酸洗废水再生回用于循环冲洗水可行性.docx
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酸洗废水再生回用于循环冲洗水可行性
酸洗废水再生回用于循环冲洗水可行性
1概况
锦州锦泰金属工业有限公司为一家台商独资企业，位于锦州市太河区解放西路166号。
主要产品为镀铜、无镀铜二氧化碳气体保护焊丝、埋弧焊丝、药芯焊丝及配套的原材料加工。
每天排放生产废水720吨，废水主要来自酸洗、镀铜清洗，以及废气治理时产生的废酸水。
排放废水呈酸性（pH1-4）,废水中主要污染物为铁、铜离子、硫酸根、悬浮物等。
现有一处理能力为20m3/h污水站，采用化学中和处理工艺。
因设备老化工艺陈旧，已无法正常运行，处理出水水质达不到环保排放要求。
而生产以上每天需用大量的新鲜水对酸洗后的钢丝进行冲洗。
为节省水资源。
公司决定改造原污水处理站，使生产废水经处理后能够达标排放，并可回用于生产用水系统。
2污水处理改造方案
2.1污水处理工艺
锦州锦泰金属工业有限公司生产废水，主要来源于酸洗、镀铜工序，废水中含有大量金属Fe、Cu离子等，废水处理选择化学沉淀法处理工艺。
改扩建后废水处理工艺流程见图2-1。
废水进出污水站的水质与回用水水质对比见表2-1。
表2-1 污水处理站进、出水水质与回用水水质对比
项 目
进水
出水水质标准
（DB21-60-89）二级
回用水水质标准
（GB50050-95）
铜（mg/L）
100
1.0
pH
1～2
6～9
7～9
SS（mg/L）
100
20
磷酸盐（mg/L）
1.0
1.0
氨氮（mg/L）
15.0
1.0
油类（mg/L）
8.0
5
COD（mg/L）
100
40～60
BOD（mg/L）
60
20
不难发现，一级处理出水SS、COD、BOD、氨氮、油类等指标均超过工业循环冷却水处理设计规范（GB50050-95）水质要求，因此一级处理出水需经深度处理后才可回用。
2.2污水深度处理工艺
处理规模720m3/d，深度处理工艺流程见图2-2。
3改造新增主要设备、建构筑物及价格估算
3.1改扩建主要设备及价格估算
表3-1 改扩建新增主要设备
序号
名称
规格型号
数量
功率（kw）
造价（万元）
1
贮碱槽
2.5×1.8×1.2m
1
1.5
加碱泵
CQ25-15-85
2
1.1
1.6
2
碱稀释罐
φ2.0×1.5m
2
2.8
3
污水提升泵
IH65-50-125
2
3.0
1.5
4
一级中和反应罐
φ2.0×2.0m
2
4.2
5
絮凝剂溶解罐
φ1.2×1.5m
2
2.3
絮凝反应罐
φ2.2×3.0m
1
3.8
6
贮酸槽
φ1.5×1.5m
1
1.2
7
二级中和反应罐
φ1.7×1.6m
1
1.8
8
搅拌器
非标
8
12.0
14.5
9
流量计
DN80
1
0.5
10
板框压滤机
BAJ70/800-35U
1
2.5
10.0
11
污泥泵
I-2.0B
2
5.0
0.9
12
加药泵
CQ25-15-85
5
2.5
6.0
13
加药装置
3
4.5
14
加压泵
IS65-40-200
2
11.0
0.65
15
高效纤维束过滤罐
GXQ-1200
2
45.0
16
活性炭吸附罐
GHT-2000
2
30.0
17
反冲洗泵
IS100-665-250
2
30.0
1.6
18
回用水泵
IS65-50-125
2
6.0
0.5
19
自控系统
1
24.0
20
电气、仪表
6.0
21
管道、阀门
10.0
22
电线、电缆
5.0
23
防 腐
6.0
24
合 计
73.1
185.85
3.2改扩建主要建构筑物及价格估算
表3-2 主要建构筑物造价估算
序号
名 称
规格、尺寸
数量
造价（万元）
备注
1
调节池
1
0.8
防腐
2
沉淀池
φ5.2×6.3
1
18.0
3
污泥浓缩池改造
2
0.8
防腐
4
清水池
2×3×2.5
1
1.2
5
厂房改造及设备基础
1.5
6
合 计
22.3
3.3改扩建总造价估算
表3-3 改扩建总造估算
序号
项目
总价（万元）
备注
1
设备费
185.9
2
土建费
22.3
3
运输费
3.7
（1）*2%
4
安装费
18.6
（1）*10%
5
系统调试费
16.7
（
（1）+
（2））*8%
6
设计费
6.2
（
（1）+
（2））*3%
7
施工现场管理费
6.2
（
（1）+
（2））*3%
8
计划利润
7.8
（
（1）+（7））*3%
9
税金
9.4
（
（1）++（8））*3.5%
10
合计
276.7
工程预计总投资276.7万元。
4运行成本估算
4.1配电负荷
污水站配电总装机功率73.1Kw，见表4-1。
表4-1运行功率 kw/天
序号
名 称
单台功率
（kw）
数量
装机功率
（kw）
运行功率
（kw）
运行时间
（hr）
耗电量
（kw/d）
1
搅拌器
1.5
8
12.0
6.0
20.0
120.0
2
污水提升泵
1.5
2
3.0
1.5
20.0
30.0
3
带式压滤机
2.5
1
2.5
2.5
2.0
5.0
4
加碱泵
0.55
2
1.1
0.55
5.0
2.75
5
加药泵
0.5
5
2.5
1.5
20
30.0
6
污泥泵
2.5
2
5.0
2.5
4.0
10.0
7
加压泵
5.5
2
11.0
5.5
10
55.0
8
反冲洗泵
15.0
2
30.0
15.0
1.0
15.0
9
回用水泵
3.0
2
6.0
3.0
10.0
30.0
10
合 计
73.1
38.05
297.75
满负荷运行时的成本为0.89元/m3；当工程资金130万元（总投资的47%）为环保专项资金贷款时（按贷款年息为7.20%，等额年金分期偿还，工程运行5年后还清），则运行成本为1.17元/m3（见表4-1）
表4-1 深度处理运行成本估算
项 目
金 额
备 注
工程总投资（万元）
276.7
年运行费
（万元）
年折旧
13.21
按75%转固率，5%的残值，折旧率6.7%计
工资福利
3.36
按700元/（月·人），4人计
电 费
4.42
按0.45元/（kw·h）计
维修费
0.33
10元/天，330天/年
贷款利息
6.55
合 计
27.87
运行成本
（元/吨废水）
0.89
还贷期后
1.17
还贷期内
污水站的出水经深度处理后（达到工业循环冷却水的水质标准）进入厂内循环补水池，经供水泵站打入生产用水管道。
5环境、社会经济效益分析
5.1环境效益分析
实施污水回用可将治理与开发并举，是解决水资源紧缺的现实可行的有效措施。
工程实施后，可节约自来水量为23.76×104m3/a。
5.2社会经济效益分析
实施污水回用，不仅具有显著的环境效益，而且具有明显的经济效益。
按满负荷供水计算，工程实施后，年创利润为38.25万元/a。
表5-1为回用水工程经济效益分析表。
表5-1 回用水工程经济效益分析
项目
还贷期后
还贷期内
供水量（104m3/a）
23.76
23.76
水 费（元/m3）
0.89
1.17
节约水费（万元/a）
38.25
31.6
污水站创利润（万元/a）
38.25
31.6
注：
自来水价按2.5元/m3计。
6结论与建议
1.实施该污水回用工程，可节约自来水23.76×104m3/a，而且5年内还清环保贷款，投资可在8年内全部回收，技术、经济可行，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，有利于锦州地区和企业经济的可持续发展。
2.建议政府部门在政策上给予支持，提高企业回用污水的积极性。
总之，污水资源化是一项利在当代、功在千秋的事业，是减少污染、改善环境、解决水资源短缺、促进水资源逐步步入良性循环的一条有效途径。
酞菁蓝生产废水的处理
概述
酞菁蓝是一类高级有机颜料，几乎可用于所有的色材领域。
由我院承担设计的甘谷油墨厂2000t/a酞菁蓝生产线，采用捷克先进技术—连续式无溶剂法生产工艺，以苯酐、尿素、氯化亚铜等为原料，钼酸铵为催化剂，通过原料予预混、反应合成、粗品纯化、压滤干燥等工序，生产出铜酞菁精品。
在粗品铜酞菁的纯化过程中产生的滤液和冲洗水，含有大量的有害物质。
经我院设计人员与省环保协会专家组的共同研讨，最终确定了该工艺废水的处理方案。
1 废水的来源及性质
废水来自粗品铜酞菁纯化过程产生的滤液和冲洗水，水量为5.7m3/h，污染物质量浓度见表1。
表1 处理前废水中污染物质量浓度
污染物
COD
BOD5
NH3-N
SO42-
Cu2+
质量浓度/（mg·L-1）
860.0
522.0
1034.0
2287.0
26.0
注：
处理前废水pH为6.7
2 关键因素分析
从表1数据可见，废水中的氨氮含量较高，而国家标准对于排入自然水体的废水氨氮浓度要求甚为严格，不得超过15.0mg/L。
因此，如何去除氨氮则成为本设计要解决的一个关键环节。
由于通常的生化处理法对氨氮的降解率只有70％～80％，所以单纯采用生化法处理难以达到理想效果。
如果先以其它物理方法，诸如解吸或吹脱，先将废水中的NH3吹脱，使氨氮含量降低，再采用生化法处理，可同时去除剩余的氨氮和BOD5、COD。
这样可使废水中的主要污染物指标达到排放要求。
再者，废水中含铜，铜离子能使生物酶失去活性，对生物氧化系统有毒性效应。
而且，铜价值很高，不采用铜回收工艺，会造成资源的浪费。
3 废水处理流程简述
如图1所示，将纯化废水与车间排出的冲洗水（1.5m3/h）混合后泵入一级调节池，加硫酸搅拌调节pH为4.0，进入充满铁刨花填料的置换池，停留5～6ｈ，可使废水中的铜离子得以置换，质量浓度降至0.5mg/L以下，铜的去除率达98％以上。
废水自置换池进入二级调节池，向池中投加石灰乳搅拌混合均匀，调节pH为11.0左右，使废水中的氨氮主要呈游离氨（NH3）形式逸出，此时用液下泵将澄清液送入吹脱塔并向塔内鼓入空气，同时通入蒸汽，将NH3吹脱，经排气筒送至高位吸氨器吸收。
据计算，经吹脱塔吹脱去除的NH3为7.4g/h。
通过上述物理方法去除部分氨氮，使氨氮质量浓度降至140.0mg/L左右，并将厂区冷却塔排出的废水（4.5m3/h）与之混合，进入三级调节池，调节废水pH为8.0～9.0，以达到生化处理对碱度的要求。
此时三级调节池内的废水处理量为１1.7m3/h，主要污染物质量浓度：
氨氮为60.0mg/L，COD为510.0mg/L，BOD5为143.0mg/L。
随后将废水送入“A—O生化处理系统”，经生化处理后再经砂滤池过滤，去除残留悬浮物，最后排出厂外。
排出厂外的废水中污染物质量浓度见表2，满足《污水综合排放标准》的要求。
表２ 处理后废水中污染物质量浓度
污染物
COD
BOD5
NH3-N
SO42-
Cu2+
质量浓度/（mg·L-1）
40.0
21.0
11.0
100.0
0.0
注：
处理后废水pH为7.2
4 主要工艺过程分析
4.1 铜回收
废水治理流程中，铜回收分渗铁法回收铜和沉淀法回收氢氧化铜两步进行。
渗铁法回收铜的装置在流程中称为铜置换池，该池中废水渗滤穿过装有铁刨花的床层，通过氧化还原反应，铜在铁上析出，而置换出的铁则进入废水中。
回收铜后的废水经加石灰乳调节pH、沉淀处理，残余的铜离子与ＯＨ－反应生成难溶的氢氧化铜[1]。
4.2 吹脱
本设计采用穿流式筛板吹脱塔（又名泡沫塔），筛板孔径6mm，筛板间距250mm。
水自上向下喷淋，穿过筛孔流下，空气则自下向上流动。
控制空塔的气流速度达到2.0m/s，筛板上的一部分水就被气流冲击成泡沫状态，使传质面积大大增加，强化了传质过程，提高吹脱效率，空气由鼓风机供给，冬季为避免温度下降影响吹脱效率，可向塔中通入蒸汽，维持高效去除率所需的水温。
泡沫塔在正常工作状态下对NH3的去除效率在95％以上[2]。
4.3 A－O生化处理
“A－O生化处理”对废水中的有机物和氨氮有很高的去除率。
生物硝化脱氮是一个两阶段的生物反应过程，第一过程为硝化过程，分两部进行，首先NH4-N在亚硝化菌的作用下生成NO2-，其后NO2-再在硝化菌的作用下氧化生成NO3-。
第二过程为反硝化过程，是完成生物脱氮的最后一步，NO3--N在反硝化菌的作用下，以有机碳为碳源和能源，以硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐还原为气态氮。
所以“A级生物池”不仅具有去除有机物的功能，而且可以完成反硝化作用最终消除氮的富营养化污染。
“O级生物池”即好氧反应池，利用好氧微生物对有机物的降解作用，去除上一级残余的有机物，最终达到废水处理要求。
生化处理系统运行中，控制废水温度在22～28℃，pH为7.5～8.0，为硝化菌和反硝化菌提供适宜的环境。
控制厌氧池溶解氧浓度低于0.5mg/L，停留时间４ｈ；好氧池溶解氧浓度2.5～3.0mg/L，停留时间16h。
反应池污泥浓度5.0～6.0g/L；总回流比为8.3。
5 结论
目前利用生化处理方法去除废水中的氨氮被广泛采用，事实证明去除率较高，但对于本设计所涉及的废水，因其特殊的高含氨氮量则不适于用单一的生化方法来处理，生化处理法对进入处理系统的污水氨氮浓度要求有一定的适宜范围，如果浓度太高会阻碍生物氧化过程的进行，质量浓度在1000mg/L以上时会使微生物中毒[3]，进而影响生化系统的去除效率。
因此，必须采用一种切实可行的预处理方法，先去除部分氨氮，使废水中的氨氮浓度降至140.0mg/L以下，再采用生化处理方法去除残留氨氮，以达到最终去除氨氮的目的。
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