某铝业含镍废水处理方案设计说明书

某含镍
废水处理工艺设计方案
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xx有限公司
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目录
文档控制 (II)
修改记录 (II)
审查人 (II)
目录 (III)
1、概述 (1)
1.1 项目背景 (1)
1.2 设计单位简介 (1)
2、水质分析 (2)
2.1 水质检测数据 (2)
2.2 原水特征污染物分析 (2)
2.3 处理工艺技术分析 (2)
2.4设计的针对性 (2)
3、设计参数 (4)
3.1 设计依据 (4)
3.2 设计规模 (4)
3.3 设计进出水水质 (4)
3.4 设计处理出水水质 (4)
4、流程及单元工艺设计 (5)
4.1 工艺流程 (5)
4.1.1 工艺流程图 (5)
4.1.2 流程概述 (6)
4.1.3 各阶段出水预期水质 (6)
4.1.4 主要工艺单元描述 (7)
4.2 单元工艺设计 (7)
4.2.1 一级反应处理 (7)
4.2.2 二级反应处理 (8)
4.2.3 污泥处理 (9)
4.2.4 加药系统 (10)
4.2.5 辅助用房 (10)
4.2.6 平面布置 (10)
5、用电、自动控制和仪表 (11)
5.1 用电负荷 (11)
5.2 自动控制及仪表 (12)
6、技术经济指标 (14)
8.1 占地面积 (14)
8.2 基础数据 (14)
8.3 公用工程消耗（a） (14)
8.4 化学药剂消耗（b） (14)
8.5 污泥处置费用（c） (15)
8.6 人员费用（d） (15)
8.7 直接运行总成本（E） (15)
9、技术服务和培训 (16)
9.1 安装 (16)
9.2 系统调试指导 (16)
10、投资 (17)
10.1工艺设备投资 (17)
10.2土建投资 (18)
10.4 工程总投资预算 (18)
11、工期分析 (19)
11.1工期分析 (19)
11.2总工期 (19)
1、概述
1.1 项目背景
xx公司铝型材料加工制造过程中，氧化车间20#封孔槽及17#热纯水洗槽产生含镍的生
产废水，拟对该项废水进行处理。

同时，对已建废水处理系统的污泥脱水系统进行技术改造。

我公司在调研废水基础资料的基础上，编制设计本技术方案。

1.2 设计单位简介
xx公司是在无锡燎源环保机械设备有限公司基础上，历经20年成长发展为集环保技术
研发、技术咨询、工程设计、工程施工、工程安装、环保设备加工制造、调试运
营为一体化的科技公司。

公司一直致力于各行业的环保技术整体性服务。

近20年来，针对纺织、化纤、印染、
化工、食品加工、光伏、医药、电镀等行业的工业废水处理，取得了成熟和深刻的技
术认识和实践经验，为上述行业的发展提供环保服务的同时，为促进行业的健康发展
起到一定的推动作用。

2、水质分析
2.1 水质检测数据
生产废水处理后排放水质指标检测数据单位：mg/L，pH：无
2.2 原水特征污染物分析
原水特征污染物因子分析：
根据业主提供污水污染特征物资料，污水中主要污染特征物因子分析如下：
（1）镍：浓度：4.37-668 mg/L，为高浓度含镍废水。

针对高浓度镍的处理，是该项目设计的重点和难点；
2.3 处理工艺技术分析
针对原水特征污染物因子，处理工艺技术分析和要求：
（1）镍：在碱性条件下，可以生成氢氧化镍沉淀。

对于微量的镍，同步采用重金属扑
集剂与镍离子反应生成鳌合物沉淀：[Ni(en)3]2+。

Ni++OH-=NiOH
（2）化学反应生成的沉淀物，通过“混凝沉淀”，使沉淀物和水分离
关于“混凝沉淀”：
混凝剂/絮凝剂与废水混合后，部分与废水中的有机物发生螯合反应，生成不溶于水
的可沉淀物质，同时通过絮凝作用把微细的沉淀物和原水中的悬浮物通过电性中和、
吸附架桥作用克服分子间的吸引力，凝积成大的颗粒物质，在高分子混凝剂PAM的吸
附、卷扫作用下，形成更大的颗粒物质加速沉淀。

从而起到去除废水中的悬浮物和某
些有机物的作用。

2.4设计的针对性
由于本项目废水中的各污染因子，为敏感性污染因子，本设计针对废水中的污染因子
具有特别的针对性：
（1）化学方法除镍，具有特别的高效和针对性；
（2）结合中金属扑集剂：针对微量的镍的去除，是最为高效和经济的方法；
3、设计参数
3.1 设计依据
（1）建设单位提供的污水水质、水量，以及建设单位要求的废水处理排放标准限值；
（2）设计单位对高难度废水多年的成功设计经验，对水质全面分析以及参考其他国内
外先进技术；
（3）成熟的重金属去除技术应用。

（4）相关法律法规；
（5）《xx有限公司专题会纪要》（宁铝工检专纪生技（2017）4号）
3.2 设计规模
Q：20m³/d，设计时流量：Q h：2m³/h， 12小时连续运行。

3.3 设计进出水水质
综合现有废水处理项目建设完成运行以来的数据资料分析，原水：氧化车间20#封孔槽
及17#热纯水洗槽排水混合后的废水，本项目改造设计参数如下表示：
表3-1 高浓废水设计进水水质表单位：mg/L，pH：无
3.4 设计处理出水水质
设计处理出水水质：具体指标如下表所示：
表3-3 设计出水水质限值表单位：mg/L，pH：无
4、流程及单元工艺设计
4.1 工艺流程
4.1.1 工艺流程图
含镍废水：2.0t/h
工艺流程简图
4.1.2 流程概述
（1）水系统
氧化车间20#封孔槽及17#热纯水洗槽出水排入调节池，提升至ph调节池后，通过pH 计在线控制投加氢氧化钠，生成氢氧化镍沉淀后，再投加投加重金属扑集剂，生成鳌合物沉淀，继续去除残余的镍离子，在混凝反应池通过投加絮凝剂后完成絮凝反应，沉淀物在沉淀池分离。

（2）泥系统
沉淀池污泥在沉淀池污泥区自然压缩沉淀后，由泵直接从沉淀池底部抽吸进入污泥脱水机；
污泥脱水：采用碟螺机压滤，泥饼外运，作为危废处置。

（3）气系统
无。

（4）药系统
系统加药点：
混凝/絮凝反应池；
化学反应系统；
重金属扑集剂；
采用机械隔膜泵泵加药，加药系统和溶药系统集中布置于加药间；
4.1.3 各阶段出水预期水质
氧化车间20#封孔槽及17#热纯水洗槽混合出水：
4.1.4 主要工艺单元描述
A）调节池
氧化车间20#封孔槽及17#热纯水洗槽混合出水，由泵输送至地上式调节池，调节水
量，均匀水质，降低水量、水质的变化对后续处理单元的冲击影响。

B）pH调整池/化学反应池
采用氢氧化钠调整废水pH值：9-10，生成氢氧化镍沉淀；
重金属扑集剂与化学反应后出水中微量的镍离子反应生成鳌合物沉淀；
C）混凝反应池
反应生成的沉淀物通过投加絮凝剂，使沉淀物絮凝形成大直径的颗粒物，便于沉淀分
离；
D）沉淀池
絮凝后的颗粒物质在沉淀池中，利用与水的密度差，在沉淀池实现泥水分离，以达到
去除废水中的沉淀物的目的；
4.2 单元工艺设计
4.2.1 一级反应处理
（1）废水调节池
氧化车间20#封孔槽及17#热纯水洗槽混合出水由泵输送至地上式调节池，调节水量均
化水质；
就近布置于废水处理系统现场；
新建调节池和原水输送系统；
泵提升至pH调节池；
结构：地上式，材料：PP。

有效容积：V>10m3；
设计流量： 20m3/d，Q h：2m³/h
主要设备：
⑴提升泵：自吸式提升泵：Q：2-5m3/h，H：10-15m，N：1.1kw；
数量：2套（1用1备）
⑵玻璃管流量计：DN40；数量：1套；
⑶液位控制器：1套；
（2）pH调整/化学反应池
调节池废水提升至pH调整池，通过在线ph计自动控制计量泵投加氢氧化钠调整pH：9-10，生成氢氧化镍沉淀；
结构：地上式钢结构，环氧沥青漆防腐。

设计流量： 20m3/d
工艺尺寸：1.8x0.5x2.0m；分2格；
反应时间：30min；
主要设备：
⑴机械搅拌器：88r/min，N：0.75kw；
材质：sus304（轴/桨）；数量：2套；
⑵计量加药系统：
机械隔膜计量泵：Q：60L/h，H：0.1MPa，N：0.37kw；
溶药桶（含表面衬塑搅拌器，）：PE，V：1m3；
数量：1套；
⑶在线pH计：数量：1套；
4.2.2 二级反应处理
（1）化学反应池2/絮凝反应池
反应池出水中的镍含量仍然超标，出水排入二级反应；
在反应池2中计量投加重金属扑集剂，与微量的镍离子反应生成鳌合物沉淀，进一步降低镍离子的含量；在絮凝池中投加絮凝剂，完成絮凝反应，形成大颗粒沉淀。

结构：地上式钢结构，环氧沥青漆防腐。

设计流量： 20m3/d
工艺尺寸：1.8x0.5x2.0m；分2格；
反应时间：30min；
主要设备：
（1）机械搅拌器：88r/min，N：0.75kw；
材质：sus304（轴/桨）；数量：1套；
（2）机械搅拌器：66r/min，N：0.75kw；
材质：sus304（轴/桨）；数量：1套；
（3）计量加药系统：
机械隔膜计量泵：Q：60L/h，H：0.1MPa，N：0.37kw；
溶药桶（含表面衬塑搅拌器）：PE，V：1m3；
数量：2套；
（2）沉淀池
絮凝反应后的絮体在沉淀沉淀，沉淀后上清液排放；
结构：地上式钢结构，环氧沥青漆防腐。

设计流量：20m3/d ，Q h：2m³/h
工艺尺寸：2x2x3.6m；
表面负荷：0.65m3/m2.h
沉淀时间：2小时；
4.2.3 污泥处理
（1）污泥池
沉淀池污泥在沉淀池污泥区自然压缩沉淀后直接由泵输送至脱水机；
非含镍废水和含镍废水共用一套污泥脱水系统，产生的污泥独立处置：非含镍废水污泥作为一般固废，含镍废水污泥作为危废处置；
要求：2套污水系统的污泥须独立运行，不允许同时进行污泥脱水；
（2）污泥脱水系统
碟螺机：SC201；
处理能力：绝对干污泥量：20kg/h；
含水污泥进料：3-5m3/h；
建设：将原有带式压滤机拆除，在原址新配置碟螺机；
污泥脱水絮凝剂：与原有污泥脱水系统共用；
主要设备：
⑴碟螺机：SC201：数量：1套；材料：SUS304
⑵泥浆泵：Q：3-5m3/h；H：10-15m，N：1.5kw，3套（2用1备）；
4.2.4 加药系统
本工程所加药剂主要为：PAM、氢氧化钠、重金属扑集剂；采用计量泵计量投加，加药系统统一布置于加药间。

4.2.5 辅助用房
利用现有用房。

4.2.6 平面布置
在满足工艺流程顺畅、简洁、合理前提下，力求布局紧凑，管线短捷，尽量少交叉。

根据本工程环境污水进水方向和处理后尾水排放的方向，合理布置各建、构筑物。

站内自来水及生产用水由厂区管网提供。

站内电讯、电力均接自厂区网络系统。

处理后的尾水自流排放。

在极端严寒条件下，为防冻，设备布置与室内；
总占用面积：10m2；
5、用电、自动控制和仪表
5.1 用电负荷
（1）设计依据
本设计工艺对设备运行的要求。

废水处理工程自动控制要求。

状态监视的要求。

（2）设计范围
本工程电气设计包括污水处理系统低压配电系统及电气控制与照明等设计。

以0.4kW
电缆进入污水处理系统电源进线柜为界。

污水处理站的所有设备均为低压负荷，用电
电压为380/220V。

（3）电气负荷
设无功功率自动集中补偿装置，补偿后功率因素在0.9以上。

表5.1 主要用电设备电耗表
（4）供电电源
污水处理工程用电供电电压为0.4kv。

（5）电缆
本工程电力电缆、控制电缆，视建、构筑物及用电设备的分布情况，采用穿管结合桥架、管沟铺设方式。

（6）照明
室内、室外照明进行统一规划设计。

5.2 自动控制及仪表
系统控制设计原则：实现自动化，减少人工干预和操作管理。

废水处理站可完全实现全自动化运行，亦可根据控制需要，实施人工操作。

为方便操作，分现场操作箱，现场操作站和工程师操作站。

1、现场操作箱，可非常直观地对设备进行启停。

2、控制室操作站，运维人员非常直观地进行操作。

可以监视系统中任何一台设备的状态，并且通过模拟量模块采集的数据，可非常直观地监视到现场的各种信息（水位，流量，pH等）。

3、工程师操作站，主要是监视及操作和参数调整。

通过授权，可以在工程师站上，即可完全掌握现场的运行状况，并且可控制现场设备的运行，调整参数设置和调整。

以下对本方案中的自动化控制系统进行详解：
基于PLC整体控制方案。

整个控制体系分为现场控制的下位机部分，及主要起监控作用的上位机部分。

以下是对本方案上、下位机组成部分及功能具体阐述。

一、下位机
以PLC及其相关组件作为核心，与传感器、设备一起构成了下位机部分。

可设置手动、自动两档运行模式，以触摸屏为人机界面，可以方便的读取现场参数，并能根据需求进行人为操作。

下位机核心部分：①：PLC部分②：传感器
1、PLC部分。

采用西门子PLC，具有强大的通讯与数字处理功能。

2、传感器。

可通过模拟量模块读取，进过PLC进行数据处理，传送至触摸屏及工控机上，进行实时监控。

传感器防护等级：IP67以上，完全适合于恶劣的工作环境。

附：自动运行时监视项目
6、技术经济指标
8.1 占地面积
污水处理占地面积约为10㎡。

8.2 基础数据
本项目费用计算的基础数据是我司根据项目所在地调查结果，相关药剂费用是根据周
边可供选择的供应商调查结果为参考，具体数据如下表所示：
表 8.2.1 费用计算基础数据表
8.3 公用工程消耗（a）
该设计方案计算日常用电量为100.5kwh，电价按0.66元/kwh计。

每天电费：55元/天
电费=55/20=2.75元/m3废水。

8.4 化学药剂消耗（b）
表9.4 生产药剂损耗量及费用表
8.5 污泥处置费用（c）
未计入；。

8.6 人员费用（d）
根据现场运行的实际情况，人力资源配置：生产兼职；
8.7 直接运行总成本（E）
表9.7.1 总成本费用表
9、技术服务和培训
技术服务将在污水处理厂建设现场进行，操作培训将在客户工厂与系统调试启动同时
进行。

技术服务由公司合格的工程师来执行，客户公司需满足一下条件：
1、准备好所有的材料和技术条件
2、所有设备安装到位并经过测试
3、具备所有安装和系统测试的人力条件
9.1 安装
安装指导是指对我司提供的工艺设计施工图要求的土建及设备安装。

9.2 系统调试指导
系统调试指导是指在所有构筑物试水及单机试车结束后，由我司提供的系统联动试车
试运行的指导。

10、投资
10.1工艺设备投资
表10-1 工艺设备投资表
10.2土建投资
设备基础：钢混基础：利用现有场地；
10.4 工程总投资预算
工艺设备投资预算：263500元；
土建投资预算：0元；
总投资预算：263500元。

11、工期分析
11.1工期分析
设计：10天；
土建施工：5天
现场：设备制造和安装：20天
11.2总工期
总工期：35天。