某磷矿尾矿废水处理方案

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2.2.2、设计思路及方案确定
20世纪70年代以来,国外在限磷、禁磷过程中开发过一些含磷废水 的处理方法,如金属型粒子交换树脂除磷法、变换电极极性的电解除磷 法、生物除磷法等。在工业化应用上,国外比较成熟的技术是生化除磷 法,即通过厌氧—好氧过程除磷,由于该法条件控制苛刻,一次投资费 用太高,限制了它在国内的应用和发展,而含磷废水采用无机或有机高 分子絮凝剂混凝沉淀进行处理,因其投资省,处理费用低的特点,受到 普遍青睐。
关,而PO43-的浓度与溶液的PH值有关,它随PH值的升高而增大,因此, 絮凝沉淀法除磷的关键是PH值的控制。
2.2.2、工艺流程设计
拟采用混凝沉淀+砂滤工艺对该废水进行二级生物处理,达标后排 放。混凝沉淀+砂滤工艺是一种先进、成熟的二级污水处理工艺,去除 有机物及脱氮除磷的效果较好,产生的污泥量较小且稳定性好。整个工 艺运行稳定,管理方便。
经砂滤后的净化水排至回用水池,由于化学沉淀磷要求在高PH值的 条件下进行,所以,在后续处理中要加酸中和,设计在回用水池中加酸 中和,中和后的净化水经回用泵站提升至选矿区进行回用。
在水处理的过程中,斜管沉淀池和砂滤罐会产生一定量的污泥,该 部分污泥在污泥储池中储存,经过污泥脱水机脱水外运,污泥脱水机为 间歇运行。
根粒子在OH-的存在下,与石灰中的钙粒子反应,其主要反应机理为: 2Ca(OH)2→2 Ca2++4OH2Ca2++HPO42-+4OH-→CaHPO4(OH)2↓+2OH4CaHPO4(OH)2+2Ca2++2HPO42-→Ca10(PO4)(OH)2↓+6H2O PO43-能与许多金属离子生成沉淀,沉淀的生成与PO43-的浓度有
1、贯彻国家关于环境保护的基本国策,执行国家规定的相关法 规、规范及标准;
2、在磷矿基地总体规划的指导下,实施废水处理,保护附近流域 水质,改善投资环境; 3、根据地面水环境保护功能区划,合理确定废水处理程度。按照国家
相关法律、法规要求,根据具体情况,选择满足功能要求、占地 少、经济实用的处理工艺;运用高效节能、简便易行、经济实用的 废水处理工艺技术和废水污泥的综合利用技术; 4、在设计中充分考虑二次污染的防治,设备耐腐蚀,噪音低,处理过 程无异味,处理设备采取相应措施,避免影响周围环境; 5、技术成熟,处理效果稳定,保证出水水质达到国家规定的要求;
第二章 废水处理方案设计
2.1 废水水量、水质及排放要求(处理程度) 2.1.1、水量
在磷矿选矿的过程中,由于工艺的不同产生的废水量也不相同,但 是最终尾矿废水及由其他作业过程排出的污水都需处理,以防止污染环 境,便于回收再用,是选矿厂生产系统中不可分割的一个环节。
尾矿库排出的澄清水,一部分通过回水系统返回选矿厂供生产使 用,其余部分排放到下游河道。利用尾矿回水可节省新水耗量,减少环 境污染。排放到下游河道的尾矿水水质应符合工业”废水”排放标准。 选矿厂的尾矿水所含有害物质,来源于选矿过程中加入的浮选药剂、矿 石中的金属元素和可溶性化合物,常见的有氰化物、黄药、黑药、松根 油、酚、煤油、柴油等及铜、铝、砷、锌、汞、磷、铬、镉等离子。当 排放的尾矿水中有害物质含量超过工业“废水”排放标准时,须进行净 化处理。
混凝沉淀+砂滤工艺流程如图所示:
2.2.3、处理工艺流程说明
某地磷矿尾矿废水经收集以后排之调节池,对水质、水量进行调 节,减小后续处理构筑物的水质、水量冲击负荷,调节池内废水的停留 时间一般考虑为6h,考虑到本工程所处地理位置及当地气候条件,设计 停留时间为8h,调节池出水经泵提升至隔板反应槽,在此投加石灰乳调 节废水中的PH值,使之处于磷酸根离子高效结晶PH段,同时在反应池中 投加定量CaCl2和PAM复合混凝剂,污染物和混凝剂充分反应;反应槽出 水在斜管沉淀池中沉淀,在此过程中去除绝大部分絮体;沉淀后出水不 能完全达标,需在沉淀池后增加砂滤罐去除余磷和其他有机类污染物, 进一步改善水质,使之达到国家规定的排放标准。
目前,国内、外污水除磷技术主要归结为生物法、化学法两大类。 生物法如A/0、A2/0、UCT工艺,主要处理低浓度及有机态含磷废水。化 学法主要有混凝沉淀法、结晶法、粒子交换吸附法、电渗析、反渗透等
工艺,主要适用于处理无机态含磷废水。 化学沉淀法是通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉
淀物,再把磷分离出去,同时,在此过程中形成的絮凝体对磷也有吸附 吸附取出作用。常见的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁、石灰与氯化 铁的混和物。
1.4 设计范围
本工程设计处理进水水质为高浓度含磷废水;工程设计范围包括水 处理工艺、土建、设备及安装、给排水、电气等专业;本工程设计范围 为从污水收集进入调节池开始,经过污水系统处理合格后至回用为止。
本工程废水处理选用的主体工艺为混凝沉淀+砂滤的废水处理工 艺,主要设计内容有:
(1)废水处理站主体设计:废水收集系统,废水处理构筑物、工 艺设备、废水排放及回用系统。
某地磷矿在发展的同时,由于选矿工艺及实际条件的原因,在生产 的过程中产生一定量的高浓度含磷废水;在雨期,雨水对尾矿的冲刷也 产生高浓度含磷废水。该部分废水的排水现状为:仅有汇集构筑物,没 有任何处理构筑物,末端依靠天然蒸发及下渗解决,雨天含磷废水直接
流入下游河流。由于下游河流现规划为某地生活用水备用水源,本着保 护环境,造福一方人民的原则,某地磷矿尾矿废水必须经过处理,水质 满足排放(回用)要求后才能排放(回用)。
从含磷废水中除磷的方法有:化学沉淀法、活性污泥法、气浮法、 反渗透法等。其中,气浮法要求调节一定的水压气压,控制上浮速度 等,操作技术难度较大,而且对比重大于1的物质去除率较低;活性污 泥法中,溶解氧的控制、污泥龄以及C/P比值的确定是其技术关键,难 以掌控;反渗透法处理成本较高。
本工程废水主要的污染物为高浓度无机磷,由于有机物浓度较低, 同时从技术经济角度考虑,采用生物处理法处理高浓度含磷废水不具优 势;由于我国水处理专家对絮凝沉淀剂的研究,化学沉淀除磷法已经得 到了很大的发展,且采用化学沉淀法具有占地少、投资小、运行稳定可 靠、运行操作控制简单的特点,对高浓度含磷废水的处理具有较大优 势。本设计考虑采用(混凝沉淀+砂滤)的化学沉淀法处理某地磷矿尾 矿废水。
Qd=200m3/d 平均小时流量:Qh=8.33m3/h
2.1.2、水质
根据实际监测,废水水质成份及含量为:
表1
某地磷矿尾矿废水水质成份表
BOD5(mg/l)
CODcr(mg/l)
SS(mg/l)
TP(mg/l)
NH3N(mg/l)
257
300
320
126
15~25
2.1.3、排放要求
某地磷矿废水处理后考虑回用,根据工业回用水水质标准,确定废 水处理站出水水质标准执行:《污水综合排放标准》(GB8978-
(2)配套设施:包括土建部分、供配电设施、给排水设施、通信 设施、监测化验设施、维修设施和其他辅助设施等。
(3)行政管理和生活福利设施:包括管理中心等。 设计的工作重点是废水处理站主体设计。 本项目建设规模为: 废水平均处理能力为: 200T/d; 该项目的建成,可有效防止某地磷矿尾矿废水对附近水环境污染, 保障某县备用水源的安全可靠,使居民的身体健康得到保障。因此,该 项目的建设不仅具有重要的环境效益,还有着潜在的社会效益。由于企 业对环境的重视和保护,使企业形象得到提升,成为增加吸引内、外资 的动力,为某县及某地磷矿实现可持续发展奠定基础。
同时,尾矿为露天堆放,在雨天时由于雨水的冲刷以及渗漏,也会 产生大量的高浓度含磷废水,该部分污染物浓度超标,需净化处理后排
放或会用。 目前该磷矿尾矿废水晴天日产生量约为150吨/天,雨天雨水冲刷尾
矿的废水收集量约为300吨/天。现要求新建废水处理站一座,对尾矿工 艺废水及雨水冲刷废水进行处理。本工程设计流量按调剂后的出水流量 设计,设计采用连续流处理,设计处理污水量为:
15.《城镇污水处理站附属建筑和附属设备设计标准》
16.《给水排水工程结构设计规范》 17.《给水排水构筑物施工及验收规范》(GBJ141—90) 18.《城市区域环境噪声标准》(GB3096—96) 19.《给排水工程概预算与经济评价手册》 20. 业主提供的相关资料
1.3 设计原则
工业废水治理是水环境治理的重要组成部分和水污染防治的主要手 段,废水处理工艺方案的优化、选择对工程的总投资,运行费用、运行 的稳定性最为关键,因此必须从整体优化的观念出发,结合设计规模、 废水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择切实可行且经济合理的 处理工艺方案。在废水处理工艺方案确定时,将遵循以下原则:
2.2.3、处理工艺的对比
本设计将(混凝沉淀+砂滤)的化学沉淀法与活性污泥法以及气浮 法进行比较,从运行稳定性、运转费用、投资等角度对这几种工艺作了 考察,具体如下:
工艺或技术
气浮法
混凝沉淀+砂滤
COD负荷


COD去除效率
一般

抗冲击负荷能力
一般

投资


抗污泥膨胀性能


产生污泥量


占地面积
1996);同时,考虑回用水系统事故及其它原因导致出水不能回用时, 废水处理站出水只能排入受纳河体,磷矿尾款废水处理后排放的受纳河 流为该县生活用水备用水源,因此磷矿尾矿废水必须处理达标后排放, 执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
2.2 工艺选择 2.2.1、原则及要求
工业废水治理是水污染防治的重要内容,废水处理工艺方案的优 化、选择对工程的总投资,运行费用、运行的稳定性最为关键,因此必 须从整体优化的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实 际条件和要求,选择切实可行且经济合理的处理工艺方案。
在整个水处理系统中,控制系统考虑采用PLC自动控制系统,药剂 的投加可通过PLC控制系统、PH测控系统、电磁阀实现自动控制,操作 管理简单。
2.2.4、主要工艺简介
1、调节池 调节池主要是起均化水质、水量的作用,提高系统对水质、水量的 缓冲能力,防止系统负荷的急剧变化,保证废水处理系统的正常运行。 根据设计污水平均日流量为200m3/d,取调节池容积为12小时的废 水平均流量即100m3,故调节池容积 V=100m3。 从水力角度考虑,为防治污水中悬浮物的沉淀和使水质均匀,在调 节池中设置导流墙和水力推流器,调节池出水经水泵提升至后续处理构 筑物。 提升泵采用两台潜水排污泵,一用一备。 本设计采用专用搅拌设备进行搅拌。 根据调节池的有效容积,搅拌功率一般采用1m3污水4~8W选配搅拌 设备。 本工程搅拌设备的总功率为0.8 Kw。 2. 搅拌反应槽 搅拌反应槽主要是对废水中污染物和混凝剂充分反应,搅拌反应槽 采用机械混合。 搅拌反应槽分四格,第1、2、3格中分别投加Ca(OH)2、PAM。单 格反应时间为8min,1、2格反应槽搅拌机转速为60r/min,第3、4格反 应槽搅拌机转速为20r/min。 本处理段需要加药,故设置溶药加药装置。 3、沉淀池 沉淀池采用升流式异向流斜管沉淀池。 设计流量:按泵后流量,即平均小时流量设计,Q=8.33m3/h
某地磷矿尾矿废水治理工程
方案设计
二零零八年一月
第一章 工程概况
1.1 项目概况
某地磷矿坚持先进的科学发展观、现代企业人文精神以及经营战 略,已经打造了优质、优势的产业平台,正处在新一轮高速发展的历史 机遇期,具备了产业化、现代化、集团化、国际化的基础条件,是社会 各界、海内外客商投资合作的理想选择。
(1986年3月)
7. 《污水处理设施环境保护监督管理办法》
(1989年5月)
8. 《饮用水水源保护区污染防治管理规定》
(1989年11
月)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9. 《中华人民共和国河道管理条例》
(1988年6月)
10.《地表水环境质量标准》
(GHZB1-
1999)
13.《污水综合排放标准》
(GB8978-
1996)
14.《室外排水设计规范》(GBJ14-87)
1.2 设计依据
1. 《中华人民共和国环境保护法》
(1989年12
月)
2. 《中华人民共和国水污染防治法》
(1984年5月)
3. 《中华人民共和国水污染防治法实施细则》 (1989年7月)
4. 《建设项目环境保护管理条例》
(1998年11
月)
5. 《建设项目环境保护设计规范》
(1987年3月)
6. 《污染物排放许可证管理暂行办法》
大(反应器利用率

低)
运行控制
一般
自动化程度高
运行费用
较高
较小
出水水质
较好

设备维修
较复杂
简单
泡沫问题


系统可靠性
较差

2.3工艺设计 2.2.1、工艺简述
废水中的磷主要是以溶解性磷酸二氢锰铁、磷酸二氢锌等无机盐的 形式存在,且大部分有机磷和聚磷酸盐可在处理过程中转换为正磷酸盐 的形式,正磷酸盐可被化学沉淀,因此,利用磷酸盐的沉淀作用可以有 效的去除磷化废水中的磷。在起化学沉淀作用的化学药剂中有铁盐、铝 盐和钙盐(石灰等),而石灰是最廉价的化学药剂,其原理是:磷酸氢
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