鋰電池新材料生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計

李莉 宋海云

摘 要：采用反應(yīng)、壓濾、混凝沉淀、升流式厭氧污泥床、接觸氧化組合工藝處理鋰電池廢水，并進(jìn)行了廢水處理系統(tǒng)工程設(shè)計。出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）三級排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝可實現(xiàn)對廢水中SO42-、Fe2+、PO43-去除，對難降解、溶解性有機(jī)污染物及特征污染物的有效去除，滿足廢水的達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：鋰電池廢水；SO42-、Fe2+、PO43-離子；污染物；達(dá)標(biāo)

1 廢水水質(zhì)水量

江蘇某鋰電池新材料有限公司主要從事鋰離子電池正極材料研發(fā)生產(chǎn)，其污水來源主要為生產(chǎn)過程產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水及地面、設(shè)備沖洗水。該公司生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后外排至園區(qū)污水廠，根據(jù)有關(guān)要求，廢水經(jīng)處理后外排水質(zhì)應(yīng)符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表1中三級標(biāo)準(zhǔn)。具體設(shè)計處理進(jìn)水考核指標(biāo)如下表：

2 廢水特性和處理流程

2.1 廢水特性

根據(jù)該公司所提供的廢水及前期調(diào)研資料可知，該生產(chǎn)廢水具有水量大、CODcr高，硫酸鹽濃度高等特點，因此擬采用物化預(yù)處理先去除SO42-、Fe2+、 PO43-，再通過生化處理削減CODcr的污水處理工藝。

2.1.1生產(chǎn)廢水預(yù)處理

根據(jù)生產(chǎn)廢水中SO42-、Fe2+、 PO43-含量高的特性，對水樣的反復(fù)試驗結(jié)果，本設(shè)計對生產(chǎn)廢水進(jìn)行針對性的預(yù)處理，采用以反應(yīng)+壓濾+混凝沉淀為主的預(yù)處理工藝。

污水首先經(jīng)過格柵過濾，去除污水中飄浮物，以免堵塞水泵。污水然后在調(diào)節(jié)池中聚集。

調(diào)節(jié)池可對污水進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和均勻水質(zhì)，減少對核心處理工藝的沖擊，調(diào)節(jié)池中設(shè)置穿孔曝氣管進(jìn)行預(yù)曝攪拌。調(diào)節(jié)池中平均水力停留時間為12.0h，出水提升至反應(yīng)池。

反應(yīng)池可去除廢水中的硫酸根、磷酸根、鐵離子，降低生化處理的抑制作用。通過投加石灰溶液與上述離子反應(yīng)形成沉淀，同時利用形成的沉淀物網(wǎng)捕水中一部分呈懸浮狀態(tài)的污染物，使污染物濃度得以一定程度的降低，降低后繼生化處理工藝的負(fù)荷。反應(yīng)池平均停留時間為1.0h，反應(yīng)池內(nèi)的泥水混合物經(jīng)泵提升至壓濾機(jī)進(jìn)行泥水分離。

壓濾機(jī)可進(jìn)行泥水分離。由于該廢水投加石灰后，泥水無法通過自然沉淀得以分離，故采用壓濾機(jī)強(qiáng)行固液分離，泥渣外運(yùn)集中處理，濾出水自流進(jìn)入曝氣反應(yīng)池。

2.1.2綜合廢水生物處理

經(jīng)預(yù)處理的工業(yè)污水和生活污水在集水池中混合，集水池可對生化系統(tǒng)進(jìn)行配水，使各項水質(zhì)在進(jìn)生化系統(tǒng)處理的水質(zhì)范圍之內(nèi)，以確保生化系統(tǒng)有序有效的運(yùn)行?；炷恋沓爻鏊畃H值仍超過了生化處理微生物所能承受的范圍，需進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，在集水池內(nèi)設(shè)置pH調(diào)節(jié)區(qū)，加酸調(diào)節(jié)pH值在6-9范圍內(nèi)，集水池平均停留時間為2.5h，出水提升至UASB池。

UASB池利用厭氧微生物降解廢水中大部分有機(jī)污染物，并將好氧微生物難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子有機(jī)物，提高污水的可生化性能，為接觸氧化池提供較好的水質(zhì)條件，提高處理效率。同時厭氧微生物硫化菌能夠?qū)⑶岸晤A(yù)處理出水中殘留的鐵離子、硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫化鐵沉淀，進(jìn)一步降低后繼好氧處理的抑制作用。為保證UASB池處理效果，當(dāng)進(jìn)入UASB池中CODcr濃度超過10000mg/l時，將UASB池出水部分回流至集水池進(jìn)行稀釋，UASB池平均水力停留時間為72.0h，出水自流進(jìn)入接觸氧化池。

3 工藝設(shè)計與主要構(gòu)筑物

1）調(diào)節(jié)池，1座，有效水深取3.5m，有效容積500m3，HRT為12h。

2）反應(yīng)池，與調(diào)節(jié)池合建。反應(yīng)池分為兩格，一個為反應(yīng)區(qū)，一格為混合區(qū)，總停留時間選取1.0h。設(shè)置機(jī)械攪拌，使藥劑與污水充分混合，設(shè)置溶藥與投藥系統(tǒng)投加石灰。

3）曝氣反應(yīng)池，1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與調(diào)節(jié)池合建。曝氣反應(yīng)池內(nèi)采用穿孔空氣管攪拌，使空氣中CO2參與反應(yīng)，曝氣反應(yīng)池總停留時間為3.0h，設(shè)置3臺65GW25-15-2.2型污水提升泵，2用1備。

4）混凝沉淀池，1座，選取表面負(fù)荷0.77m3/（m2.h），沉淀分離時間選取3.0h。沉淀水深取2.40m，保護(hù)高度取0.3m，緩沖區(qū)高度取0.8m，污泥區(qū)深度取1.5m，沉淀池總深度為5.0m。

5）UASB反應(yīng)池，1座，平均停留時間72.0h，有效容積3000m3，容積負(fù)荷6.75kgCOD/（m3.d）。UASB池出水自流進(jìn)入接觸氧化池。

6）中沉池，采用豎流式沉淀池。選取表面負(fù)荷0.82m3/（m2.h），沉淀分離時間選取3.6h。

7）接觸氧化池，1座，平均停留時間30.0h，有效容積1260m3，容積負(fù)荷1.39kgCOD/（m3.d）。

8）二沉池，1座，采用平流式沉淀池。選取表面負(fù)荷0.65m3/（m2.h），沉淀分離時間選取4.0h。

9）污泥濃縮池，2座，有效容積140m3，儲泥時間17h。

10）壓濾機(jī)房，建1座12.5×14.0m壓濾機(jī)房，彩鋼雨棚。

11）加藥系統(tǒng)，包括溶藥系統(tǒng)、投藥系統(tǒng)與回調(diào)PH系統(tǒng)，溶解固體石灰。

4 實際運(yùn)行效果

本工程在江蘇某鋰電池新材料有限公司得到順利實施，該廠廢水經(jīng)過處理后出水符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的相關(guān)要求，污水處理站出水COD≤500mg/L、BOD5-≤300mg/L、pH 6.0-9.0、SS≤400mg/L。

5 運(yùn)行成本分析

廢水處理的運(yùn)行費用主要包括：電耗、藥劑費等。

5.1 電耗部分

污水處理站裝機(jī)容量為237.85kw，運(yùn)行負(fù)荷為154.75kw，每天耗電3178kw.h。

5.2 藥劑費

處理每噸水藥劑費用：5.44元/m3廢水。

合計：處理每噸水日常運(yùn)行費用為：7.34元/m3廢水。