500吨设计方案阳极氧化废水

上海通用汽车零部件产业园

废水治理工程（500吨/天）

设

计

方

案

设计单位：环保科技服务有限公司

二〇一六年十月

1 概述 (3)

2 编制依据 (3)

3 设计范围 (3)

4 设计依据 (3)

5 污水处理工艺确定 (4)

5.1污水水质水量 (4)

5.2工艺技术路线 (5)

5.3处理工艺简述 (6)

5.3.1第一类污染物废水处理反应机理 (6)

5.3.2综合废水物化处理原理 (6)

5.3.3生化处理原理 (7)

6 工艺设计 (32)

6.1含镍废水(75m3/d，7.5m3/h) (32)

6.2含铬废水(75m3/d，7.5m3/h) (33)

6.3一类污染物污泥处理 (34)

6.4 综合废水处理工艺（600m3/d） (34)

6.6回用水系统（超滤产水22.5m3/h，RO产水12.5m3/h） (37)

6.7废水污泥处理 (40)

6.8气体供应系统 (40)

6.9综合处理站附属设施 (41)

7 构筑物及设备材料一览表 (42)

8技术经济分析（参考） (46)

8.1药剂费用 (46)

8.2电耗费用（废水处理部分） (46)

8.3操作人员费用 (47)

8.4维修维护费用 (47)

8.5总处理费用 (47)

9.工程投资预算 (47)

9.1工程投资预算 (47)

1 概述

上海通用汽车零部件产业园位于武汉市，投产后每天产500吨生产废水。按照环保“三同时”要求，车间建设投产过程中相应的环保治理设施也要施工、投用。受业主委托，本公司提供以下处理方案。

2 编制依据

1、遵循国家对环境保护、污水治理的相关政策、法规、标准和规范，严格保证设计质量；

2、采用目前国内成熟、实用的处理工艺；

3、工艺技术条件控制实现自动化，保证工艺的稳定性，减轻工人劳动强度；

4、技术路线简单明了、操作管理方便、工艺流程抗冲击能力强；

5、在上述前提下，做到投资少、运行费用低。

3 设计范围

本方案范围为：含镍、含铬废水处理系统，综合废水处理系统的设计,包括工艺、土建、设备材料、电气控制、工程概算等。

本工程需要的自来水和动力电源由业主提供。自来水源由业主引到废水处理站范围，并负责将电源线接到主电源柜中。调试运行所需要的药剂等由业主提供。

4 设计依据

(1)《中华人民共和国水污染防治法》；

(2)《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）

(3)《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

(4)《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）；

(5)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)；

(6)环保部门相关的文件。

5 污水处理工艺确定

5.1污水水质水量

根据业主提供的水量数据，本设计方案按照每天产生的废水量为500m3。物化每天运行14小时，每小时处理量为37m3。废水处理后50%达到杂用水回用的标准。

废水的水质根据同类型废水的数据和业主提供资料，主要进水水质如下：

表5-1 废水水质表

经过经分类单独和综合处理系统处理后的废水排放水质《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中表2标准，具体如下：

表5-2 排放水水质

5.2工艺技术路线

根据废水中的主要污染物和环保部门的要求，确定物化与生化结合的处理工艺。物化工艺去除废水中的金属离子，生化工艺去除COD、氨氮和总氮。由于含镍和含铬废水废水为一类污染物，需要单独收集处理达标后再排放综合废水处理系统进一步处理。含一类污染物的废水主要来自阳极氧化的前段，统一收集处理。

对于含镍污染物废水，处理流程如下：

含镍废水——调节池——反应池1-3——沉淀池——中间池——离子交换塔——综合废水调节池。

对于含铬污染物废水，处理流程如下：

含铬废水——调节池——反应池1-3——沉淀池——综合废水调节池。

对于综合水，处理流程如下：

综合废水（含经过处理后一类污染物废水）――调节池――一级综合反应池1-3——一级沉淀池——二级综合反应池1-3——二级沉淀池——PH回调池——MBR池1――MBR池2——膜池——排放池（回用池）——排放或回用。

对于回用水，处理流程如下：

MBR出水——混凝沉淀池——中间池——多介质过滤器——活性炭过滤器——超滤——反渗透装置——回用

（说明：根据回用水的要求，超滤及反渗透出水可以按照一定的比例投用的回用水池或回用点）

5.3处理工艺简述

5.3.1第一类污染物废水处理反应机理

含镍、含铬废水的镍、铬为第一类污染。

含镍废水采用“分类处理、混凝沉淀”法，由于捏的化学沉淀性能一般，在化学混凝沉淀处理后同时加入离子交换树脂进行离子交换，保证镍离子的达标。

含铬废水采用“还原+中和沉淀”法，将六价铬还原成三价铬后，加碱沉淀，保证六价铬和总铬达标。

在酸性条件下，还原剂将六价铬还原成三价铬，还原剂可以采用硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。然后通过加碱将三价铬沉淀。

1）、含铬废水处理反应机理

六价铬的还原反应方程式如下：

2Cr

+6NaHSO

+3H

→2Cr

（SO

）

+3Na

+8H

H 2Cr

+3Na

+3H

→Cr

（SO

）

+3Na

+4H

2-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H

三价铬的还原反应方程式如下：

Cr3++3OH-→Cr（OH）

↓

含铬废水处理主要工艺参数

还原池内控制pH值为2-3，ORP值为250-300mV，中和池控制pH值为7-8。

2）、含镍废水处理反应机理

含镍废水采用“化学混凝沉淀”处理工艺，其反应方程式如下：

Ni2++S2-→NiS↓

Ni2++2OH-→Ni（OH）

↓

含镍废水主要工艺参数

混凝池1内控制pH值7-8。

混凝池2内控制pH值10-11。

5.3.2综合废水物化处理原理

通过化学沉淀的方法，将废水中的铜离子、铝离子等金属污染物行程不溶解的沉淀物。通过污水脱水处理，将沉淀物变成固废，从而从水中除去。经过沉淀处理后的废水，在PH回调

池中调整PH在8左右，进入后继的生化处理系统。

5.3.3生化处理原理设备技术说明

1、膜生物反应器（MBR）的工作原理及特点

污水的生化处理技术目前是被普遍采用、比较经济的处理方法，但传统生化处理工艺由于其工艺机理上的限制，普遍存在COD、氨氮去除效果差，耐冲击负荷能力弱等缺点。近年来，将膜分离技术与传统的生物处理技术相结合的污水处理技术——膜生物反应器（Membrane BioReactor，MBR）技术得到了长足的发展。它在解决了膜寿命、膜污染控制、膜通量维持等关键技术的基础上，充分利用膜的选择透过性和生物处理的多样性和彻底性，进行有效的污水净化处理，被逐步应用于市政、炼油、化工、医药、纺织印染等行业的污水处理与回用领域。下图为膜生物反应器（MBR）的工艺原理示意图：

膜生物反应器（MBR）技术以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程进行固液分离，由于采用膜分离，因此可以保持很高的生物相浓度和非常优异

膜出水

的出水效果。可有效去除水中的有机物与氨氮等污染物质，具有许多其他生物处理技术无法比拟的明显优势，主要具有以下特点：

●能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和

浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化。

●膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）

和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

●反应器内微生物浓度高、耐冲击负荷。

●有利于增殖生长缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。通过运行

方式的改变可具有脱氮和除磷功能。

●泥龄长。膜分离使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时

间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，剩余污泥排放量少。

●自动化程度高，运行管理简便；

●占地面积小，工艺设备集中。模块化，易于扩建。

2、膜生物反应器各区特点

采用分区组合的形式，每个功能区有不同的特点。

各段特点如下：

1）水解区（缺氧池）

●可将污水中的难降解长链或环状有机物分解成易降解短链或直链有机物，改善污水的

可生化性，提高后续好氧处理的效率。

●根据处理水质及处理程度的不同，与相应的好氧工艺结合进行硝化-反硝化作用，可以

提高COD、总氮及氨氮的去除效果。

2）好氧区

●通过高污泥浓度、低污泥负荷运行的方式，可以有效地提高污水的生物去除效率，降

解水中的氨氮，改善出水水质。

●采用膜分离的方式，根据处理水质的不同，能灵活地控制污泥浓度，改变污泥负荷，

保证污泥活性，使生化装置始终处于较高效率下运行。

●由于硝化菌得到绝大部分的截留，好氧二段中硝化功能得到大大的加强，对氨氮去除

有非常良好的作用。

3）膜分离区

●采用独立的膜区设计，可以直接得到高质量的产水，出水清澈透明，细菌、悬浮物和

浊度等指标接近于零。

●采用聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料，具有通量大、机械强度高、抗氧化性强、化学稳定

性好，耐有机污染等特点。

与传统生化在废水处理中的实际应用情况对比

表5.3 MBR技术与传统生化处理技术的对比

MBR设备案例图

5.3.4回用水设备技术说明

1、设计依据及处理水标准：

1. 设计依据

1.1原水：

1.2産水用途：生産用水

1.3産水量：≥20.0 m3/h

1.4出水水质：满足客户用水要求

1.5系统配置：预处理+超滤+反渗透除盐

1.6运行方式：自动控制运行

1.7设计界线：从原水池出口至纯水箱入口（详见工艺流程图）

1.8设备工艺参数满足《工业用水软化除盐设计规范》（GBJ109-87）；1.9设备安装调试满足《给水排水工程施工验收规范》（GB1328-1995）。

1.10其他涉及的设计基础条件将在技术讨论中确定

2、系统对外界要求：

2.1进水管：进水管接至原水箱入口。

2.2供电缆：根据算出的容量，用户将动力电分别送至操作控电控柜上。

2.3出水管：纯水箱出口至纯水用水点。（详见工艺流程图）。

2.5浓水处理：排至废水池（用户考虑）。

2.6系统水温：常温。

2、工艺流程示意图

3、工艺流程说明

本工艺包括预处理部分、反渗透部分。

1、预处理及反渗透部分组成和目的：爲反渗透装置提供合格的进水。

A．反渗透系统进水要求：

1）污染指数SDI≤4

2）余氯<0.1 ppm

3）浊度<1NTU

4）供水Fe3+ ≤0.01ppm

5）供水水温适宜范围10～30℃

6）碳酸钙饱和指数LSI 0

B．预处理就是通过絮凝、过滤、吸附等方法使反渗透进水达到以上要求，实现以下目的：

1)防止反渗透膜面结垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等）；

2)防止胶体物质及悬浮固体微粒对反渗透膜的污堵；

3)防止有机物质的对反渗透膜的污堵和降解；

4)防止微生物对反渗透膜的污堵；

5)防止氧化性物质对反渗透膜的氧化破坏；

C．预处理系统的组成：

原水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机物。爲去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，原水预处理部分设置机械滤器、活性炭滤器、保安滤器、絮凝剂加药。

机械滤器、活性炭过滤器可有效去除水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，并吸附自来水中的腐殖质、色度、嗅味、余氯等，可降低水的浊度和污染指数，经其处理后的水洁净，无异味，称之爲清水。机械滤器内装填石英砂，活性炭滤器内装填优质活性炭。

2、原水预处理部分：

原水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机物。爲保证本系统中反渗透预除盐部分的正常运转，必须先去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，使反渗透的进水达到要求，故本系统设置原水预处理部分。原水预处理部分包括机械滤器、活性炭滤器、保安滤器、絮凝剂加药。

（1）絮凝加药装置：

在天然水中存在着一定量的胶体物质，它们的粒径范围是10-4—10-6mm。由于其本身的动力稳定性和带电性，在水中是稳定的，直接过滤几乎不起作用。爲了除去这些胶体，必须在原水进入多介质机械滤器前投加高分子絮凝剂ST或复合絮凝剂，高效絮凝剂ST（季胺型聚丙烯酰胺）在水中水解，可形成带电荷的分子长链，并在长链两端吸附胶体，从而形成大颗粒杂质利于滤除，以保证多介质机械滤器更有效去除水中的胶体。另外，在絮凝的过程中，部分有机物可被絮凝物

吸附下来。

ST的投加量一般在0.4-1ppm左右。根据原水中的测试值调节加药量。必要时可用投加碱式氯化铝提高混凝效果。

（2）机械滤器：

反渗透设备对进水的浊度有较高的要求，特别是反渗透进水的污染指数SDI值要求小于4，浊度小于1NTU。多介质滤器中的滤料包括五种规格的石英砂，用于除去原水中的悬浮物及脱稳后的胶体。

（3）活性炭滤器

反渗透设备要求进水的余氯含量小于0.1mg/l，因此采用活性炭滤器脱除原水中的余氯，防止反渗透膜受到污染。

同时可以进一步吸附原水中的有机物。活性炭滤器内填精制耶壳型活性炭，用于吸附原水中的余氯、有机物、部分色素和有害物质，降低化学耗氧量COD。活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面又布满了平均爲20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对反渗透膜有害的物质，防止反渗透膜被氧化。通常能够去除63%—86%胶体物质，50%左右的铁，以及47—60%的有机物质。

活性炭脱出余氯的过程是一个简单的氧化还原过程。此过程有可能使活性炭破碎，但破碎的活性炭并不影响脱出余氯的效果，因此活性炭脱出余氯的效果非常强。

（3）軟水器

採用鈉離子交換樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出去，經該設備流出後而爲硬度極低的軟化水。當樹脂吸附到一定量的鈣、鎂離子後，必須進行再生：用飽和的鹽水浸泡樹脂把樹脂裏的鈣、鎂等離子再置換出來，恢復樹脂的軟化交換能力，並將廢液排出。整個再生過程包括：反洗－鬆動樹脂層，吸鹽再生－發生交換反應，沖洗(正洗)－將化學反應交換下來的鈣、鎂離子沖淨，注水－爲了下次再生。

軟化器配備了廣州丹佳斯公司生産的全自動電動閥，可根據PLC電控程式設置反沖洗時間，自動定時反沖洗、再生，防止軟化樹脂長期截留汙物後板結失效、或被擊穿失效。此套配置無需

操作人員值守。

（4）保安滤器：

保安滤器属于微滤设备，在预处理系统中起保险作用，当机械滤器工作状态不正常时把

关，爲保证任何情况下都能够提供合格的供水,防止水中及管道中的微粒进入水泵和反渗透系统，

特设置保安滤器作爲最后的过滤装置。当滤器进出囗压差大于0.1Mpa时需更换滤芯（由于被过滤

的介质直接进入到微孔滤膜的空隙中，因此很难通过酸碱清洗恢复通量）。滤器结构能满足快速

更换滤芯的要求。

（5）超滤机组

超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。

采用超滤作预处理，可得到高质量的RO进水，从而保证反渗透膜的长期稳定性能。超滤膜技术已经用于海水淡化及水净化系统的预处理中，该技术与常规预处理相比，具有标准化设计，投入少，产量高，无需连续加药，稳定性高，需劳动力少，占地面积小，自动化程度高，操作方便等优点。

本系统中的超滤采用内压式中空纤维膜，在控制下，实现半自动进水，半自动反冲，确保该系统长期稳定运行。

主要技术参数：

设计产水量：20m3/h

产水水质：浊度<1NTU

SDI≤2

微生物、细菌、大肠杆菌、病原体（祛除率）>99.99%

操作温度：5-40℃

设计进水压力：≤0.3Mpa

截留分子量：100000道尔顿

排放量： 10%

主要特点：

膜材料是耐污染、亲水的PVDF；

可以短时承受200ppm余氯环境；

孔径分布窄，孔径分布均匀；

交叉流设计，排除脏堵，提高寿命；

通量大且持久稳定，抗污染能力强

易清洗，能耗低。

3、反渗透除盐部分：

水中含有各种无机盐，用通常的过滤是无法去除的，而用传统的离子交换法去除，却面临着酸碱耗量大，再生周期短，工人劳动强度大及环境污染严重等问题，反渗透技术是近二十几年来新兴的高新技术，它利用逆渗透原理，采用具有高度选择透过性的反渗透膜，能使水中的无机盐去除率达到98％。因此它具备操作简单，能耗低、无污染等优点，在纯水制备方面得以广泛采用。

反渗透除盐系统的构成和功能：

（1）高压泵：

高压泵的设置是爲了使反渗透的进水达到一定的压力，让逆渗透过程得以进行，即克服渗透压使水分子透过反渗透膜到达淡水层。

（2）反渗透膜元件和压力容器：

反渗透装置可以去除水中绝大部分无机盐、微粒、细菌、病毒以及其他溶解性物质等。

反渗透膜元件采用美国陶氏公司生産的BW30-365FR抗污染低压膜，材质爲芳香族聚酰胺复合膜。

该膜元件的使用条件爲：最高温度45O C，pH范围2.0—10.0，最高操作压力4.14MPa,最大压力损失爲0.07 Map，进水最高污染指数SDI爲5，进水最高浊度1.0NTU，进水最高余氯含量0.1ppm,，单根浓水与透过水的流量比爲5：1。

在正常使用的情况下，该膜元件的平均使用寿命爲3年。

该膜元件设计工作压力在1.4—1.7 Map的范围内。

压力容器即爲反渗透膜元件提供工作压力环境的外壳，采用玻璃钢8"-5W的压力容器，额定工作压力120PSI，即0.9Mpa，一根压力容器可以装5根反渗透膜元件。

（3）自动冲洗装置：

反渗透在运行的过程中，浓缩过程和浓差极化将导致膜表面所接触原水的固含量浓度远远大于原水的本体浓度。因此配备自动低压冲洗装置在开机前、停机后或连续运行一个可调整的期间后对反渗透膜进行定时的低压冲洗，将附于膜表面的少量污染物冲走。冲洗完成后，系统自动恢复到冲洗啓动前的状态。反渗透装置设有德国产自动低压冲洗保护装置，当反渗透开机时该装置自动发生冲洗膜的动作，以确保膜污染降到最低程度。

中水回用设备案例图

4、设备及配置说明

4.1原水泵

数量：2台（一用一备）

型号规格：CDL20-30

规格：Q＝20M3/H H＝33M

过流材质：不锈钢

电源：3Ф，380V，50HZ，5.5KW

制造商：南方泵业

4.2絮凝加药装置

4.2.1计量泵

型号：P056-Y 流量：0.04L/H—3.8L/H 最大出口压力：7.6BAR

供应商：美国MILTON ROY

数量： 1台

4.2.2计量箱

型号：M-100L

规格：100L

数量： 1台

4.3机械滤器

4.3.1设备参数

型号：φ1800×2400

型式：压力式

数量：1台

材质：玻璃钢

设计出水：24m3/h

运行流速：20m/h

直径/壁厚：ф1800/6mm

填料高度：1200mm

设计压力：0.6MPa

水压试验压力：0.75 MPa

工作温度：5～35℃

正常出力压差：0.01-0.05MPa

最大出力压差：0.1MPa

4.3.2内部装置

进水装置型式及材料：

布水器

型号：上下布水器

叠片高度：80MM

材质：ABS

4.3.3设备本体外部装置：

配套：气动控制阀

型号规格：DN65

阀体材料：不锈钢

安装方式：侧装

进出口尺寸：DN80

4.3.4 滤料

石英砂，1.0-2.0 层高1000mm

2.0-4.0 层高100mm

4.0-8.0 层高100mm 4.4活性炭过滤器

4.4.1设备参数

型号：φ1800×2400

型式：压力式

数量：1台

材质：玻璃钢

设计出水：24m3/h

运行流速：9.8m/h

直径/壁厚：ф1800/6mm

填料高度：1200mm

设计压力：0.6MPa

水压试验压力：0.75 MPa

工作温度：5～35℃

正常出力压差：0.01-0.05MPa

最大出力压差：0.1MPa

4.4.2内部装置

进水装置型式及材料：

布水器

型号：上下布水

叠片高度：80MM

4.4.3设备本体外部装置：

配套：气动控制阀

型号规格：DN65

阀体材料：不锈钢

安装方式：侧装

进出口尺寸：DN80

4.4.4 滤料

活性炭，高1000mm

石英砂，高200mm

4.5软化过滤器

4.5.1设备参数

型号：φ1800×2400

型式：压力式

数量：2台（一用一备）

材质：玻璃钢

设计出水：24m3/h

运行流速：17.8m/h

直径/壁厚：ф1800/6mm

填料高度：1200mm

设计压力：0.6MPa 水压试验压力：0.75 MPa 工作温度：5～35℃

正常出力压差：0.01-0.05MPa 最大出力压差：0.1MPa

4.5.2内部装置

进水装置型式及材料：

布水器

型号：上下布水

叠片高度：80MM

4.5.3设备本体外部装置：

配套：气动控制阀

型号规格：DN65

阀体材料：不锈钢

安装方式：侧装

进出口尺寸：DN80

4.5.4 滤料

活性炭，高1000mm

石英砂，高200mm

4.6保安滤器

型号：10芯*5μ*40寸

型式：压力式

设计出水：20.0m3/h

筒体材质：不锈钢304

配备：PP熔喷滤芯

数量：1台

4.7 超滤过滤机组

制水量：20m3/h

数量：1 套

(1)反洗水泵

材质：SUS304

品牌：杭州南方泵业

型号： CDL32-30-2

流量扬程：h=25m，流量40m3/h

动力: 4.0 kw / 380 V / 50 HZ 配备：进出口阀门组 UPVC 配管

数量：1台

(2)超滤过滤机膜组

材质：PVC

过流量：20T/H

规格型号：LH3-1060-V

品牌：海南立升