1、中铝国际5万吨铝合金型材项目废水处理初步设计方案中铝国际5万吨铝合金型材项目废水处理初步设计方案中铝国际（集团）5万吨铝合金型材项目污水处理系统初步设计书 广州华科环保工程有限公司广州市涛鑫环境科技有限公司2008年1月12日一、项目概况中铝国际年产5万吨铝合金型材项目由中国铝业国际（集团）投资建设，项目位于河南省登封市告成镇，占地6.78万m2，总投资2.8亿元。项目计划年产普通铝合金型材1万吨、喷涂铝合金型材2万吨、氧化着色铝合金型材2万吨、电泳铝合金型材1万吨。二、污水来源及治理要求项目废水来源主要为循环冷却清洁下水；脱脂、中和、出光、氧化着色、封孔、电泳、铬化工序产生的工艺清洗废水；R
2、O反渗透浓水和厂区生活污水等，按照项目环评报告，污水处理将根据不同污水来源，分类处理。其污水来源主要为：1、着色、封孔车间的清洗废水：预计水量130.6m3/d，设计水处理量为8m3/h，污水间歇排放； 其污染物主要为含镍废水，还含有部分锌、铬、铜等金属离子，总镍含量达到20mg/l，废水呈酸性，为无机含镍废水。2、铬化车间的含铬清洗废水：预计水量130.5m3/d，设计水处理量为8m3/h；其污染物主要为含铬废水，还含有部分锌、镍、铜等金属离子，总铬含量达到20mg/l，六价铬含量将达到15 mg/l，废水呈酸性，为无机含铬废水。3、生活污水：项目劳动定员300人，生活污水预计水量20m3/
3、d，设计水处理量为20m3/d； 污染物主要为氨氮和有机污染，属高浓度有机污染物。4、综合生产废水：预计水量681m3/d，设计水处理量为850m3/d； 废水除含有大量的铝离子，还含有部分锌、镍、铜等金属离子，废水的酸碱度视各生产要求不同而有所变化，但呈酸性的居多，属于含重金属无机污染废水。按环评要求，项目中着色、封孔清洗车间的含镍清洗废水、铬化车间的含铬清洗废水要做到单独处理，循环使用。生活污水排放污水综合排放标准（GB89781996）中一级标准，其中PH6-9；COD100mg/l；SS70mg/l；氨氮15mg/l。其它生产废水排放标准按电镀污染物排放标准（GB219002008），
4、其中总铬0.5mg/l；六价铬0.1mg/l；总镍0.1mg/l。三、本项目特点及工艺选择 本项目由于生产工艺复杂，排放废水种类多，差别大，必须根据废水种类不同以及各种不同废水的水质特点，选择不同处理方法：项目污水中着色、封孔清洗车间的含镍清洗废水，采用中和沉淀-反渗透处理工艺，单独处理，循环使用；项目污水中铬化车间的含铬清洗废水，采用还原-中和沉淀-反渗透处理工艺，单独处理，循环使用；项目污水中生活污水，采用一体化地埋式污水处理装置，处理达标后直接外排；项目污水中其它生产废水，采用中和-絮凝沉淀-过滤工艺，处理达标后直接外排。工艺选择上必须选用效率高，占地少，能耗少，尽可能采用一体化、集约化
5、设备。四、项目总预算序号工程费用名称概算价值(万元)备 注一直接工程费238.90二设计费9.0三安装运输费1.5四调试费用4.5五水体指标测试费用1.00六税收13.5(一二三四五)5%合计284.23万元第一章 工程概述一、概述1、污水的来源及特点 1.1 含镍废水1.1.1 污水特点：本项目生产废水主要来自于成型铝材的脱脂、碱蚀、酸洗、氧化、封孔及着色等工序所产生的大量清洗废水和少量废液，型材清洗水以溢流形式排出清洗槽，是铝型材厂废水的主要来源。废水除含有大量的铝离子，还含有部分锌、镍、锡、铜等金属离子，以及SS、油脂、有机物、氨氮、酸碱等，其主要污染物如下表： 项目废水水质预测表污水名
6、称水量（m3/d）水质（mg/l，PH无量纲）PHCODSS石油氨氮氟化物总镍六价铬总铬脱脂清洗261.34-640026020-碱蚀清洗130.58-10220200-中和出光130.55-6220200-氧化清洗130.55-6220200-着色清洗65.36-7300220-20-封孔清洗65.36-7300220-1020-热纯水废水1.77-912060-RO废水1.55-124040-铬化清洗130.55-6300220-1520冷却水256-95060-生活污水9.66-9280240-20-1.1.2、含镍废水主要是着色、封孔工序在清洗过程中产生的废水，总镍含量为20mg/l左
7、右，含含有锡、氟化物等，PH偏酸性，为6-7左右，COD为300mg/l左右。1.1.3、含铬废水主要是铬化工序在清洗过程中产生的废水，总铬含量为20mg/l左右，六价铬含量为15mg/l左右， PH偏酸性，为5-6左右，COD为300mg/l左右。1.1.4、综合废水主要是着色、封孔工序、铬化工序以外的其它工序清洗废水和、冷却水等，废水除含有大量的铝离子，还含有部分锌、镍、铜等金属离子，废水的酸碱度视各生产要求不同而有所变化，但呈酸性的居多。综合废水水质表项目pH悬浮物(mg/L)铜(mg/L)锌(mg/L)镍(mg/L)浓度2430010000.531.541.541.1.4、生活污水 主
8、要为厂区员工生产、生活过程中所产生的生活污水，其成分主要为有机物和氨氮。生活污水水质表项目pH悬浮物(mg/L)COD(mg/L)氨氮(mg/L)浓度6910030028020第二章 编制依据及原则一、编制依据国家及地方有关环境保护法律法规和技术政策；污水综合排放标准（GB89781996）；电镀污染物排放标准（GB219002008）；中华人民共和国给排水设计规范；给水排水设计手册和环境工程设计手册（水污染防治卷）；本项目环评报告；单位提供的污水水质水量情况及有关资料和资料；同类污水工程实践经验。二、编制原则严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策；考虑园区排水系统现状和可以利用场地的实
9、际情况，总体设计布局合理；结合实际情况，发挥工艺优势，尽量减少投资和占地；在污水处理站的设计中贯彻节能的原则，最大限度地降低污水和污泥的处理成本； 最大限度地降低二次污染。高度集成化：由于工厂场地限制，要求处理系统在满足环境保护要求的同时，布局紧凑、占地面积要小、系统集成度要高、操作管理方便，而且运行简易、这样才能够体现出处理系统的优越性。处理费用低：尽可能降低装选材、设计以及处理构筑物的搭建等工程费用，减少能耗，降低运行费用，符合经济性要求。减少二次污染：餐饮废水处理技术以及处理系统的开发，方案设计上，必须考虑将处理设施对生态环境以及居民环境影响减至最低，防止处理设施在进行餐饮废水处理的同时
10、，自身成为一项二次污染源。设备一体化：尽可能将处理系统制成自动化程度高的一体化设备，以降低投资，方便污水处理系统的运行管理，降低运行操作的劳动强度，提高污水处理系统运行管理水平。第三章 工程基本情况确定一、工程规模根据甲方提供资料，确定污水处理工程设计规模为：含镍废水，处理规模8m3/h，最大处理能力为200m3/d，每天24小时运行；含铬废水，处理规模8m3/h，最大处理能力为200m3/d，每天24小时运行；综合废水，处理规模850m3/d，每天24小时运行；生活污水，处理规模20m3/d，每天24小时运行。二、进水水质根据甲方提供的数据参数，结合国内同类工程调查和我公司的工程实践经验，暂
11、确定各类污水进水水质如下：项目废水水质预测表污水名称水量（m3/h）进水水质（mg/l，PH无量纲）PHCODSS总铜氨氮氟化物总镍六价铬总铬含镍废水84-6400260-1020-含铬废水88-10220200-1520综合废水352-42003000.5-3-1.5-4-生活污水16-9280240-20-三、处理后的水质要求按环评要求，项目中着色、封孔清洗车间的含镍清洗废水、铬化车间的含铬清洗废水要做到单独处理，循环使用。生活污水排放污水综合排放标准（GB89781996）中一级标准，其中PH6-9；COD100mg/l；SS70mg/l；氨氮15mg/l。其它生产废水排放标准按电镀污染
12、物排放标准（GB219002008），其中总铬0.5mg/l；六价铬0.1mg/l；总镍0.1mg/l。四、处理后水去向项目中着色、封孔清洗车间的含镍清洗废水、铬化车间的含铬清洗废水要做到单独处理，全部回用。综合生产废水和生活污水达标排放。第四章 污水处理工艺选择一、污水水质及处理工艺本项目由于生产工艺复杂，排放废水种类多，差别大，必须根据废水种类不同以及各种不同废水的水质特点，选择不同处理方法：项目污水中着色、封孔清洗车间的含镍清洗废水，采用中和沉淀-反渗透处理工艺，单独处理，循环使用；项目污水中铬化车间的含铬清洗废水，采用还原-中和沉淀-反渗透处理工艺，单独处理，循环使用；项目污水中生活污
13、水，采用一体化地埋式污水处理装置，处理达标后直接外排；项目污水中其它生产废水，采用中和-絮凝沉淀-过滤工艺，处理达标后直接外排。工艺选择上必须选用效率高，占地少，能耗少，尽可能采用一体化、集约化设备。二、重金属处理的中和-沉淀工艺1 、调节池在铝型材废水处理中，将调节池的池型分为间歇和连续两种。人工调节时需将调节池分成两格，每格池废水的停留时间为12 h，轮流间歇使用，以便于人工调节；自动调节只需一格调节池，用pH自动调节仪控制废水的pH值，由于铝型材废水含有大量的铝，而铝在溶液中呈两性状态。当pH3时，铝主要存在形态为Al(H2O)3+6；当pH=7时，氢氧化铝成为Al3+的主要存在形态；当
14、pH8.5后，大部分氢氧化铝便水解为带负电荷的络合阴离子。所以，在工程调试时必须将pH值控制在适当的范围，以使铝能以氢氧化铝的形态充分沉淀。2 、还原池含铬废水中含有Cr6+，以CrO42-或Cr2O72-形式存在，毒性较大，必须将其还原为Cr3+。六价铬还原反应中，PH是关键因素，PH大于3时，反应缓慢，因此，在反应之前，要根据废水状况调节废水PH至2.5-3，再投入还原剂，经过充分混合，反应完全后，Cr6+大部分还原成Cr3+。还原剂一般为亚硫酸钠、亚硫酸铁，考虑到处理成本，本工程采用亚硫酸钠，在酸性条件下，将Cr6+还原为Cr3+。还原反应时间大约需30min，在还原池中设置ORP表和P
15、H表，当测得ORP值高于设定值时系统报警 ，在线PH表可自动调节系统加酸量，经还原后的铬离子进入中和池进行中和沉淀处理。 3 、反应池反应池的作用主要是使铝型材废水中的Al3+或其他重金属离子与OH-充分反应生成难溶的Al(OH)3沉淀。通常竖流式沉淀池采用涡流反应器，平流式沉淀池用折流式反应器。 4、 混凝沉淀池废水中的金属离子在调节池与碱反应后，生成难溶的氢氧化物，但由于形成的颗粒较小，在水流的作用下不易沉降，所以必须加入絮凝剂使这些颗粒相互粘结，聚集成较大颗粒，通过沉淀池固液分离被去除。沉淀池采用平流式或竖流式，尤其后者用得最为广泛。竖流式沉淀池特别适合于絮凝物沉降，且操作简单、易于管理
16、、上清液可直接外排。沉淀池停留时间2h，表面负荷为1m3/(m2h)。 5、污泥处理经过沉淀池排出的铝型材污泥含水率达到90%以上，需要进行脱水处理。根据工厂的生产能力、排污规模，选取自然干化和机械脱水两种方法对污泥进行处理。自然干化就是用干化池盛放污泥，利用阳光将其晒干。这种方法的优点是省事、经济，但只适合污泥量较小的企业，而且遇上阴雨天气非常麻烦；机械脱水包括采用离心机、带式压滤机、板框压滤机。但由于铝型材污泥结构疏松，且带的腐蚀性，只有板框压滤机的效果最好。所以在工程设计中，将污泥从沉淀池利用静压排至污泥浓缩池内，经浓缩后用泵抽送到板框压滤机压滤。处理后污泥含水率可降至70%左右，泥饼外
17、运或综合利用。 6、 调试的关键在铝型材废水治理工程调试中，最关键的是对废水的pH值进行控制，使各种金属离子生成难溶的氢氧化物，从而达到最佳的去除效果。表2各种金属离子去除的最佳pH值金属离子pH范围残留浓度(mg/L)备注铝5.583pH 6.5以上再溶解铜7141锌910.51pH 10.5以上再溶解镍91由表2和对多项铝型材废水工程的调试效果来看，对于一般的铝型材废水，将pH值控制在7.58.5得到的沉淀效果最佳；对于某种金属离子偏多的废水，需根据该金属离子的特性调节pH值。三、反渗透工艺反渗透作为浓缩技术在废水处理中发挥了积极作用，成功的例子包括电镀清洗废水、垃圾渗滤液、照相洗印废水、
18、化工废水、矿山废水、造纸废水等。本项目的含镍、含铬废水，经过中和沉淀工艺后，仍不能达标排放，但排除液含有一定量镍、铬等重金属离子，还具有较高的经济价值，因此能回收利用，同时使水封闭循环，达到废水资源化和环境保护之目的。用反渗透法处理电镀废水，首先应用于70年代初镀镍清洗废水，其后应用于镀铬、镀铜、镀镉、铝材着色清洗废水等。本项目中，废水经过中和、沉淀和超滤后，然后用醋酸纤维素反渗透膜进行分离浓缩，出水直接回用，浓水回到中和沉淀池，继续进行处理。四、不对称纤维过滤工艺涤饵DEAR不对称纤维快速过滤器是美国西雅图环境科技公司研发的一款针对中水回用固态废物快速净化设备，设备可单独使用，也可与絮凝剂配
19、合使用，除去中水中固态废物，净化水质。污水处理中水回用系统中，过滤设备是关键，通过物理过滤的手段，除去水体中固体颗粒物，减少出水悬浮物。目前，我国中水回用水处理过滤系统大多数采用沙滤等简陋设备，过滤设备以砂缸为主，砂缸是一种典型的颗粒过滤方式，以砂石作为过滤介质，通过颗粒滤料吸附作用和砂粒之间孔隙对水体中固体悬浮物截留作用实现过滤的，比表面积小、截污量小、滤速慢、过滤精度低，并不适合中水回用系统中悬浮物的快速过滤。涤饵DEAR不对称纤维快速过滤器采用不对称纤维束材料作为滤料，兼具颗粒滤料和纤维滤料优点，通过特殊的结构，使滤床孔隙率很快形成上大下小的梯度密度，使过滤器滤速快、截污量大、易反冲洗、
20、特别适合于中水回用系统中固体悬浮物过滤。三、污水处理工艺确定综上所述，本处理工程根据不同污水来源，选择不同处理工艺。污水处理工艺流程方框图见下图所示。絮凝剂四、污水处理工艺流程简介铝型材生产综合废水由车间排出后流入中和调节池，池内设空气搅拌，以均衡水质。废水经调节池均衡水质及水量后，加入碱调节pH值至69，再用泵抽送入沉淀池中，在抽送过程同时加入絮凝剂(PAM)。废水中的金属离子在与碱反应形成氢氧化物后，又在絮凝剂的作用下，形成较大颗粒矾花，在重力作用下快速沉降，沉淀池上半部清液，经过不对称纤维过滤器过滤，可直接达标排放。含镍废水除了上述工艺外，沉淀池出水通过提升泵，进入不对称纤维过滤器，经过
21、过滤，滤液进入反渗透膜，浓水回到反应池，滤出液直接回用。含铬废水工艺和含镍废水基本相同，只是在中和池前增加一个还原池。生活污水直接进入一体化地埋式污水处理装置，达标排放。 沉淀池污泥经污泥池浓缩后用泵抽送入板框压滤机脱水后作卫生填埋或综合利用。第五章 污水处理效果分析及工艺特点一、污水处理效果分析各工艺污水处理效果分析如表所示。污水处理效果分析表工 艺 段项 目CODcr(mg/L)SS (mg/L) 氨氮(mg/L)总镍(mg/L)总铬(mg/L)六价铬(mg/L)含镍废水进 水400210出 水回用回用回用去除率（%）含铬废水进水220200出 水回用回用回用回用去除率（%）综合生产废水进
22、水2003004出 水100500.5去除率（%）508487生活污水进水28024020出 水1005010去除率（%）658050排放标准10070150.50.10.1二、工艺特点（一）不对称纤维过滤工艺特点1、过滤精度高：对水中悬浮物的去除率可达95%以上，对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用，经过良好的混凝处理的被处理水，进水为10NUT时，出水1NTU以下；2、 过滤速度快：一般为40m/h，最高可达60m/h，是普通砂滤器的3倍以上；3、纳污量大：一般为1535kg/m3，是普通砂滤器的4倍以上；4、反洗耗水率低：反冲洗耗水量小于周期滤水量的12%；5、加药
23、量低，运行费用低：由于滤床结构及滤料自身的特点，絮凝剂投加量是常规技术的1/21/3。周期产水量的提高，吨水运行费用也随之减少；6、占地面积小：制取相同的水量，占地面积为普通砂滤器的1/3以下；7、可调性强：过滤精度、截污容量、过滤阻力等参数可根据需要调节；8、滤料经久耐用：用寿命20年以上。（二）反渗透工艺特点1、可以实现清洗废水的封闭循环处理，反渗透过程中清洗废水中有价值的重金属离子及其他化学成分基本上可按其原有成分“原样”浓缩，而膜透过水由于除去了绝大部分溶质，大大降低了溶质浓度，因此可重新用作清洗用水；2、与其他化学方法相比（如化学沉淀法、；离子交换法等），由于不向反渗透系统中添加任何
24、化学物质或第二相物质，因此不会产生污泥和残渣，不产生二次污染；3、与蒸发法和其他有相变的处理技术相比，由于反渗透过程可以在常温下进行，因此所需能耗低。第六章 工程概算与设计二、主要构筑物（一）调节池计算:本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，调节池有效容积计算如下:Vs= Qpy*CVs_调节池有效容积, m3Qpy_废水日处理水量，m3（850）C_调节池有效容积占日处理量的百分数%(40%)Vs= QpyC=8500.4=340 m3调节池高设为H=2.0 m,有效水深设为H1=1.5m,则调节池有效面积为:F= Vs/ H1=340/1.5=227 m2设计调节池采用长方形，则其
25、BxL =20.011.7，则其面积为:20.011.7=227m2(二) 还原池还原池为含铬废水特有的反应池。本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，还原池反应时间为40分钟，水量为8 m3/h。有效容积计算如下:Vs= Qpy*CVs_调节池有效容积, m3Qpy_废水时处理水量，m3（8）C_还原池反应时间占1小时的百分数%(67%)Vs= QpyC=80.67=5.36 m3调节池高设为H=2.0 m,有效水深设为H1=1.5m,则调节池有效面积为:F= Vs/ H1=5.36/1.5=3.6 m2设计调节池采用长方形，则其BxL =2.01.8，则其面积为:2.01.8=3.6
26、m2(三) 中和调节池含镍废水、含铬废水、综合生产废水均设有中和调节池。本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，中和调节池反应时间为10分钟，水量分别为8 m3/h、8 m3/h、35 m3/h。有效容积计算如下:Vs= Qpy*CVs_调节池有效容积, m3Qpy_废水时处理水量，m3（8、8、35）C_还原池反应时间占1小时的百分数%(16%)含镍废水：Vs= QpyC=80.16=1.28 m3含铬废水：Vs= QpyC=80.16=1.28 m3 综合生产废水：Vs= QpyC=350.16=5.6 m3(四) 絮凝反应池含镍废水、含铬废水、综合生产废水均设有絮凝调节池。本工程工
27、艺处理设施运行时间为24小时连续运行，絮凝反应池反应时间为30分钟，水量分别为8 m3/h、8 m3/h、35 m3/h。有效容积计算如下:Vs= Qpy*CVs_调节池有效容积, m3Qpy_废水时处理水量，m3（8、8、35）C_还原池反应时间占1小时的百分数%(50%)含镍废水：Vs= QpyC=80.5=4.0 m3含铬废水：Vs= QpyC=80.5=4.0 m3 综合生产废水：Vs= QpyC=350.5=17.5 m3 (五) 沉淀池含镍废水、含铬废水、综合生产废水均设有沉淀调节池。本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，沉淀池反应时间为2小时，水量分别为8 m3/h、8 m3/h、35 m3/h。有效容积计算如下:Vs= Qpy*CVs_调节池有效容积, m3Qpy_废水时处理水量，m3（8、8、35）C_还原池反应时间占1小时的百分数%(200%)含镍废水：Vs= QpyC=82=16.0 m3含铬废水：Vs= QpyC=82=16.0 m3 综合生产废水：Vs= QpyC=352=70.0 m3(六)、污泥浓缩池含镍废水、含铬废水、综合生产废水均设有污泥浓缩池。本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，絮凝反应池反应时间为1.5小时，估计污泥量分别为1 m3/h、1 m3/h、4 m3/h。有效容积计算如下
