某中学校科学馆实验室废水治理方案.docx
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某中学校科学馆实验室废水治理方案
某中学校
科学馆实验室废水治理项目
施
工
图
工
艺
说
明
有限公司
2017年12月
第一章概述
项目介绍
项目介绍
某中学校是教委直属重点中学，近年来，某中学校就读学生人数逐年增长，造成学生教室严重不足，只能占用理化生实验室作为教室，且宿舍严重不足，为了满足教育教学的需要，更好的发挥优质教育资源的作用，为基础教育服务，按照市教委关于高初中分离办学的要求，拟实施某中学校初中部工程，经区政府同意，将片区划拨给该校修建初中部。
该项目科学馆实验室废水未经过处理直接排放进生化池，使后续反应设备压力过大，且处理水质不符合市环保局相关要求，且实验室固废等危险固废未分类收集存放，未交有资质的单位统一处理；受中学委托我司考察现场情况并制定一套实验室废弃物处理方案。
实验室废水处理思路：
根据我司人员对现场情况进行考察和核实以及根据业主方提供的相关情况，发现一些问题，并形成以下实验室污染治理思路：
（1）在科学馆实验室废水来水总管附近的空地上建一个集水调节池，用以收集实验室废水，并进行简单的厌氧调节处理,废气通过管道收集后引致屋顶高空排放。
（2）利用花坛和墙壁之间的空地设立一套一体化智能实验室废水处理装置，对实验室废水进行深度处理并达到相关标准。
（3）经过一体化智能实验室废水处理装置处理后的废水达标后排放至生化池。
（4）实验室固废等危险固废应按《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597－2001）中相关要求存放处置并与有资质的单位签订危险废物处置协议。
项目概述
项目名称
某中学实验室废水处理
建设地址
中学科学馆附近
建设单位
某中学
实验室废水处理规模
根据实验室使用情况及平均每个学生用水量，科学馆实验室废水量为：
10m3/d。
工程内容
（1）对学校现有情况进行核实与勘察，提出治理思路与方案设计，投资估算；
（2）设备设计、制作、安装与调试。
（3）对改造项目前期设计、施工承包、最终水质验收等工作的开展与实施；
（4）项目验收后售后服务及永久性技术服务。
第二章治理方案
设计原则
（1）认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准和规定。
（2）根据实验室水质特点、处理要求、现有设施情况，合理选择工艺路线，要求系统占地少，工期快，处理技术先进，工艺自动化程度高，处理出水水质达标排放。
运行稳定、可靠。
因现场可用地非常少，在满足处理要求的前提下，尽量减少占地和投资。
（3）充分利用现有场地、设施，尽量利用空间和设备，最大限度减少工程投资。
（4）在出水水质达标前提下，节省投资，尽可能降低运行费用，使投资效益最大化。
（5）预处理系统操作简单、维护简便，运行安全、方便，易于维护管理。
（6）坚持经济建设、城乡建设、环境建设同步规划、同步实施、同步发展的方针、以实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
（7）确保无二次污染、清洁及安全生产。
（8）采用地上式智能一体化净水装置，并与现有处理系统配合使用。
设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》（2015年1月）
（2）《中华人民共和国水法》（2002年10月1日）
（3）《室外排水设计规范》GBJ14-2007；
（4）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）
（5）《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）
（6）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）
（7）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
（8）《水处理设备制造技术条件》（JB2932-96）
（9）《水处理技术及药剂大全》；
（10）业主现场收集的相关资料
设计范围
（1）整套实验室废水处理设施的设计，包括整个处理方案、工艺流程、施工图（照明、预埋管件等配套设施）设计、各工艺参数等；配套设备和控制系统的设计；
（2）设备基础、构筑物等土建部分施工；
（3）施工设备的提供、设备安装、工艺管道施工及安装、电气自控设备施工及安装、配套设施安装、提供各种配套设施并安装、工程调试、人员培训等。
实验室污染物分析
一、实验室固废
1、实验室固废主要包括以下几个成分：
（1）化学实验室废旧电池、金属片（如铝、铁、锌、铜等）、破损的玻璃仪器、药品试剂的废包装等构成，约为a。
（2）物理实验室主要包括废旧电池、废灯泡、废电线等其，产生量较少；年产生量约为a。
（3）生物实验室固废主要包括废弃的实验标本以及废器皿等，产生量约a。
（4）实验室旁医疗废物：
本项目设置一间医务室，主要产生少量药品废包装以及废药品等，产生量约为a。
根据相关规定，实验室相关固体废弃物应安置统一的危废桶进行收集，并委托有资质的专业公司定期回收。
二、实验室废液
实验室废液以重金属、不含卤有机废液、废酸为主。
酸碱废液量最大，其次是重金属废液（主要是含铜、钡、锌废液），其中含铜废液所占比例最大；还有少量的实验分析产物、废药品、废试剂等，产生量约为a
根据相关文件要求，实验室相关废液应安置统一的危废桶进行收集，并委托有资质的专业公司定期回收。
3、实验室废水
产生污染源的主要实验内容如下表：
序号
实验名称
章节
位置（页）
实验类型
1
粗盐的提纯
1-1
5
教师演示
2
硫酸根离子的检验
1-1
6
教师演示
3
蒸馏
1-1
8
教师演示
4
萃取
1-1
9
教师演示
5
电解水
1-1
13
科学探究
6
溶液的配制
1-2
16
教师演示
7
胶体的性质实验
2-1
26
科学探究
8
离子反应
2-2
31
教师演示
9
离子反应
2-2
32
教师演示
10
离子反应
2-2
33
教师演示
11
钠的物理性质
3-1
47
教师演示
12
钠的燃烧
3-1
48
教师演示
13
钠与水反应
3-1
49
教师演示
14
加热铝箔
3-1
48
科学探究
15
铁粉与水蒸气的反应
3-1
50
科学探究
16
铝与盐酸，氢氧化钠的反应
3-1
51
教师演示
17
过氧化钠与水的反应
3-2
55
教师演示
18
碳酸钠，碳酸氢钠性质实验
3-2
56
科学探究
19
焰色反应
3-2
57
教师演示
20
氢氧化铝的制取
3-2
58
教师演示
21
氢氧化铝的两性
3-2
58
教师演示
22
氢氧化铁，氢氧化亚铁的生成
3-2
60
教师演示
23
铁离子的检验
3-2
61
教师演示
24
铁离子和亚铁离子的转化
3-2
61
科学探究
25
硅酸的制取
4-1
76
教师演示
26
氢气在氯气中燃烧
4-2
83
教师演示
27
氯水的漂白作用
4-2
84
教师演示
28
干燥氯气的漂白实验
4-2
84
教师演示
29
氯离子的检验
4-2
85
教师演示
30
二氧化硫溶于水
4-3
90
教师演示
31
二氧化氮被水吸收
4-3
92
科学探究
32
氨气溶于水的喷泉实验
4-4
97
教师演示
33
浓硫酸与铜的反应
4-4
101
教师演示
根据中学教材的教学大纲及上表可知，主要为化学实验室废水以及少量的生物实验室废水，化学实验室废液主要包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效或洗液和大量的洗涤水等，根据相关数据资料以及建设方提供的资料，确定实验室废水处理规模为1m3/h。
日处理10小时，10m3/D。
主要污染物如下：
主要污染物为常见的酸、碱、盐以及少量的重金属离子和有机物。
1）无机物类：
a、金属离子：
铁、锌、铜、铝等重金属。
b、酸碱:
盐酸、硫酸、氢氧化钠等。
2）有机物类：
有机溶剂、苯、甲苯、酚类、甲醛、油脂类、糖类、蛋白质等。
设计进水水质情况表
编号
水源
处理量
污染物
数值
备注
浓度（mg/l）
1
实验室废水
h
PH
3-6
2
COD
≤600
3
铜离子
≤
4
铝离子
≤
5
锌离子
≤
6
铁离子
≤
实验室废水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级排放标准后进入生化池进行后续的反应，然后排入市政污水管网经污水处理厂处理后达标排入。
设计出水水质情况表
编号
水源
处理量
污染物
数值
备注
浓度（mg/l）
1
实验室废水
h
PH
6-9
2
COD
≤500
3
铜离子
≤
4
铝离子
≤
5
锌离子
≤
6
铁离子
≤
污水站内臭气执行《恶臭污染物排放标准》排放标准。
污水站内臭气排放浓度
编号
废气
处理量
污染物
数值
备注
浓度（mg/m3）
1
污水站臭气
/
硫化氢
≤
2
氨
≤
3
甲硫醇
≤
处理工艺
实验室废水废水总量小，排放周期不定，成分复杂等情况；本方案将先利用集水调节池收集废水并进行厌氧调节，再利用我司研发的新型智能实验废水自动一体化处理装置（中和反应装置—螯合反应装置—絮凝沉淀装置—斜管澄清装置—水解酸化-接触氧化-二沉池）完成实验废水的处理并达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级排放标准后进入生化池进行后续的反应。
其中中和反应阶段调节实验室废水的pH值，除去水中可能存在的酸性物质或者碱性物质；螯合反应阶段除去实验室废水中少量的重金属和有机硫；絮凝沉淀阶段除去水中的悬浮物并在过滤阶段进行过滤，以达到水质达标的目的，水解酸化和接触氧化阶段去除废水中的有机物。
站区厌氧池内臭气通过管道集中收集后引致屋顶排放。
工艺流程图如下：
实验室废水
（注：
实验室浓度较高的废液通过废液箱收集后作危废交有资质单位处理）
工艺流程说明：
1、实验室废水通过管网进入调节池（浓液和实验仪器第一次清洗液通过废液收集箱集中收集，作为危废交有资质单位处理）；
2、调节池废水通过提升泵进入中和反应池，调节Ph至6-9，重金属离子与碱反应生成氢氧化物沉淀。
3、螯合反应池，通过添加螯合剂，重金属与螯合剂通过反应生成稳定的螯合物，进一步去除重金属离子；
4、然后通过添加PAC、PAM混凝、絮凝；
5、混凝后的废水进入斜管沉淀池进行泥水分离，去除悬浮物；
6、斜管澄清池产水进入水解酸化池，提高废水生化性；
7、水解酸化池出水进入接触氧化池，去除废水中的有机物；
8、接触氧化池出水进入二沉池，进行泥水分离，最终处理后达标排入已建生化池中；
9、沉淀池污泥进入污泥干化池。
10、干化后的污泥交有资质单位处理。
11、一体化装置池内臭气通过管道引至屋顶高空排放。
技术说明及参数
调节池
收集废水，均值均量污染物。
有效容积：
10m3
停留时间：
10hr
材质：
碳钢防腐
尺寸：
2500mm×1500mm×2800mm
数量：
1座
提升泵
型号：
流量：
2m3/h
扬程：
10m
功率：
口径：
50mm
数量：
2台（一运一备）
产地：
国产优质品牌
实验废水自动一体化处理装置
型号：
BH-JZ10
材质：
碳钢防腐
尺寸：
4750mm×3500mm×2800mm
数量：
1座
转子流量计
型号：
LZB-40
流量：
0-2m3/h
数量：
1套
液位控制器
量程：
0-5m
数量：
1套
中和反应池
调节PH
停留时间：
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
螯合反应池
去除重金属离子
停留时间：
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
混凝反应池
混凝反应
停留时间：
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
絮凝反应池
絮凝反应
停留时间：
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
斜管沉淀池
泥水分离
停留时间：
5hr
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
斜管填料
辅助泥水分离
数量：
3m3
材质：
PP
厌氧调节单元
利用厌氧菌，把复杂的大分子有机物变成易分解简单有机物
停留时间：
材质：
碳钢防腐数量1座
好氧调节单元
去除有机物
停留时间：
材质：
碳钢防腐数量1座
回转风机
曝气
型号：
HC-30S
规格：
min、
数量：
2台
组合填料及支架
生长微生物，利用微生物去除有机物
型号规格：
Ø180×
数量：
1批
曝气盘
均匀曝气、提高水中溶解氧
型号规格：
Ø150
数量：
1套
二沉池
泥水分离
停留时间：
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
污泥干化池
污泥干化
材质：
碳钢防腐
数量：
1座
加药装置（用于加药）
A加药设备（PAC）
材质：
PE
数量：
1套
B加药设备（PAM）
材质：
PE
数量：
1套
C加药设备（NaOH）
材质：
PE
数量：
1套
D加药设备（螯合剂）
材质：
PE
数量：
1台
PH计（用于控制PH）
量程：
0-14
数量：
1套
彩钢棚
功能：
对设备及加药装置进行遮风挡雨；
尺寸：
6000mm×4500mm×3800
结构：
彩钢结构
主要构、建筑物及设备明细清单
主要构筑物清单
序号
构筑物名称
规格
单位
数量
备注
1
彩钢棚
6000mm×4500mm×3800
m2
27
彩钢结构
主要设备清单
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
调节池
××
m3
10
地埋式碳钢结构
2
提升泵
Q=2m3/hH=10mN=
台
2
一用一备
3
液位控制仪
0-5m
套
1
4
转子流量计
LZB-40、0-2m3/h
套
1
5
一体化反应装置
××处理能力h
套
1
Q235-A防腐
6
机械搅拌机
台
4
7
斜管填料
PP
m3
2
8
加药系统
300L、带搅拌机
套
4
9
加药泵
AKS803、0-2L、2bar
台
8
4用4备
10
斜管填料支架
碳钢防腐
m2
2
11
PH在线监测仪
量程0-14
台
1
12
水解酸化池填料
Ø180×
m3
13
水解酸化池填料支架
碳钢、角钢
m2
14
接触氧化池填料
Ø180×
m3
15
接触氧化池填料支架
碳钢、角钢
m2
16
曝气盘
Ø150
套
10
17
回转风机
HC-30S、min、
台
2
一用一备
18
石英砂滤料
3-5目石英砂
吨
1
19
电线电缆
批
1
20
电控系统
套
1
21
仪器仪表
批
1
22
管材管件
批
1
第三章运行分析
1、估算条件
处理水量：
10m3/d
电费：
元/
工人工资：
2500元/人.月（一班，1人/班）
聚凝剂（聚合氯化铝、碱式氯化铝）：
2500元/t
助凝剂（800-1200分子量聚丙稀酰胺）25000元/t
氢氧化钠：
3800元/t
螯合剂：
5000元/t
2、药剂投加量
聚凝剂投加量为计
助凝剂投加量为计
氢氧化钠投加量为计
助凝剂投加量为计
3、运算费用估算
电费E1=日耗电总量×电费单价÷日处理水量
E1=73×10=元/吨水
人工工资E2=（每月人工工资×人数）÷（每月累计产水量）
E2=2500÷（10×30）≈元/吨水
聚凝剂投加费E3=投药量×药剂单价
E3=100÷1000×=元/吨水
助凝剂投加费E4=投药量×药剂单价
E4=÷1000×25=元/吨水
氢氧化钠投加费E4=投药量×药剂单价
E5=100÷1000×=元/吨水
螯合剂投加费E6=投药量×药剂单价
E6=50÷1000×5=元/吨水
E总=E1+E2+E3+E4+E5+E6=+++++=元/吨水
故吨水总运行费用为元左右
年最大产水量
每年产水量：
10吨×220天=2200吨水
年运行总费用：
2200吨×元/吨水=30107元
总结
一年总取水预处理水直接费用为30107元；
第四章电气设计
供电设计
负荷等级
本预处理站全年连续运行,设计为三级用电负荷,采用380/220V单级电源供电。
。
供电系统
本预处理站设自动控制柜,电源电缆由业主方指定接线点，施工方负责铺到配电柜,站区所有用电设备以放射式电缆配电。
低压配电系统采用TN-C-S接地形式。
负荷计算
预处理系统电力负荷计算表（功率因素按计）
序号
名称
功率
数量
使用情况
装机容量
开机容量
日用时间（h）
日用电耗
用
备
kW
kW
kW
1
污水提升泵
2
12
1
10
2
反应装置
4
4
0
10
30
3
加药装置
4
4
0
10
30
4
回转风机
2
1
1
10
5
总使用功率
73
电力设计
配电采用放射式为主,辅以树干式方式，线路采用穿管埋地敷设。
防雷接地系统
防雷接地、配电系统接地（工作接地、保护接地和重复接地）、弱电系统接地共用装置，接地电阻小于1欧。
控制系统设计
预处理系统的电气控制设有手动及自动两套系统，自动控制系统用于在正常运行情况下，手动控制系统则用于检修和工艺系统调节。
第五章总图设计
总平面布置设计
总平面布置设计原则
（1）平面布置设计按业主方要求及现场实际情况，现场确定的范围进行平面布置和设计。
布置方案为尽可能维持现有状态不变，在现有污泥浓缩池与现有澄清池之间进行布置，尽可能利用现有位置进行合理布置。
确保设备运行稳定，使用寿命延长
（2）平面布置设计应满足污水处理设计工艺要求，一般按工艺流程顺序布置建、构筑物和设备。
（3）设计应美观大方，与污水处理站外其它建筑和景观协调一致。
（4）平面布置设计应有利于设备运输，污水处理系统的运行管理，安全实用。
总平面布置设计
根据“合理布局、流程有序、布置紧凑、尽量少占地、功能分区合理、有利于生产管理”的平面布置原则，结合厂区原有建（构）筑物平面布置、进出水方向、卫生距离、可用空地等多方面因素。
设计经过认真分析、论证后确定了站区平面布置方案，并据此进行总图各专业管线布置。
站区内管线尽量做到短捷，少交叉，少逆行，构筑物之间充分考虑管线布置所需距离以方便施工、检修。
高程布置
高程布置原则
（1）在满足工艺流程设计前提下，尽量利用现有墙体和设施，做到少开挖、少回填及少外运，以减少土建投资。
（2）在布置建（构）筑物时，基础最好全部放在原状土层，避免回填土层，尽量少做或不做人工基础，以保证安全运行和节省投资。
（3）在满足工艺要求的前提下，尽量利用高差使污水、污泥实现自流，减少提升次数，可以节约能源，降低运行费用。
（4）竖向布置在满足最小覆土深度要求的条件下使各种管线埋深尽可能浅；当管线交叉时，原则上压力管道让重力管道，小管道让大管道。
（5）高程布置将电力、自控管沟放在最上层，中层是给水管、小口径污水、污泥压力管，最下层是大口径污水污泥管、站内污水管。
高程布置设计
根据现有预处理站场地实际情况，按工艺设计要求，通过综合水流的平衡确定各个池进出水标高。
结构形式
本方案结构形式，根据项目特点，考虑施工周期和用地，本项目提升泵房、引水渠、格栅、情水池利用原有设施进行改造；其他处理装置采用碳钢或PE。
材质与防腐
本方案结构形式，格栅及智能净水装置、污泥脱水装置、污泥浓缩池采用碳钢防腐材质。
第六章工程投资与运行费用分析
投资估算
序号
设备名称
规格
单位
数量
单价
总价
备注
1
废水调节池
××（含进水格栅，人孔爬梯）
套
1
税费
项
1
2
提升泵
Q=hH=10mN=
台
2
1用1备
3
液位控制仪
0-5m
套
1
4
转子流量计
LZB-40、h
套
1
5
一体化装置
处理能力hQ235-A防腐
座
1
6
机械搅拌机
台
4
7
斜管填料
PP
m3
3
8
斜管填料支架
碳钢防腐
m2
3
9
PH在线监测仪
量程0-14
台
1
10
接触氧化池填料
Ø180×
m3
11
接触氧化池支架
碳钢、角钢
m2
12
曝气盘
150
套
1
13
水解酸化池填料
Ø180×
m3
14
水解酸化池支架
碳钢、角钢
m2
15
石英砂滤料
3-5目石英砂
m3
1
16
PAC加药设备
溶药箱、搅拌器、配电柜、计量泵、底座
套
1
组合件
17
PAM加药设备
溶药箱、搅拌器、配电柜、计量泵、底座
套
1
组合件
18
NaOH加药设备
溶药箱、搅拌器、配电柜、计量泵、底座
套
1
组合件
19
螯合剂加药设备
溶药箱、搅拌器、配电柜、计量泵、底座
套
1
组合件
20
电气控制系统
套
1
21
系统管阀件
套
1
22
电线电缆
批
1
23
仪器仪表
套
1
24
彩钢棚
6m××
m2
30
彩钢
25
安装费
项
1
26
调试费
项
1
27
土建部分
项
1
28
运输吊装费
项
1
29
验收
监测费用
项
1
30
税金
项
1
31
合计
项
1
第七章施工组织及工期安排（暂无）
第八章、环境保护、安全卫生及节能措施
环境保护
在预处理站及与公共建筑之间加强绿化，增加环境自净能力。
进水采用雨、污分流系统和散水系统，分别敷设雨水管道和污水管道，防止因雨、污混合加大后续处理量而影响处理效果。
安全卫生
为了贯彻“安全第一，预防为主”的方针，确保本工程在建设过程及投产运行后均符合职业安全卫生要求。
保障劳动者在劳动过程中的安全与健康，在本设计中严格遵循：
（1）《工业企
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