原水COD、BOD等指标较高，且波动较大，故首先采用生化处理净化工艺降低原水中的氨氮、有机物、悬浮物等。
曝气生物滤池是最近开发的一种污水生化处理技术，集生物降解、固液分离于一体的污水处理设。
②杀菌、沉淀 原水水质中悬浮物及生物菌群量高、且波动大，故工艺选择采用沉淀、杀菌处理。
③初级过滤系统 经前段处理后，水中仍会残余部分油及悬浮物，为进一步去除水中的悬浮物、颗粒物，选择采用一级初级过滤。
如多介质过滤器、高效纤维过滤器。
④超滤系统 UF是一种新型的膜处理技术，一般制成中空纤维式的超滤膜，可去除水中Φ0.005～0.1mm、分子量在5000～100000范围内的杂质颗粒。
待分离液体在一定外力作用下以一定的流速沿着超滤膜表面流动，溶液中溶解性物质和比膜孔径小的物质从高压侧透过滤膜进入低压侧，不能透过滤膜的物质浓缩于排放液中。
“双膜法”工艺中，MBR膜生物反应器预处理可以截留原水中的各种悬浮物、胶体以及有机污染物，同时实现保护下游反渗透膜、延长反渗透膜寿命的作用；
MBR膜能有效降低反渗透膜污染的速度，减少反渗透膜的化学清洗频度，提高膜的使用寿命。
该技术与常规处理工艺相比，具有更高的可靠性，且运行费用较低，同时由于进水质量较好，反渗透系统可在最佳状态下运行，从而降低了总的制水成本。
MBR微/超滤还对水中的悬浮物、金属氧化物、胶体、有机物、细菌等均有较好的去除效果，可满足反渗透系统进水水质的要求。
悬浮物去除率可达100%，胶体铁的去除率为99%，微生物的去除率为99.999%，出水浊度小于0.1NTU。
采用MBR微/超滤工艺作为反渗透的预处理有如下特点：
出水水质稳定，基本不受原水水质波动的影响，出水水质在0.1NTU以下，SDI小于3。
由于板式MBR膜日常运行时无需反冲洗，仅需要3～6个月进行一次保养性的在线化学清洗。
在线化学清洗的停用时间短，且装置不需要体外化学清洗，因此可来保持稳定的产水；可延长反渗透膜的使用寿命，降低清洗的频率，增大反渗透膜的通透率。
采用双膜法工业复用水技术具有以下优点
1）双膜法涂装废水工业复用水工艺可实现水资源的循环回用和减量排放;
2）作为一种清洁生产工艺，膜分离技术在运行过程中将不同的物质进行分离或截留，膜分离过程为纯物理过程，无相变、无化学反应过程，在无二次污染物产生的情况下便可实现水资源的回收和清洁生产;
3）膜设备装置占地极小，自动化程度高，运行维护方便;
4）膜的高效分离（截留率99%以上），保证了水资源的高效回收;
5）膜法循环回用设备符合循环经济运作模式，企业在节能降耗的同时更能实现经济、环境、社会效益三者的和谐统一，给企业可持续发展提供有力保障。
由于COD脱除、脱色、脱盐能在一步完成，其出水品质高，能直接回用与印染环节，同时浓水可回流至常规工序处理，实现废水零排放和清洁生产。
中水回收设备技术关键
4.2.3反渗透-脱盐系统的核心
污水回用采用反渗透脱盐较经济
原水含盐量越高，反渗透经济性越明显
反渗透用来脱盐，水中其它杂质宜在预处理中去除。
4.2.4反渗透进水水质要求
温度5-45℃
pH=3-11
余氯＜0.1mg/l
浊度＜4（推荐＜3）
CODmn＜2mg/l（抗污染膜可放宽）
反渗透良好的运行关键解决膜的污堵。
4.2.5传统预处理工艺面临的问题
废水中COD、氨氮、微生物、胶体、悬浮物等含量高
传统预处理的多介质加活性炭过滤不能很好控制SDI
污水回用进水的污染物浓度较高
目前传统处理工艺的纯水系统，目前大部分都运行状况不佳。
污水回用原水的SDI值较高，RO膜、保安过滤器污堵严重
RO膜频繁清洗，寿命缩短，造成运行成本、维护费用增加。
以板式MBR膜为预处理的膜法新工艺解决这一困扰，成为传统膜法预处理工艺的最佳替代。
4.2.6MBR与传统预处理的比较
被MBR膜截留在曝气生化池中的高浓度微生物能有效去除绝大多数有机物（大分子和小分子）胶体、细菌等物质，而活性碳只能选择性吸附部分有机物，并且随着活性碳的饱和，很快失去去除有机物的能力，大量有机物污染RO膜，造成频繁清洗RO膜，缩短RO膜的寿命，1－2个月需要更换饱和的活性碳，作为危险固体废弃物处理，费用很大。
出水水质好且稳定
装置紧凑，占地少，管理维护方便
延长RO膜的使用寿命
减少了化学药剂的投加量
运行费用低
膜法预处理的优势
稳定的产水质量甚至进水水质有突变时
降低操作费用
改善下游RO系统的工资情况
代替澄清池、沉淀池、和石英砂过滤器
较小的占地面积
系统简单
不同预处理工艺对RO膜的影响
传统预处理
多介质过滤+活性炭
MBR膜预处理
RO膜清洗周期
1-3个月
5-6个月
使用寿命
3-4年
5-7年
投资
相当
相当
运行费
100%
70-80%
预处理比较结论：
在反渗透的预处理的选择上，MBR微/超滤膜较传统的预处理
更能保证反渗透的进水水质
可将反渗透通量改善30%
可在反渗透清洗频繁方面有更多改善
可提高反渗透的寿命
4.2.7MBR技术介绍
MBR（膜生物反应器MembraneBiologicalReactor）是一种新型的污水处理技术。
它将分离工程的膜技术应用于活性污泥处理系统中，同时把膜分离单元与生化处理单元相结合，以膜组件取代了传统生化处理技术中的二次沉淀池、砂滤池，在生化反应器中保持了高活性污泥浓度，实现了污水处理设备小型化。
MBR系统主要由膜组件和生化反应器两部分组成，其工作原理如下：
MBR系统内，大量微生物（活性污泥）与污水中可降解有机物等污染物充分接触，微生物通过氧化分解作用降解有机物；膜组件通过机械筛分、截留等作用对污水和污泥混合液进行固液分离，从而得到澄清的出水。
生化处理系统和膜组件的有机结合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定性，同时延长了大分子物质在生化反应器中的水力停留时间，使之得到最大限度的降解，并且通过保持低污泥负荷大大减少了剩余污泥量的排放。
膜的分离与截留性能一般以膜的孔径或截留分子量来加以区别。
微滤可用于处理含细小颗粒物的溶液，习惯上采用孔径大小来表征微滤膜的分离性能。
超滤可分离的粒子则更小，可以从溶液中分离大分子、胶体、蛋白质和微粒等。
一般认为超滤的分离机理为筛孔分离，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。
超滤
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