氧化锌矿废水处理方案.docx
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氧化锌矿废水处理方案
氧化锌矿废水处理方案
一、 昆明三清环境污染治理工程有限公司简介
昆明三清环境污染治理工程有限公司成立于1998年6月,公司位于昆明市白龙路白龙小区,有18名职工,高级环保工程师2名、工程师6名、助理工程师6名、管理员2名、财会2名。
公司拥有云南省环保局颁发的云南省环境污染治理丙级资质证书《云环控证字076》。
公司成立至今共完成大小环境污染治理项目近三十余项（业绩表见后），2000年公司研制的无动力定比投药设备获得云南省科技进步二等奖；2002年公司研发的AQS高浓度有机废水治理工艺被云南省环保局评为最佳实用技术；公司近年来积极参预了云南省高原湖泊的治理保护工作、全省环保在线设备的安装调试工作等…。
公司从2个人几千元钱发展为资产近千万的公司，并培养了一支高素质、高技能、高效率的环保专业队伍，业务涉及整个环保领域，对工业废水治理有独到之处。
二、有色金属冶炼及金属加工废水治理工艺简介
有色金属冶炼及金属加工包括铜、铅、锌、铝等有色金属的冶炼及加工。
其废水主要有硫酸厂废水、炉渣水淬废水及湿式洗涤器废水等。
废水中所含的污染物有悬浮物、铜、砷、锌、镉、铅、镍和油脂等。
有色金属冶炼废水通常采用的处理方法有：
（1）石灰中和法。
对酸性含重金属废水通过投加石灰,使废水PH值达到10～11。
重金属在碱性条件下可形成氢氧化物沉淀,从而去除重金属。
（2）硫化物沉淀法。
用硫化钠处理有色金属冶炼工业废水,使废水中的重金属形成硫化物沉淀,出水循环使用。
（3）用吸附共沉法去除砷和硒。
根据国家节能减排之规定：
有色金属冶炼及金属加工废水的最低循环利用率不得低于80﹪之规定。
冶炼厂减少废水排放量提高重复利用率的主要措施是：
（1）采用沉淀法处理洗涤废水，处理后废水回用;
（2）冷却水循环使用;（3）利用余热在厂内对废水进行蒸发处理。
三、设计原则
（1）、按照循环经济指导原则，污、废水尽可能回收利用；
（2）、按照经济实用的原则，尽量降低建筑、安装、运行费用并能达到国家废水排放指标；
四、氧化锌矿业公司简介
五、氧化锌生产工艺流程介绍
六、废水产生情况简介
1、废水产生情况
本项目废水主要包括制酸车间排放的污酸（W1）以及生活污水、锅炉排污水和化验室废水（W2）。
为实现废水的“零排放”目标，本项目设计建设两套污水处理装置分别对制酸车间产生的污酸和其它一般性生产废水及生活污水进行处理，处理后全部回用于生产。
本项目各工序中工艺用水大多含有硫酸以及有毒有害重金属，且有毒有害重金属含量均很高，特别是制酸系统产生的污酸，这些高浓度重金属含量的废水如果排入水体，由于重金属在水中很难降解，其对水体将极其严重的污染。
目前国内对于含酸废水处理方法主要有石灰中和沉淀法、石灰—铁盐法、硫化法等。
几种方法的简要处理工艺及特点如下：
石灰中和沉淀法
石灰乳与含酸废水在中和槽中混合、反应中和后，使污水中的Zn、Cd、As等变为难溶的沉淀物加以分离，可除去废水中大部分有害物质。
但分析表明，仅依靠加大石灰量提高pH值不能使污水中各项重金属都能达标，尤其是镉污染超标严重。
因此，石灰法通常用在含砷及重金属较低的酸性废水处理。
石灰—铁盐法
石灰—铁盐法是利用废水中的铁盐或外加铁盐，与砷絮凝并进一步反应，生成更难溶的焦**铁等盐类，并利用三价铁离子，进行絮凝沉淀，进一步除去镉等重金属。
石灰—铁盐法可根据废水水质调整处理方案。
如先用石灰乳作一级处理，再用石灰—铁盐法二级处理，也可用两级石灰—铁盐法处理。
根据实验，第一级控制pH值至6~7，Fe/As比控制在2~4范围，砷的去除率接近90%，沉降分离效率为96%以上；第二级控制pH值为7~8，而Fe/As比在20~30之间，除砷效率可达95%左右。
石灰—铁盐法沉淀迅速，除砷及重金属效率较高，在硫铁矿制酸废水治理中应用较为普遍。
硫化法
在废水或废酸中加入含硫的盐类，如硫化钠、硫氢化钠、硫代硫酸钠及硫化铁进行处理，与砷、铜及镉进行反应，生成硫化物沉淀，达到除砷和回收重金属的目的。
硫化法是利用硫化物（如Na2S）与硫酸反应，稀释出硫化氢气体，在酸性溶液中，铜、镉等与硫化氢形成难溶的CuS、As2S3沉淀，从溶液中分离出来。
由于金属硫化物的溶度积很低，故可使处理后的出水中重金属离子浓度降到排放标准以下。
硫化法适宜处理含重金属较高的冶炼气制酸废水，由于该法需消
耗硫化物，污水处理的运行成本较高。
另外，反应槽在硫化钠加入时，会生成H2S气体，易造成二次污染。
2、方案选择及设计思路
6.1工艺方案的选择
合理规划、合理布局
为了合理解决污染问题，必须从城市或区域进行全面考虑。
对工厂应实行有计划的布局和迁移，例如在城市的河流上游不宜建立有严重污染的新厂、加强对企业的环境保护工作。
此外，在新建工业区或迁移工厂时，要注意总体安排。
在污水处理工艺方案中，尽力选用新的后处理工艺，将污染减轻或消灭在生产工艺中
采用新工艺、新技术、新线路
例如本工艺中的CAF气浮法，就是一种高效，多用途的气浮方法。
本方案基于上述原则的考虑，决定采用石灰乳中和法的方法，不但能够最大限度减少能耗，还能减少基建投资。
本设计以控制SS量、pH值、COD、BOD、金属离子、浮油等几项指标为目的。
在工艺的选择上，综合效果和造价两方面的考虑，选择沉淀+中和+压滤的工艺。
通过该设计的工艺，预计处理结果能够达到国家《工业水污染物排放标准》中一级排放要求。
从以上分析可以看出，本项目采用石灰乳中和法处理工艺是可行的，目前国内很多湿法炼锌企业都采用此方法处理污酸，效果稳定。
为防止生成H2S气体，造成二次污染，操作中应限制硫化钠投放速度和加入量，并先加石灰，待溶液偏碱性时再投入硫化钠，硫化钠用量不得过量。
（2）一般性生产废水和生活污水
本项目日产工业废水:
1500m3，经处理后80%返回生产使用。
日产中和渣4t/d,含锌15%，将返回出Zn,Cu.
本次设计新建一座二级生化污水处理设施用于处理全厂生活及辅助生产废水，废污水处理能力不小于300m3/d。
类比现有其它企业同种生活污水处理设施的运行效果，出水水质及处理效率见下表。
经处理后的排水水质符合《国家污水综合排放标准》（GB8978-1960）。
处理后全部回用作为炼锌系统焙砂冷却园筒机直接冷却水的补充水。
GB8978-1960《污水综合排放标准》
序号
污染物
最高允许排放浓度mg/L
1
Cl
0.1
2
Zn
2.0（一级标准）
3
Cu
0.5（一级标准）
4
Pb
1.0
5
As
0.5
6
F
10
7
SS（悬浮物）
70（一级标准）
8
PH
6~9
3、设计要求
进水数据[9]
出水设计要求
设计去除率
pH
3~8
6~9
—
SS（mg/L）
430
70
84%
BOD5（mg/L）
344
20
90%
CODcr（mg/L）
450
100
79%
Cu2+（mg/L）
0.8
0.5
39%
油类（mg/L）
75
5
94%
Cr6+（mg/L）
0.2
0.5
—
6.2废水处理工艺流程（见图6-2）
6.3构筑物设计尺寸
（1）、沉沙池
沉沙池是一中预防性的处理构筑物，其功能为从污水中分离比重较大的无机颗粒，用于保护下一级处理机件和管道免受磨损，而且还能使无机颗粒和有机颗粒分别分离，便于分别处理和处置。
1）
污水处理流量
=0.00625m3/d
式中：
K——污水流量变化变化系数，取值1.8;
M——污水日产生量（m3/d）.
2）长度L（m）
式中：
u——最大设计流量时的流速（m/s），
t——最大设计流量时的停留时间（s）
本次设计取，u=0.3m/s,t=40s
=12m
3）
流断面积（m2）A
4）
池总宽度B（m）
式中：
h2——设计有效水深（m），取为0.3m
5）
沉沙斗所需容积（V）（m2）
6）
沉沙池总高度
H=h1+h2+h3=0.5+0.3+0.8=1.6（m）
（2）、调节池
调节池主要用途为，水量调节，贮存盈余，补充短缺，使后续处理设备在运行时间内能够得到均衡的进水量，保证正常工作。
因此，水量调节池在设计上只考虑足够的池容，而不拘形状，也勿须特殊设备，仅需水泵一台。
调节池容积越大，越有利于水质均匀混合。
所以，容积取每日废水量的1.5倍，即450m3。
尺寸为。
（3）、混合池
混合池主要用于混匀生产废水与处理添加剂（石灰乳）。
设计容积按每小时废水产生量与添加剂投放量之和，
=15（m3）
（4）、中和反应池
中和反应池主要用做废水与石灰乳反应容器。
设计有效容积为两小时废水量与添加剂投放量之和.反应池进行酸碱中和反应，生成氢氧化物的沉淀物，反应过程中进行机械搅拌。
有效容积
净尺寸
（5）、斜板沉淀池
1）.参数选取
个数n=2
水力表面负荷q=3m3/（m2.h）
斜板长L=1.2m
斜板倾角θ=60o
斜板厚5mm
2）.工艺尺寸
单池表面积A
单池边长a1
每池斜板个数
斜板高度h3
h3=Lsinθ
=1.04
取斜板上端清水区高度h2=0.5m
取水面超高h1=0.3m
取斜板上端与泥斗之间缓冲层高度h4=1.0m
泥斗斗底为正方形，泥斗底边长a=0.4m，泥斗倾角β=600，泥斗高为h4，则
=1.38（m）
污泥斗总容积V
沉淀池总高度H
H=h1+h2+h3+h4+h5=4.22（m）
3）细部结构
进水口 进水用DN100（外径ф*壁厚=110）硬聚氯乙烯管直接与反应池相连，则进水管中流速u
配水槽
配水槽是由侧面为平行四边形，其余各面为矩形的盒体。
底端开口，其余各面密封。
水流入后下行，由底端开口翻入斜板区。
集水槽
①
采用两侧淹没孔口集水槽集水；
②
集水槽个数N每池塘个；
③
槽中流量qo；
qo=Q/N
=300/（2243600）
=0.00174（m3/s）
考虑池子超载系数为20%，则槽中流量qo为
qo=1.2q
=1.20.00174
=0.002（m3/s）
④
槽中水深H2
槽宽
B=0.9qo0.4
=0.90.0020.4
=0.075（m）
为便于加工,取槽宽B=0.15m
起点槽中水深H1=0.75B=0.750.15=0.1125（m）
终点槽中水深H2=1.25B=1.250.15=0.1875（m）
⑤
槽总高度H。
集水方法为淹没式自由跌落。
淹没水深取0.05m,跌落高度取0.05m,槽超高取0.1m,则集水槽总高度为
H=H2+0.05+0.05+0.2
=0.2+0.05+0.05+0.1
=0.4（m）
⑥
孔眼计算
式中 q0——集水槽流量，m3/s;
μ——流量系数，取0.62；
h——孔口淹没水深，此处为0.05m；
——孔眼总面积，m3；
即
=0.00326
单孔面积0孔眼直径采用d=15mm，则单孔面积为
孔眼个数n
取整为20。
集水槽每边孔眼个数n1
n1=n/2=10
相邻孔眼中心距离S
S=L/（n1+1）=0.136（m）
为加工方便，相邻孔眼间距离取0.140m，靠近两端各留出0.120m。
落水斗
落水斗尺寸为
排水管选用DN50（63）硬聚氯乙烯管。
排泥管
选用DN150（）硬聚氯乙烯管，自动控制排泥阀。
（6）、污泥浓缩池
污泥浓缩池的目的在于缩小污泥体积，减少消化池的容积和加温污泥所需的热量，并在机械脱水中可减少混凝剂投加量与脱水设备的数量。
本次设计将采用重力浓缩池。
浓缩池有效水深为4m，设计面积
式中：
Q0——入流污泥流量（m/h）;
C0——入流污泥浓度（kg/m3）;
A——浓缩池设计面积（m2）;
GL——极限固体通量（kg/m2.h）。
浓缩池为间歇式浓缩池，浓缩时间为10小时。
在浓缩池运行时，先排放出上清液和浓缩污泥，然后再放入污泥。
在浓缩池的不同高度位置安装上清液排出管。
6.4主要设备及造价
序号
设备名称
数量
价格（万元）
1
石灰乳消化器
1
40
2
压式压滤机
3
153
3
中和反应池
1
5
4
斜板沉淀池
1
20
5
浓缩池
1
5
6
过滤器
1
8
7
PH调节器
1
2
8
防腐泵
12
0.512
9
沉沙池
1
3
10
调节池
1
3
11
混合池
1
3
12
搅拌器
1
5
13
电控系统
1
16
14
连接管道
配套
5
项目总投资=机电设备总造价+构筑物总造价+安装费用+税收
=122+44+12.2+8.91=187.11万
6.5项目总造价预算
6.6经济损益分析
1）运行费用
电费=1220.4524=259.20（元/天）
添加剂=3.5400=1400（元/天）
员工工资=（元/天）
运行费用=电费+添加剂用量+员工工资=2059.20（元/天）
2）
源回收价值
节约水量1200吨/天
回收金属锌量吨/天
节约费用=12001.0+0.616000=10800元/天
3）
设备折旧费
设备使用年限
20年
设备折旧费 （元/天）
4）经济效益分析
利润=资源回收价值－设备运行费－设备折旧费=8484.5元/天
5）
成本回收期
成本回收期=1871100/8484.5=221天
考虑其他未预计的费用，计算1年收回投资成本。
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