电解锰生产废水及生活废水处理工程项目可行性研究报告.doc

15万吨/年电解锰生产废水及生活废水
处理工程项目

可行性研究报告

目 录
第1章 简 介 1
18.1 进水水质及水量 1
18.1 项目建设目标及内容 2
第2章 项目概述 4
2.1 项目名称 4
2.2 编制单位 4
2.3 设计依据、原则和范围 4
第3章 工程规模及处理程度 7
3.1 污水处理厂服务范围 7
3.2 工程规模 7
3.3 处理程度 7
第4章 污水处理厂工艺方案选定 8
4.1 处理厂厂址 8
4.2 工艺方案选择原则 8
4.3 污水处理工艺方案比选 8
4.4 污泥处理与处置 16
4.5 除臭方案选择 17
第5章 工艺设计 19
5.1 工艺流程 19
5.2 单元设计简介 20
5.3 主要工艺单元构筑物设计 25
5.4 污水、污泥计量及监测系统 38
第6章 总图设计 43
6.1 厂区概况 43
6.2 厂区平面布置 43
6.3 厂区竖向布置 43
6.4 厂区道路布置 44
6.5 厂区绿化 44
6.6 厂内给水 44
6.7 厂内排水 44
6.8 运输车辆 45
6.9 总图经济技术指标表 45
第7章 建筑设计 46
7.1 概述 46
7.2 建筑总平面 46
7.3 建筑群体 47
7.4 建筑装修 47
7.5 建、构筑物面积一览表 47
第8章 结构设计 49
8.1 设计依据 49
8.2 地形、地貌 49
8.3 水文地质与场地抗震性 49
8.4 地基与地基处理 50
8.5 技术要求及主要建、构筑物结构形式 50
第9章 电气设计 53
9.1 概述 53
9.2 用电负荷 54
9.3 供配电系统 54
9.4 电气保护 54
9.5 电气控制及操作 55
9.6 电气传动 55
9.7 操作电源 55
9.8 照明、防雷与接地 55
9.9 电缆敷设 56
9.10 消防 56
9.11 电能计量 56
9.12 供配电设备选型 56
9.13 电讯设计 57
第10章 自控设计 58
10.1 仪表设计 58
10.2 自动化控制系统 59
第11章 采暖、通风设计 60
11.1 采暖设计 60
11.2 通风设计 60
第12章 机械设备设计 61
第13章 环境保护、职业卫生、安全及节能 66
13.1 环境保护 66
13.2 安全生产、劳动保护 68
13.3 工业卫生 69
13.4 厂区消防 69
13.5 节能 69
第14章 组织机构、劳动定员、运行管理和工程进度 71
14.1 组织机构 71
14.2 人员配置 71
14.3 运行管理 72
14.4 项目建设进度 72
第15章 投资估算 74
15.1 编制依据 74
15.2 工程投资估算 74
15.3 其他说明 74
15.4 资金筹措 75
15.5 估算汇总表 75
第16章 工程运行分析 78
16.1 生产废水运行费用 78
16.2 生活污水运行费用 81
第17章 工程效益 82
17.1 环境效益 82
17.2 经济效益 83
17.3 社会效益 83
第18章 结论及建议 84
18.1 结论 84
18.2 建议 85

86
电解锰生产及生活废水处理工程可行性研究报告
第1章 简 介
###矿业有限责任公司15万吨/年电解锰生产废水及生活污水处理项目（以下简称为“##矿业电解锰废水处理项目”）位于##矿业花垣冶炼工业园内，规划占地面积约5000平方米。
本项目工程处理规模为工业废水约1000 m3/d，生活废水180 m3/d。处理厂出水全部循环回用，没有回排水。
18.1 进水水质及水量
根据《###矿业有限责任公司花垣县锰冶炼产业整合15万吨/年电解锰生产线项目环境影响报告书》及甲方提供的相关资料，确定其废水的水质、水量如下：
1..1 含锰废水
实际处理水量：800m3/d，每天运行14小时，即57 m3/h，设计流量为70m3/h，实际每天运行11.5小时。
表1-1 含锰废水进水水质
废水指标
总锰(mg/L)
pH
氨氮(mg/L)
Ca2+、Mg2+（mg/L）
含量
3000-4000
6.0~8.0
1000~2000
20-40
1..2 含铬废水
实际处理水量：200m3/d，每天运行14小时，即15m3/h，设计流量为20m3/h，实际每天运行10小时。
表1-2 含铬废水进水水质
废水指标
总锰(mg/L)
pH
氨氮(mg/L)
Cr6+(mg/L)
含量
600
4.0~5.0
1200
5~10
1..3 生活污水
实际处理水量：180 m3/d，每天运行14小时，即13m3/h，设计流量为20m3/h，实际每天运行9小时。

表1-3 生活污水进水水质
废水指标
pH值
COD(mg/L)
BOD(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
含量
6.0~9.0
350
200
35
4.0
1..4 氨氮污水
总量：1000 m3/d（即含铬废水与含锰废水总量），每天运行14小时，即71m3/h，设计流量为100m3/h，实际每天运行10小时。
18.1 项目建设目标及内容
1..1 生产废水出水水质
生产废水处理后出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准的水质指标，具体指标参考表1-4：
表1-4 生产废水处理后水质指标（mg/L）
pH
SS
Cr6+
总铬
总锰
氨氮
6.0~9.0
70
0.5
1.5
2
15

结合本工程的实际情况，通过对多种工艺的技术及经济综合比较，推荐采用高效磁加载分离技术处理含锰污水和含铬废水，采用A/O加MBBR工艺处理生活污，采用膜分离法去氨氮，污泥处理采用污泥浓缩脱水一体化设备。主要经济指标见下表。
表1-5 处理厂主要经济指标一览表
序号
名 称
单位
数 量
备 注
1
厂区占地面积
平方米
5000
预留了二期用地
2
绿化用地面积
平方米
1000

绿地率
％
40

3
总建筑面积
m2
1075

4
全厂定员
人
18

5
工程总投资
万元
3029

7
总成本
万元/年
504

单位处理总成本
元/立方米
10.951

8
经营成本
万元/年
407

生产废水单位处理成本
元/立方米
10.951

生活污水单位处理成本
元/立方米
1.08

9
年耗电量
万度
80.75

生产废水单位水量电耗
度/立方米
2.1

生活废水单位水量电耗
度/立方米
0.56

本次可行性研究工作对项目在技术和经济可行性方面进行了充分的研究和论证，证明此项目的实施是可行的。此项目对电解锰冶炼工业园的可持续发展是必要的，项目建成后将产生良好的社会、经济和环境效益。

第2章 项目概述
2.1 项目名称
15万吨/年电解锰生产废水及生活污水处理项目
2.2 编制单位
工程设计研究院、股份有限公司。
2.3 设计依据、原则和范围
2.3.1 设计依据
1、###矿业有限责任公司提供的有关编制可行性研究报告所需的基础资料。
2、电解金属锰行业准入条件（2008年修订）。
3、国家其它有关标准和规程规范。
2.3.2 设计原则
执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。
结合花垣县已运行的含锰废水处理厂情况，对废水、污泥处理关键部分适当考虑留有缓冲调节余地。
根据技术先进可靠、经济合理的原则进行总体设计和单元构筑物的设计。
在满足施工、安装及维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约占地，扩大绿化面积。
尽量减少污水处理对周围环境的负面影响，选择能减少污泥产量的处理工艺和自动化水平高的泥渣处理设备，防止污泥渣二次污染。尽量减少处理工艺产生的异味。控制噪声强度，减少噪声干扰。
2.3.3 设计范围
本工程的设计范围包括：厂区内的全部污水及污泥处理构筑物、厂区建筑物及附属构筑物、进水管线、道路、厂区内雨污水管线、厂区供水管线、热力管线、厂区内通讯、电力、自控等。
2.3.4 主要规范及标准
1. 《室外排水设计规范》1997年版 （GBJ14－87）
2. 《地表水环境质量标准》 （GB3838－2002）
3. 《污水排入城市下水道水质标准》 （CJ3082－1999）
4. 《污水综合排放标准》 （GB8978-1996）
5. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （CB18918－2002）
6. 《恶臭污染物排放标准》 （CJ14554－93）
7. 《室外给水设计规范》1997年版 （GBJ13－86）
8. 《泵站设计规范》 （GB/T50265－97）
9. 《给水排水管道工程施工及验收规范》 （GB50268－97）
10. 《工业金属管道工程施工及验收规范》 （GB50235－97）
11. 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275－98）
12. 《给水排水工程构筑物结构设计规范》 （GB50069－2002）
13. 《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CEC138:2002）
14. 《建筑给水排水设计规范》 （GB50015－2003）
15. 《建筑结构荷载规范》 （GB50009－2001）
16. 《工业建筑防腐设计规范》 （GB50046－95）
17. 《混凝土结构设计规范》 （GB50010－2002）
18. 《钢结构设计规范》 （GB50017－2003）
19. 《建筑地基基础设计规范》 （GB50007－2002）
20. 《建筑抗震设计规范》 （GB50011－2001）
21. 《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB50068－2001）
22. 《水工混凝土结构设计规范》 （SDJ20－78）
23. 《工业企业设计标准》 （TJ36－79）
24. 《采暖通风和空气调节设计规范》 （GBJ19－87）
25. 《建筑设计防火规范》（2001年版）（GBJ16－87）
26. 《地下工程防水技术规范》 （GB50108－2001）
27. 《建筑电气设计技术规范》 （GBJ10－83）
28. 《供配电系统设计规范》 （GB50052－95）
29. 《10KV及以下变电所设计规范》 （GB50053－94）
30. 《低压配电设计规范》 （GB50054－95）
31. 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 （GB50058－92）
32. 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062－92）
33. 《建筑防雷设计规范》（2000年版）（GB50057－94）
34. 《电力装置技术条件》 （JB2921－81）
35. 《分散型控制系统工程设计规定》 (HG/T20508－92）
36. 《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》(GB2625－81）
37. 《控制室设计规定》 （HG20508－92）
38. 《仪表供电设计规定》 （HG20509－92）
39. 《信号报警、连锁系统设计规定》 （HG20511－92）
40. 《仪表配管、配线设计规定》 （HG20512－92）
41. 《仪表系统接地设计规定》 （HG20513－92）

第3章 工程规模及处理程度
3.1 污水处理厂服务范围
本污水处理厂##矿业电解锰冶炼配套工程，主要用来处理15万吨/年电解锰项目所产生的废水。
3.2 工程规模
根据《花垣县锰冶炼产业整合150kt/a电解金属锰生产线建设项目可行性研究报告》中的冶炼水平衡数据得知，生产废水处理量为1000m3/d，生活污水处理量为180m3/d
3.3 处理程度
本工程要求处理程度达到下表要求：
表3-1 处理程度一览表
水质
类别
Mn2+
Cr6+
SS
TN
PH
进水水质
3500
600
250
1200
4
出水水质
2
1.5
30
15
6~9
处理程度（％）
99.9
99.75
88
98.75

第4章 污水处理厂工艺方案选定
4.1 处理厂厂址
规划电解锰废水处理设施位于##矿业花垣冶炼工业园内。该厂址有以下优点：远离居民区；靠近渣场和渗沥液收集池；符合##矿业电解锰工业园区域整体规划要求，等等。
4.2 工艺方案选择原则
在废水处理工艺选择时一般考虑以下几方面内容：工艺能否达到各项出水指标的要求；工艺是否可靠；工艺方案造价的高低；运行管理是否方便；运行成本的高低；现场条件是否允许，等等。
根据出水水质要求，本工程处理工艺主要以去除污水中的悬浮固体（SS）及总锰、总铬、NH4+-N等重金属污染物为目的。目前，国内城市污水处理厂大多采用化学沉淀污水处理工艺，这类工艺工程实际使用历史最长、应用最为广泛、可靠度高、运行费用低、运行管理经验最为丰富，但是对出水难以达到设计要求。
因此，分析进厂污水水质及出水标准对污水处理厂可采用何种处理工艺、工艺选择及工艺确定有着重要意义。
4.3 污水处理工艺方案比选
4.3.1 处理工艺分析
在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。所建的工艺流程方案选择需考虑以下几点因素：
1.负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高；
2.要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本；
3.污水厂平面布置会受实际情况限制，平面布置应因地制宜，变弊为利；
4.能够在雨季保证受污染雨水不会漫出收集池，并能及时处理掉；
4.3.2 含锰废水处理工艺
水中锰的危害已引起人们的普遍重视，然而Mn2+在中性条件下的氧化速率很慢，难以被溶解氧氧化为二氧化锰。一般来说，在pH值>7.0时，地下水中的Fe2+的氧化速率已较快，相同的pH值条件下，Mn2+的氧化要比Fe2+慢得多，因而水中锰的去除比铁要困难得多。在pH值>9.0时，Mn2+的氧化速率才明显加快，溶解氧才能迅速地将Mn2+氧化成MnO2析出，因而最初常通过投加碱性物质提高水的pH值或投加强氧化剂等加快Mn2+氧化速率的化学方法除锰。

常见的有以下几种除锰方法：
（1）碱化除锰法： 最初采用的除锰方法是将石灰、NaOH等碱性物质投加到含锰废水中，把待处理水的pH值提高到9.5以上，Mn2+在溶解氧的作用下迅速地氧化为MnO2析出，从而达到除锰的目的。
（2）强氧化剂除锰法： 采用氧化能力较强的氧化剂是欧洲和美国普遍使用的除锰方法。一般常选用高锰酸钾、二氧化氯和氯气等强氧化剂。
将高锰酸钾投加到含有Mn2+的水中可直接将Mn2+氧化为MnO2，而高锰酸钾本身则还原为MnO2，生成的MnO2经混凝沉淀过滤去除。氯氧化法与高锰酸钾氧化法类似，但氯的氧化能力没有高锰酸钾强，所以实际应用中常采用MnO2覆盖滤料与自由氯氧化相结合的除锰方法，称为氯连续再生接触过滤除锰法。
（3）接触氧化除锰法： 20世纪70年代，在接触氧化除铁的基础上发展了天然锰砂接触氧化除锰工艺。天然锰砂接触氧化除锰工艺较为简单，原水经简单曝气后直接进入滤池，水中的Mn2+被锰砂吸附氧化去除，无需投加化学药剂，管理方便，处理效果稳定，随着对接触氧化除锰规律的进一步认识，发现对水中Mn2+起吸附氧化作用的是滤料表面黑色的“锰质活性滤膜”，而不是锰砂本身，待滤水进入滤层后，水中的Mn2+被“锰质活性滤膜”吸附，在滤膜的催化作用下，溶解氧把Mn2+氧化为MnO2，并沉淀在滤料表面，使滤膜不断更新。“锰质活性滤膜”的形成需要较长的时间，一旦滤料表面形成了活性滤膜，就具备了稳定的除氯能力，并且不受滤料的影响，滤料的种类不同，活性滤膜的成熟时间长短不同。一般而言，锰砂滤料的成熟时间较短，石英砂的成熟时间较长。
（4）生物除锰法：人们很早就认识到微生物对铁锰的氧化作用，但是把微生物引入到地下水除锰领域的历史并不长。生物法除铁、除锰作为一种新的工艺也开始在一些国家研究推广，如法国、德国、保加利亚等国家都有应用，均取得良好效果。

4.3.3 含铬废水处理工艺
① 还原沉淀法
化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂将废水中六价铬还原成三价铬离子，加碱调整pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去。这种方法设备投资和运行费用低，主要用于间歇处理。

常用处理工艺为在第一反应池中先将废水用硫酸调pH值至2～3，再加入还原剂，在下一个反应池中用NaOH或Ca(OH)2调pH值至7～8，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝剂，使Cr(OH)3沉淀除去。改良的工艺为在第一反应池中直接投加硫酸亚铁，用NaOH或Ca(OH)2调pH值至7～8，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝剂，使Cr(OH)3沉淀除去。使用该技术后，含铬废水日处理量为1000M3，废水中铬含量为10mg/l。该技术适用于含铬工业废水处理。
② 电解法沉淀过滤
1.工艺流程概况
含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池，均衡水量水质， 然后由泵提升至电解槽电解，在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子， 在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子， 同时由于阴极板上析出氢气， 使废水pH 值逐步上升， 最后呈中性。此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出，电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下) 两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料： 木炭、焦炭、炉渣；二级过滤池内有填料： 无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附， 出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。
该处理技术虽然运行可靠， 操作简单， 但应注意几个方面： a) 需要定期更换极板； b) 在一定的酸性介质中，氢氧化铬有被重新溶解的可能； c) 沉淀过滤池内的填料必须定期处理， 焚烧彻底， 否则会引起二次污染。由此可见， 对处理设施加强管理非常重要。
③ 膜分离法
膜分离法以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性透过膜，以达到分离、除去有害组分的目的。目前，工业上应用的较为成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜。别的方法如膜生物反应器、微滤等尚处于基础理论研究阶段，尚未进行工业应用。电渗析法是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从而使废水得到净化。反渗透法是在一定的外加压力下，通过溶剂的扩散，从而实现分离。超滤法也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。液膜包括无载体液膜、有载体液膜、含浸型液膜等。液膜分散于电镀废水时，流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子，然后在液膜内扩散，在膜内界面上解络，重金属离子进入膜内相得到富集，流动载体返回膜外相界面，如此过程不断进行，废水得到净化。膜分离法的优点：能量转化率高，装置简单，操作容易,易控制、分离效率高。但投资大，运行费用高，薄膜的寿命短。主要用于回收附加值高的物质，如金等。
④ 生物法
生物法治理含铬废水，国内外都是近年来开始的。生物法是治理电镀废水的高新生物技术，适用于大、中、小型电镀厂的废水处理，具有重大的实用价值，易于推广。国内外对SBR菌(硫酸盐还原菌)、SR系列复合功能菌、SR复合能菌、脱硫孤菌、脱色杆菌、生枝动胶菌、酵母菌、含糊假单胞菌、荧光假单胞菌、乳链球菌、阴沟肠杆菌、铬酸盐还原菌等进行研究，从过去的单一菌种到现在多菌种的联合使用，使废水的处理从此走向清洁、无污染的处理道路。将电镀废水与其它工业废弃物及人类粪便一起混合，用石灰作为凝结剂，然后进行化学—凝结—沉积处理。研究表明，与活性的淤泥混合的生物处理方法,能除去Cr3+和Cr6+，NO3氧化成NO3-。已用于埃及轻型车辆公司的含铬废水的处理。
生物法处理含铬废水技术，是依靠人工培养的功能菌，它具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对PH值的缓冲作用。该法操作简单，设备安全可靠，排放水用于培菌及其它使用；并且污泥量少，污泥中金属回收利用；实现了清洁生产、无污水和废渣排放。投资少，能耗低，运行费用少。
表4-1 几种常见的重金属废水处理方法
类型
优点
缺点
适用条件
化学沉淀法
(1)工艺设备简单
(2)成本低廉
(1)沉淀缓慢，处理难达到要求；
(2)污泥处理不当容易造成二次污染。
(3)占地面积大
重金属成分简单且出水水质要求不高的工业废水处理
絮凝共沉淀法
(1)运行稳定,操作简单；
(2)耐冲击负荷能力强；
(1)处理难达到要求
(2)污泥处理不当容易造成二次污染。
水质要求不高的工业废水处理
电解法
(1)能处理高浓度重金属废水
(2)处理效果稳定快速
(3)污泥产率低，可回收贵重金属。
(1)不适合处理重金属浓度低的废水
(3)出水水质差
高浓度重金属废水处理

膜分离法
(1)出水水质好；
(2)可回收重金属；
(3)占地面积小
(4)不产生废渣

(1) 膜污染严重；
(2) 维护管理麻烦。

适用于处理重金属成分复杂的污水

生物法
(1)综合处理能力强
(2)处理方法简单适用，污泥量少
(3)处理过程控制简单
(1)功能菌反应效率有待提高；
(2)功能菌繁殖速度较慢；
(3)处理水难以回用。

应用少
4.3.4 氨氮废水处理工艺
1. 吹脱法
在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法，一般认为吹脱与温度、PH、气液比有关。
2. 沸石脱氨法
利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮的目的。应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。
3.膜分离技术
利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。例如：气水分离膜脱除氨氮。氨氮在水中存在着离解平衡，随着PH升高，氨在水中NH3形态比例升高，在一定温度和压力下，NH3的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡移动的原理。在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持“假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。遵从这一原理进行了如下设计理念在膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度T1>20℃，PH1>9，P1>P2保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH4+，就变为氨分子NH3，并经原料液侧介面扩散至膜表面，在膜表面分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。
4.MAP沉淀法
主要是利用以下化学反应：Mg2++NH4++PO43--=MgNH4PO4
理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg2 + ][NH4+][PO43-]>2.5×10-13时可生成磷酸铵镁（MAP），除去废水中的氨氮。
5.化学氧化法
利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。折点加氯是利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨，这种方法还可以起到杀菌作用，但是产生的余氯会对鱼类有影响，故必须附设除余氯设施。
4.3.5 加载混凝磁分离技术
    加载混凝磁分离技术是通过在化学絮凝反应的过程中投加高效可回收的磁粉，提高混凝絮体的比重，从而大大提高污泥沉降速度和出水效果，同时减小了占地面积。
技术特点： 沉降速度20m/h~40m/h，出水TP<0.1mg/L，浊度<1NTU，SS<5mg/L，COD、BOD去除率高。 
4.3.5.1 工艺流程图

系统在混合池中投加磁加载物和助凝剂进行活性污泥磁粉加载，之后进入澄清池进行高效的固液分离 。
4.3.5.2 技术优点
系统可高效去除可沉降颗粒物和其他水体污染物质，其系统可靠、高效、简易并且紧凑，是高成效、低成本处理工业废水和市政污水的一种工艺。高效加载磁分离技术通过向水中投加磁粉提高絮体的比重，从而有效增加沉降速度，加大了澄清池的表面负荷，缩短了有效停留时间，减小了整个处理工艺的占地面积，同时也节省了设置成本。其出水效果良好，对于SS，TP，COD、BOD等都有较好的去除效果。高效加载磁分离技术有以下优点：
1、出水效果好，TP可稳定维持在0.5mg/L以下，最低可达TP<0.1mg/L。另外还高效去除其他污染物质，如重金属、SS、COD、BOD，浊度等。
2、占地面积小，由于高速的沉降性，使磁分离系统的表面负荷可以取到20m3/m2*h以上，比常规污水处理设施的占地面积缩小10-20倍。
3、耐冲击负荷，由于污泥沉降的稳定性，可有效抗水力冲击负荷。
4、污泥浓度高，由于磁粉的比重压缩，使污泥的含水率比常规污泥大大降低，从而提高污泥的浓度，起到预浓缩的作用。
5、运行成本低，通过对药剂的优化使运行成本明显降低。并且通过回流系统，利用污泥的反应和未反应剩余药剂的作用，充分利用药剂，使药剂量明显降低。减少运行费用。
6、投资组建方便，由于整体停留时间短，所以整体设备体积小，占地小；另外，集成化程度很高，可作为移动式或模块化，在生产基地进行加工，现场组装方便，减少现场施工量和启用大型建设机械和动火。
7、运行自动化程度高，可根据客户需求进行自动化设计，实现无人状态下连续稳定运行。
4.3.5.3 出水效果
（1）COD<50mg/L
（2）BOD<10mg/L
（3）SS<5mg/L
（4）TP<0.1mg/L
（5）浊度<1NTU

4.3.6 方案确定
从以上比较可以看出，从工艺技术先进性、运行可靠性、运行成本多方面综合考虑，以及结合同类项目的运行实例，确定选用高效磁加载分离技术作为去除锰、铬等重金属离子的核心技术，选用膜分离法作为去除氨氮的核心技术，选用A/O-MBBR作为生活废水的主要技术。
4.4 污泥处理与处置
4.4.1 污泥处理
通常，工业废水化学泥渣处理工艺为：剩余泥渣→浓缩→→脱水→泥饼处置，本工程处理规模较小，产生的剩余污泥量不大，采用机械浓缩脱水一体化机械对污泥进行减量化处理，比较简便、实用。
废水处理的污泥浓缩、脱水设备方面，可提供选择的类型主要有带式浓缩、脱水一体机和板框浓缩、脱水一体机。以上两种类型的浓缩脱水设备在国内已均有采用，现就两种机械设备的性能及重要技术指标进行分析比较如表4-2。
表4-2 两种机械脱水设备性能分析表
类型
性能
带式浓缩、脱水一体机
板框脱水一体机
设备尺寸
体积较大，占地大
体积小、占地小
转速
运行速度低、噪音小
噪音很小
运行环境
气味较大，对周围环境影响大
气味较小，对周围环境影响小
操作管理
滤布使用寿命为3-6个月，定期更换，检修方便
需专人维护，操作复杂
电耗
一般
较高
药耗
1.5～5Kg/t.DS
1.0～5Kg/t.DS
水耗
25m3/h，连续冲洗
很少
设备价格
较低
较高
效果
含固率为20%
含固率为22%～25%

为降低锰渣和铬渣含水率，减轻渣场负荷，节约用水，及同行经验选用板框浓缩脱水一体机。
4.4.2 污泥处置
经脱水后的泥渣须进行处置，工业泥渣处置的目的是减量化、无害化和资源化。污泥处置的方式国内通常有以下几种：
安全填埋
回收利用
根据##矿业电解锰花垣冶炼工业园特点，园区内有一锰渣和铬渣处置场，所以本工程废水处理产生的含锰和含铬泥渣直接运至处置场进行填埋
4.5 除臭方案选择
4.5.1 除臭方法
目前主要除臭方法有：离子法、化学法、生物法。
化学除臭法：利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应，生成新的无臭物质以达到脱臭的目的；因臭气成分的不同需要选择相应的化学药剂。主要方法有：空气氧化法、化学氧化法、洗涤－吸附法（湿式吸收氧化法）、吸附氧化法等。
生物除臭法：利用微生物将臭味气体中的有机污染物降解或转化为无害或低害类物质的过程。主要方法有：生物过滤法、土壤法、填充塔式生物除臭法等。
离子除臭法：空气在通过高能离子发生装置时，氧气分子受到经过发生装置发射出的高能量电子碰撞而形成分别带有正、负电荷的氧离子。这些正、负氧离子具有较强的活动性，在一系列反应后，将含C、H、S元素的化合物最终形成小分子化合物CO2、H2O、SO2，无二次污染物产生；并且还能有效的破坏空气中细菌的生存环境，降低室内空气中的细菌浓度；离子在与空气中微小固体颗粒碰撞后，使颗粒荷电并产生凝聚效应，使得传统过滤方式不能捕捉的且对人体有害的微小颗粒变成可以捕集或靠自身重力而沉降下来，达到净化空气的目的。采用高能离子发生装置，借助通风管路系统向散发臭气的空间送入可控制浓度的正、负氧离子空气，用离子空气“罩住”污染源表面（如污水池等），使离子在极短的时间内与有害气体分子发生反应，扼制其扩散并降低其浓度，保证现场的操作人员在良好的环境中工作，并且还能对仪器仪表起到减少锈蚀、延长使用寿命的作用。
4.5.2 除臭方法比选
（1）化学法
为达到最佳的除臭效果，化学法通常与其它方法组合使用，例如常配活性炭吸附塔于其后。
由于化学试剂对恶臭气体的去除有其局限性，若要大范围去除多种化学成分的气体，就要使用多种化学药品；并且随着化学反应的增多，生成了许多中间化合物，不可避免的对环境造成二次污染和能耗增加。
化学除臭方法是通过风道，将污染源的臭气引出，经过一系列装置，与其化学试剂发生反应，使气体达标排放；但对室内空气环境无改善作用；并且对除臭装置、管道及水处理设备，都有不同程度的腐蚀性。
系统连贯性较强，需要连续性运行较长时间；自动化要求较高；由于需要连续使用气体输送设备和化学药剂，费用取决于化学药品的消耗量，因此运行成本相对较高。
一次性投资较大，一旦系统建成，不易调整；投资灵活性教差；系统中管道投资较大；维修费用较高；新建项目需考虑占地及动力、办公设施的预留。
系统安装周期长；调试复杂。
（2）生物法
通过气体输送系统，将污染源臭气引出，并且臭气经过生物载体时进行除臭处理。有成熟的运转经验，效果稳定。对外部环境污染较小，基本上无二次污染物产生，系统运行连贯性强。投资较低；臭气通过载体时有较大的阻力，动力消耗较大，臭气对气体输送设备及风道有一定的腐蚀作用。系统安装调试周期较长。需不断定期更换滤料。
（3）离子法
技术较先进。系统独立，安装、调试简单、方便、周期短。系统维护费用少。对应单体设备体积小、重量轻，安装无特殊要求。管路系统少；国内已有一些应用。但全套设备需要进口，投资略高。
经上述比较，由于臭气产生量少，离子除臭投资较小，维护简单，故本工程推荐采用化学法。

第5章 工艺设计
5.1 工艺流程
5.1.1 含锰废水处理工艺
含锰废水经过调节池调节水质、水量后，通过提升泵提升至二级磁加载混凝系统，两级磁加载混凝系统之间设置曝气池I，在调整pH值的同时投加PAM（阴离子型、分子量为1000万）助凝剂去除废水中的大部分锰离子。经沉淀池泥水分离后，上清液自流进入曝气池II，沉淀池污泥经污泥泵提升至污泥浓缩池，通过压滤机进行脱水处理，泥饼外运另行处理，滤液回流至调节池循环处理。废水在曝气池充氧后，水体中的铁、锰离子分别被两级锰砂过滤器去除。锰砂过滤器的出水经过保安过滤器深层过滤后进入中间水箱。锰砂过滤器反洗用水均来自中间水箱，反洗排水回流至含铬废水调节池。中间水箱出水经高效膜系统给水泵提升依次经过板式换热器、两级高效膜除氨氮系统去除氨氮后进入二级高效膜系统水箱，通过达标水提升泵提升后回用于厂区的各个用水点，两级高效膜除氨氮系统产生的浓水含有的一定量氨可替代生产过程中投加的部分液氨，降低了生产成本。压滤机脱水后的泥渣分别设置防雨堆渣场（位于位于压滤机房下方）及渗滤液收集装置，渗滤液导流至各自废水调节池。
5.1.2 含铬废水处理工艺
含铬废水经过调节池调节水质、水量后，通过提升泵提升至还原反应池，在还原反应池中投加硫酸及硫酸亚铁，通过还原反应使废水中的有毒六价铬转化成无毒三价铬离子，还原反应池的出水自流进入二级磁加载混凝系统，在调整PH值的同时投加PAM（阴离子型、分子量为1000万）助凝剂去除废水中的大部分铬、锰离子。磁加载混凝系统出水与初步净化后的含锰废水一起进入后续深度处理单元进行处理。
5.1.3 生活污水处理工艺
化粪池出水及其它生活污水自流进入污水处理站的格栅井，经过两级人工格栅进行较大漂浮物的固液分离，格栅井出水自流进入调节池，进行水质、水量的调节，然后通过提升泵提升进入厌/缺氧池，池内溶解氧控制在0.5mg/L以下，与沉淀池的回流污泥进行混合，反硝化菌等厌氧菌利用污水中的有机碳将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来，完成反硝化过程，厌/缺氧池出水进入MBBR池进行好氧处理。污水在MBBR池内进一步生物降解，从而达到净化的目的。
MBBR池出水进入斜管沉淀池进行固液分离，然后经过二氧化氯消毒后达标排放。系统产生的剩余污泥经过污泥浓缩池浓缩后通过螺杆泵提升至厢式压滤机进行泥水分离，压滤液回流至调节池，泥饼外运另行处理。
5.2 单元设计简介
5.2.1 高效加载磁分离技术
本工程采用两级高效加载磁分离技术，即经过一级处理后的出水再进入二级处理，这样不仅有效保障了出水的总铬和总锰值，另外还大大节省了药剂，从而也减少了污泥量，减轻了后续污泥处理的负荷。
5.2.2 锰砂过滤器
机械过滤器是用于净水类设备的前期处理设备，主要作用是去除水中的悬浮物质、固体颗粒的预处理。其材料采用多种材质，如：PE、钢衬胶、钢喷塑及钢环氧防腐、不锈钢等。根据滤料介质有所不同，用途与作用也各有区别，一般有石英砂、活性碳、锰砂、无烟煤等。滤料选用石英砂又叫做石英砂过滤器，滤料选用无烟煤称为无烟煤过滤器，滤料选用锰砂（除铁、锰）称为锰砂过滤器，滤料选用活性炭则成为活性炭过滤器。也可以组合使用。
（一）锰砂过滤器
锰砂过滤器的主要功能是清除悬浮物、杂质、有机物，降低水的混浊度，吸附、去除水中的色素、余氯胶体及铁、锰离子等。
铁锰含量过高的水一般都利用在催化剂（如锰砂）的作用下将溶解状态的二价铁或二价锰分别氧化成不溶解的三价铁或四价锰的化合物，利用锰砂过滤器的反冲洗功能达到去除净化的目的。
4Fe2++O2+10H2O→4Fe(OH)3 +8H+
2Mn2++O2+2H2O→2MnO2+4H+
用于除铁除锰的天然锰砂，其锰的形态应以氧化锰为主。含锰量（以MnO2计）不应小于35%的天然锰砂滤料，既可用于水体除铁，又可用于水体除锰；含锰量为20%～30%的天然锰砂滤料，只宜用于水体除铁；含锰量小于20%的锰矿砂则不宜采用；宜优先采用经过科学试验或生产使用证明能获得良好除铁和除锰效果的天然锰砂品