电解锰污水处理工程方案说明.docx

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电解锰污水处理工程方案说明

300t/d电解锰废水处理方案

湖南中机环保能源科技工程有限公司

2012、03、26

一、概况

1、项目概况

项目名称：

电解锰水处理及回用工程

项目规模：

污水处理站工程300m3/d

项目建设性质：

新建

2、设计依据

2.1主要设计规范

（1）《室外排水设计规范》（2000年版）（GBJ14—87）

（2）《建筑给水排水设计规范》（GBH15—88，1997年版）

（3）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69—84）

（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）

（5）《水工混凝土结构设计规范》（SDJ20—78）

（6）《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）

（7）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）

（8）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）

（9）《建筑抗震设计规范》（GBJ50011—2001）

（10）《室外给水排水和热力工程抗震设计规范》（TJ32—78）

（11）《工业与民用建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）

（12）《泵站设计规范》（GBT56265—97）

（13）《厂矿道路设计规范》（GBJ22—87）

（14）《建筑设计防火规范》（TBJ16—87）（2001年版）

2.2主要技术标准

（1）《工程建设标准强制性条文》（城市建设部分）（建标[2000]202号）

（2）《地面水环境质量标准》（GB3838—2002）

（3）《污水综合排放标准》（GB8978—1996）

（4）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18912—2002）

（5）《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）

（6）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025—93）

（7）《防洪标准》（GB50201—94）

（8）《室外给水排水工程设施抗震鉴定标准》（GBJ43—82）

3设计原则

（1）遵守国家对环境保护及城市污水治理的有关标准、规范和技术政策。

（2）服从厂整体规划的原则要求，与厂区道路、给水、防洪、环保、电力、等工程规划相协调。

（3）保证处理后出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）标准及回用水要求。

（4）选择采用技术先进、经济合理的处理工艺，尽量减少工程投资。

（5）精心设计处理流程及高程，尽量减少运行过程的物耗及能耗，降低运行成本。

（6）处理系统运行稳定，管理便利。

（7）进行合理的平面布置，尽量节省建设用地。

设计范围

本方案设计范围自电解锰生产线排水井起，至污水处理站排水口为止。

设计内容主要包括污水处理站工艺、建筑、

结构、电气及自控设计。

二、工艺设计

1、纳污范围

本工程接纳的污水为电解锰生产工艺排放污水，工艺废水主要产生源：

①冷却水；②电解车间冲洗废水：

③洗滤布废水。

电解车间的冲洗废水和洗滤布废水，含有大量的总锰、（主要以二价锰形式存在）总铬、六价铬、悬浮物、硫酸盐、磷酸盐等污染物，需经治理达到生产用水要求后循环使用，或是深度处理后达标排放。

污水由两部分组成：

含铬废水、含锰废水，本工艺先将含六价铬废水还原为三价铬后在调节池锰废水汇合一起处理。

2、设计规模

根据建设单位提供的资料本工程设计处理量为300m3/d，变化系数1.2，24小时运行，每小时处理量取15m3。

3设计进水水质

依据建设单位提供的资料并参考公司类似电解锰污水相关资料，拟定本项目污水处理站设计进水水质如下：

表2.1进水水质表单位：

mg/L（pH无）

PH

总锰

Cr6+

总铬

SS

NH3-N

3-4

1137

105

187

719

617

4、设计出水水质

依据建设单位提出的要求，拟定本项目生活污水处理站设计出水水质如下：

达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表1、表4中的一级标准，符合电解锰生产工艺回用水要求。

单位：

mg/L（pH无）

PH

总锰

Cr6+

总铬

SS

NH3-N

6-9

0.4

0.02

0.5

21

238

5污水处理工艺方案论证

工艺方案选择原则

选择适宜的污水处理工艺

（1）技术成熟，对水质变化适应性强，出水稳定，污泥易处理；

（2）经济节约，电耗少、造价低、占地少；

（3）易于管理，操作方便，设备性能稳定；

（4）重视环境，噪声控制，环境协调，清洁生产。

污水处理工艺方案选择

5.1含六价铬废水的处理方法包括化学还原法、离子交换法、电解法等，根据电镀企业的实际情况，一般采用化学还原法处理工艺。

反应机理

在酸性条件下还原剂将六价铬还原成三价铬，还原剂采用亚硫酸氢钠，反应方程式如下：

2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4→2Cr2（SO4）3+3Na2SO4+8H2O

水量较大一般采用连续处理方式，工艺流程如下：

（若水量较少，则可采用间歇式还原方式。

）

酸+还原剂

pH↓ORP

含铬废水→调节池→还原池→综合废水调节池

含六价铬废水处理工艺流程

主要工艺控制参数

还原池内控制pH值为2-3，ORP值为250-300mV。

5.2总锰废水的处理方法是石灰-碱式氯化铝将废水中总锰、二价锰氧化还原为二氧化锰、氯化锰水合沉淀。

反应方程式如下：

CaO2+H2OCa（OH）2+[O]

Mn2++OMnO2

Mn2++2OHMn（OH）2

Mn4++4OHMn（OH）4

三、主体设计

3.1、工艺流程图

车间含铬废水

铬废水

原水池

车间含锰废水

硫酸

亚硫酸氢钠

铬还原

反应池

调节池

石灰乳

加药混合池

反应池

PAC计量投加

PAM计量投加

凝聚池

絮凝池

硫酸

沉淀池

污泥

回流

终调池

污泥脱水

3.2．工艺流程说明

经预处理后的含铬废水流入调节池与含锰废水混合；调节池废水提升入反应池区，在加药池中投加石灰乳调节PH，加入碱式氯化铝凝聚剂，聚丙烯酰氨絮凝剂，重力进入沉淀池泥水分离,进入清水池，清水池中通入空气曝气终调PH，由泵提升至多介质过滤器、微滤进入回用水池，用于车间清洗滤布和产品回用车间。

实现水的全循环。

四、工艺设备特点及技术参数

4.1、原水池设计为地下钢筋混凝土结构环氧树脂防腐。

总容积：

20m3

有效水深：

1.8m

有效容积：

15m3

设计停留：

1.0h

基本尺寸：

2.5×3×2m

结构材质：

钢砼结构。

数量：

一座

污水提升泵：

形式：

卧式泵

型号规格：

50WQ20-10-1.5

流量：

15m3/h

扬程：

15m

功率：

1.5kw

数量：

2台（1用1备）

厂商：

上海瑞邦泵业

同时在原水池中设置三只液位浮球，分高液位、中液位和低液位三个液位，由电气控制系统控制水泵的工作运行。

4.2、调节池

铬废水经预处理后和含锰废水进入调节池进行水量、水质的调节均化，保证后续处理系统水量、水质的均衡、稳定，并设置预曝气系统，气水比为5：

1，ABS穿孔管曝气，用于充氧搅拌，以防止污水中悬浮颗粒沉淀，提高整个系统的抗冲击性能和处理效果。

该池设计为地下钢筋混凝土结构，环氧树脂防腐。

总容积：

80m3

有效水深：

3.m

标高：

0.5m

有效容积：

60m3

停留时间：

4h

基本尺寸：

6×4×3m

结构材质：

钢砼结构。

数量：

一座（分割四个相同容积池

污水提升泵：

形式：

卧式泵

型号规格：

50WQ20-20-2.5

流量：

20m3/h

扬程：

15m

功率：

2.5kw

数量：

2台（1用1备）

同时在调节池中设置三只液位浮球，分高液位、中液位和低液位三个液位，由电气控制系统控制水泵的工作运行。

4.3、反应池

调节池废水由污水泵提升至反应池加药、混合、混凝、絮凝

该池设计为地下钢筋混凝土结构，环氧树脂防腐。

总容积：

60m3

有效水深：

3m

标高：

0.5m

有效容积：

45m3

停留时间：

3h

基本尺寸：

8×3×2.5m

结构材质：

钢砼结构。

数量：

一座（分割成相同四个池）

搅拌机：

ZJJB1800

型式：

立式摆线针轮

数量：

2台

电机功率：

N=0.75Kw

搅拌轴、搅拌浆叶：

1套

浆叶材质：

不锈钢

4.4、沉淀池

反应池废水重力进入沉定池中心絮凝物自然沉降，周边刮泥机收集污泥至中心污泥砊，经污泥泵抽出。

该池设计为地地下钢筋混凝土结构，环氧树脂防腐。

总容积：

45m3

有效水深：

2m

停留时间：

3h

基本尺寸：

R2.5×2.5m

结构材质：

钢砼结构。

数量：

一座

刮泥机：

型式：

周边传动

数量：

1台

电机功率：

N=1.5Kw

4.5、PAC及PAM加药装置

1）加药装置的工作原理：

按所需将一定的药剂放入搅拌溶药槽内进行搅拌，溶解完毕后进入贮药槽，再由计量泵输出至各投加药点，本加药装置可本地和远程控制计量泵、搅拌机的启停，有手动/自动切换装置。

可实现连续的各种药剂的自动投加，加药流量连续可调，以满足不同加药量的场所。

本工程中设计选用一套加药装置：

JY-A型加药装置，用于混凝反应槽、絮凝反应槽以及污泥浓缩槽的加药。

加药装置均由溶药槽、贮药槽、电动搅拌机、投加计量泵、液位计、仪表、阀门、管道及平台、支架和就地控制柜等组合而成。

搅拌机减速机为常州江南减速机名牌产品，形式为立式摆线针轮减速机。

叶轮采用钢衬胶叶轮，减速机噪声低，轴和叶轮耐腐性能好，搅拌器采用定时控制。

溶药罐采用PE材质，罐内设有分隔板，罐外设液位计。

加药计量泵采用米顿罗生产的计量泵，可手动、电动调节流量。

2）加药装置特点：

a、加药量精确、恒定，能耗低。

b、操作方便，维修简单。

c、加药量大，可自由调节，满足不同期的要求。

d、本设备是一种新颖的加药装置，用于锅炉水处理、循环水处理、凝结水处理、及其它工业用水加药处理。

装置所有设备、管道及阀门均集中安装在钢支架上，具有结构紧凑、占地面积小和易于运输安装等优点。

e、主设备选用进口计量泵，它采用机械隔膜密封方式，泵头材质为PVC，因而具有良好的耐腐蚀和完全无泄漏，可满足强腐蚀性介质的要求。

f、加药入口设置了Y型过滤器，因此可以保证计量泵入口介质的洁净，同时也提高了运行的可靠性，延长了设备的使用寿命。

3）JY-A型加药装置组成及参数

3.1）组成及材质：

JY-A型加药装置配有二个溶药槽、二个贮药槽、二台电动搅拌机、二台投加计量泵、二个液位计及相应的一整套仪表、阀门、管道及平台、支架和就地控制柜等组合而成。

溶药槽和贮药槽材质为PE材质，管阀件为UPVC材质，搅拌装置为不锈钢材质。

支架及平台为碳钢材质。

3.2）技术参数：

型号：

JY-A

数量：

1套

溶药槽：

数量：

2台

型式：

圆桶型

容积：

0.5m3

材质：

PE

工作压力：

常压

尺寸：

Ф800×1200mm

溶液槽：

数量：

2台

型式：

圆桶型

容积：

0.5m3

材质：

PE

工作压力：

常压

尺寸：

1000×800×800mm

搅拌机：

型式：

立式摆线针轮

数量：

2台

电机功率：

N=0.37Kw

厂商：

常州江南减速机厂

搅拌轴、搅拌浆叶：

1套

浆叶材质：

不锈钢

计量泵：

型式：

机械隔膜型

型号：

GM0090

数量：

2台

单台出力：

0～85L/h

扬程：

0.7Mpa

电机功率：

0.25KW

泵头材质：

PVC

制造商：

美国米顿罗

磁翻板液位仪：

型号规格：

UHZ-DB

数量：

2套

测量范围：

0-2m

压力范围：

0-0.6Mpa

温度范围：

-20-80℃

主管材质：

PP

生产厂家：

无锡清名锅炉配件厂

注：

带4-20mA信号输出，自动控制泵的开启与关闭。

管道阀门：

数量：

1套

材质：

UPVC

平台支架：

组装型式：

机电一体化整体式

数量：

1套

材质：

碳钢防腐

外形尺寸：

2800×2000×2650mm

4.6、多介质过滤器

1）设备说明

工作原理：

过滤器内部装填石英砂、无烟煤等滤料。

水中分散而细小的悬浮物被滤层拦截。

同时水在容积中停留一定的时间，原水经上部的配水系统，透过滤层，经集水装置从滤器底部排出。

滤层因截污量过大或出水水质恶化时需进行反洗再生。

清洗气源、水源等由滤器下部进入，可利用压缩空气顶散密实的滤层，使滤料在滤器内相互搓洗，再利用清洗水将搓洗下的污物将其带出过滤器外，最终实现了滤料除悬浮物、反洗再生利用的功能。

2）技术标准

压力式多介质过滤器为焊接碳钢结构的圆筒形容器，顶部和底部为椭圆型封头，设备按标准进行设计、制造和试验。

多介质过滤器设备本体碳钢环氧防腐，外部涂刷防锈漆2道，面漆2道。

多介质过滤器装设配水装置、集水装置和其附件。

下配水装置采用多孔板加排水帽配水方式。

多介质过滤器内的配水和集水装置，保证整个滤层水流均匀，防止偏流。

多介质过滤器外部本体管道配套至设备外接口法兰（一次阀门前），并配对法兰。

多介质过滤器配有标准的旋吊式侧人孔。

人孔配有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母和起吊杆等全套部件。

多介质过滤器配有进出水压力仪表，反洗监视镜，人工取样阀及取样槽等全套附件。

多介质过滤器配有两个窥视孔，分别用于观察正常运行时的滤料层和反洗时的滤料最大膨层高度处。

视镜材质是透明、耐腐蚀并有足够的强度以承受来自过滤器内部的压力的有机玻璃。

窥视孔法兰内表面和器壁内表面持平。

多介质过滤器内部件在工厂安装定位，并提供正确、牢固的安全支撑，以防止运输及搬运时的偏位、松动及损坏。

3）技术参数

型号：

GHTA-1600

处理水量

20T/h

规格：

Φ1600×3450mm

滤速：

10m/h

过滤面积：

2m2

过滤材质：

石英砂、无烟煤

滤料高度：

1200mm

滤料数量：

2.4m3

滤料重量：

2T

滤料规格：

颗粒状

设计压力：

0.75Mpa

试验压力：

0.60Mpa

工作压力：

0.30Mpa

工作温度：

4～50℃

设备材质：

Q235A内防腐

数量：

1台

备注：

包括全部内部装置和附件，如进、出水装置、反洗装置、压力仪表、取样装置及本体管阀件等。

6、石灰投加系统

采用Q235碳钢衬胶的储存罐。

技术参数表：

设计压力

＜0.1

主体材料

立式

设计温度0C

50

容器形式

Q235-AF

有效容积m3

10m3

直径 

DN1800 

五、建筑、电气结构

5.1、遵循的主要设计规范、设计依据：

1、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）

2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

3、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

4、《室外给水排水和蒸汽热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）

5、《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）

6、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

7、《建筑地基处理技术规范》（JBJ79-2002）

8、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）

9、《预应力混凝土管桩基础技术规程》（CBJ/T15-22-98）

10、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

11、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）

12、《给水排水工程构筑物设计规范》（GB50069-2002）

13、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）

14、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规范》（CECS137：

2002）

15、《混凝土外加结剂应用技术规范》（GB50119-2003）

16、《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》（CECS117：

2000）

17、《建筑地面设计规范》

结构设计

因缺乏该单位具体地质资料，只能根据一般地质情况，对地基处理做综合的评述。

表层耕土及杂填土均不宜做结构基础持力层。

当原土地承载力大于或等于120Kpa且无软弱下卧层时，采用天然地基。

当实际情况与上述情况不符时，要根据实际地质情况，采用相应的措施来处理。

当软弱土较深或为下卧层时，要根据具体情况采用碎石振冲桩、灌柱桩或其他方法进行处理。

当厂址内有液化土层时，上部结构及地基要做相应处理。

建（构）筑物的沉降值及各建（构）筑物之间的沉降差，不仅要满足《建筑地基基础设计规范》的要求，还要保证建（构）筑物之间的沉降差不影响污水处理工艺的要求。

钢筋混凝土构筑物混凝土的抗渗等级为S6-S8，预应为混凝土贮水构筑物裂缝控制等级为二级，钢筋混凝土贮水构筑物裂缝控制等级为三级，最大缝宽度不大于0.2mm。

埋深大的构筑物，要根据地下水的埋藏深度进行抗浮设计。

如不能满足抗浮稳定性的要求，须采取抗浮措施，一般情况下采用配重抗浮。

结构形式及技术要求

3.1建筑物：

一般情况下，采用砖混结构。

基础采用柱下独立基础和墙下条形基础。

有特殊要求的建筑可采用框架或排架结构。

3.2构筑物：

本工程属小型规模的污水处理厂，其主要构筑物均为钢筋混凝土结构。

材料要求：

混凝土C20或C25，垫层C10。

抗冻标号：

D50，抗渗标号：

S6。

建筑设计

（1）设计原则

遵循实用安全、技术先进、经济合理和美观的技术指导；

执行国家及地方的有关设计规范和规定；

满足设备安装要求和使用功能的要求；

建筑立面造型与厂区主要建筑物相协调。

（2）建筑设计方案

各子项工程内容根据使用功能或生产工艺要求进行平面布置及高程确定。

根据当地气候条件和污水厂工艺生产的特点，合理选用装饰材料，使整个建筑群体内外空间组合设计，充分呈现各谐统一和具有特色的环境，以利于提高生产效率和美化环境。

结构设计说明

（1）设计参数

基本风压：

0.5Kpa

地震烈度：

7度

地下水位：

最高地下水位按设计地面下1米考虑

荷载：

各种荷载按GBJ9-87《建筑结构荷载规范》及GBJ69-84《给水排水工程结构设计规范》采用。

（2）结构设计方案

1盛水构筑物及底下构筑物的混凝土标号均采用C25，抗渗标号0.6Mpa，水灰比小于0.55，水泥用量控制在300～350kg/m3；

②全地下水工构筑物，池外壁均作油毡防水层，防水层高出水位0.5m；

③垫层为C10混凝土，填料层为C15混凝土；

④构筑物部分的钢筋混凝土构件确立采用C20；

⑤地面以下及与水接触部分用M10水泥砂浆砌筑，地面以上部分墙体用M5混合砂浆砌筑；

⑥盛水构筑物内壁水位变化处上下各1m范围涂刷改性氰凝防腐涂料。

构筑物的防裂措施

为了控制钢筋混凝土贮水构筑物的开裂等级、裂缝宽度，保证结构的安全和正常使用，设计采取以下几点措施：

1、按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》的规定，地下式钢筋混凝土构筑物伸缩缝的间距不超过30m，露天钢筋混凝土构筑物伸缩缝的间距不超过20m。

2、在钢筋混凝土构筑物池壁中采用“小直径、密间距”的配筋形式，提高钢筋混凝土池壁的抗裂性能。

3、考虑混凝土施工、养护过程中产生的收缩变形，在钢筋混凝土构筑物中掺加具有微膨胀性的外加剂，防止混凝土的收缩变形。

5.2、电气控制

为了保证本废水处理项目处理过程的可靠性和连续性，提高污水处理运行管理的自动化水平，本工程控制系统采用可编程控制器（PLC），自动化程度高。

本系统控制对象为污泥提升泵、污水提升泵、过滤提升泵、反冲洗泵、加药装置、搅拌装置以及相关仪表等的运行和联动控制，简要说明如下：

控制方式

（1）根据工艺要求，对污水提升等系统中的主要环节可进行集中控制及现场控制，污水池内的水位采用浮球开关传递信号，以达到液位自动控制的目的。

（2）一旦自动控制失灵或变更使用工艺时，本系统可进行手动控制，工作状态以信号灯观察运行正常与否。

（3）为了减少操作的劳动强度，并实现操作自动化、机械化，要求各水泵根据池内液位自动工作（或根据前级泵的动作而动作）。

当污水池内水位达到最低水位以下时，水泵能自动停止工作；当污水池水位达到最高水位时，进行声光报警，并自动启动备用泵工作。

无备用设备的电机能根据确定的工艺时间按时启动和及时关闭，搅拌机、计量泵等设备可根据工作对象的工作情况确定是否工作、何时工作、怎样工作。

（4）以上设备各配有自动与手动控制开关，正常运行时，无需人员管理，由微机控制柜控制，同时每台设备也可单独控制。

（5）电器设备运行表

序号

设备名称

规格型号

数量

单机功率（KW）

装机功率（KW）

备注

1

原水泵

50WQ20-15-1.5

2台

1.5

1.5

日常运行

3

污水提升泵

50WQ20-20-2.5

2台

2.5

2.5

间隙运行

4

搅拌机

ZJJB1800

4台

0.75

0.75

间隙运行

5

PAC、PAM加药装置

ZJJY-A

2套

2

2

日常运行

6

刮泥机

ZJ2.0-1.5

1台

1.5

1.5

日常运行

7

三叶罗茨鼓风机

RSR80

2

11

11

日常运行

8

螺杆泵

G35-1.5

2

1.5

1.5

间隙运行

9

板框压滤机

XMY30/630-UB

1

1.5

1.5

间隙运行

合计

44.5KW

注

本污水处理站估计日常平均每小时运行消耗功率为：

44.5KW

六、运行

6.1组织机构及人员编制

组织机构

在污水处理站的日常管理工作中，为了运行好各种设施设备，管理好各项运行工作，保障设备正常稳定地发挥作用，调动职工的积级性和责任感，必须建立和执行岗位责任制，制定一整套规范化管理制度。

建立一整套完整的组织管理机构并应采取以下相应的管理措施。

1、建立健全完备的生产管理机构。

2、对进入污水处理站的职工进行必要的资格审查。

3、组织操作人员进行上岗前的专业技术培训。

4、聘请有经验的专业技术人员负责站内的技术管理工作。

5、建立健全包括岗位责任制和安全操作规程在内的管理规章制度。

与岗位责任制相配套的在运行岗位上还应建立设施巡视制、安全操作制、交换班制和设备保养制度。

为使以上规章制度切实得到贯彻执行，生产管理部门还应制定出一套对岗位工作进行考核和科学方法及各种奖惩措施，对厂内职工定期进行考核及奖励。

组织专业技术人员提前进岗，参与施工与安装、调试、验收的全过程，为以后的运转奠定基础。

人员编制

人员编制参照国内已运行的污水处理站的经验和本站的自动化水平提出，本站主要设备采用自动控制，参照建设部《城市建设各行业编制标准》，结合本企业的情况，本废水处理系统定员2人，本处理系统生产连续进行，每年除去设备检修时间，年工作日暂定为330天，每天二班24小时运行。

6.2设备运行的经济技术指标

效益分析

1、经济效益分析：

污水处理后，达到中水回用标