地埋式一體化AO工藝處理鋰離子電池電解液生產(chǎn)廢水工程實(shí)例

潘文琛，李桂榮，李 卓

(1.鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450044；2. 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002；3.湖南先科環(huán)保有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)等電子信息產(chǎn)品，電解液作為鋰離子電池四大關(guān)鍵材料(正極、負(fù)極、隔膜、電解液)之一，號(hào)稱鋰離子電池的“血液”的需求量也在不斷增加。湖南航盛新能源材料有限公司，是一家專注于高性能鋰離子電池電解液的開發(fā)、制造和銷售的高新科技企業(yè)。生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水主要來源于設(shè)備及地面沖洗水、廢氣凈化廢水等。廢水中主要含有PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)等有機(jī)物。針對(duì)該公司生產(chǎn)廢水水質(zhì)成分比較復(fù)雜，且有機(jī)物、石油及氨氮濃度比較高等特點(diǎn)，工程采用選用“地埋式一體化AO工藝”的方式進(jìn)行處理，運(yùn)行一年來，效果顯著，其出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量及排放要求

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)其具體、水量見表1。

廢水產(chǎn)生量：

根據(jù)業(yè)主提供信息，生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量約3m3/d，生活廢水約27m3/d，本設(shè)計(jì)水量總共約30m3/d。具體水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab．1 Influent quality and discharge standard

2 廢水處理工藝設(shè)計(jì)

2.1 廢水工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

2.2 工藝流程說明

來自廠區(qū)的生產(chǎn)廢水先通過格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，在這里進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)和懸浮物的去除，通過調(diào)節(jié)池泵入調(diào)酸池，將pH值調(diào)為2～5，為Fenton反應(yīng)的發(fā)生創(chuàng)造酸性條件。然后廢水自流入Fenton反應(yīng)器，通過投加Fenton反應(yīng)試劑將廢水中難以降解的污染物氧化降解，F(xiàn)enton反應(yīng)器出水自流至中和池，在液堿的作用下廢水pH調(diào)節(jié)至中性；中和池出水自流至混凝反應(yīng)池中，在該池中投加絮凝劑PAM并進(jìn)行充分反應(yīng)，使廢水中鐵泥絮凝；混凝反應(yīng)后的廢水自流至初沉池，將其中的鐵泥沉淀，上清液自流依次進(jìn)入A池及O池后，廢水進(jìn)入終沉池，終沉池出水泵打入砂濾罐過濾后達(dá)標(biāo)排放。初沉池、終沉池鐵泥由污泥泵送至污泥濃縮池后經(jīng)板框式壓濾機(jī)運(yùn)行后泥餅外運(yùn)。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

該污水處理設(shè)施采用地埋式一體化設(shè)備。1臺(tái)，鋼制(加強(qiáng)級(jí)防腐、抗?jié)B)，設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)格：L×B×H=15×4×4m；運(yùn)行時(shí)間：8h/d。

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)

(1)格柵板。1塊，不銹鋼材質(zhì)，規(guī)格：L×B=4×4m；B=10mm。

(2)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)沉淀池集調(diào)節(jié)和沉淀功能于一體，1座，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格：L×B×H=4.0m×2.0m×4.0m，水力停留時(shí)間：8h，超高：0.3m；污水提升泵：2臺(tái)(一用一備)，碳鋼防腐，型號(hào)：50WQ5-10-0.55，流量：5m3/h，功率：0.55kw，揚(yáng)程：10m，材質(zhì)：碳鋼防腐；pH在線監(jiān)測(cè)儀：1臺(tái)；型號(hào)：量程1-14(不帶遠(yuǎn)程控制)；浮球液位計(jì)(控制提升泵啟停)：1臺(tái)，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)；電磁流量計(jì)：1臺(tái)，量程：1～6m3/h。

(3)調(diào)酸池。1座，規(guī)格：L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時(shí)間：45min，超高：0.3m，配套穿孔管：1組；pH在線監(jiān)測(cè)儀，1臺(tái)，型號(hào)：量程1-14(不帶遠(yuǎn)程控制)。

(4)Fenton反應(yīng)器。1座，碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，規(guī)格：L×B×H=3.0m×2.0m×4.0m，有效水力停留時(shí)間：4h，超高：0.3m；穿孔曝氣管：1套，pp材質(zhì)，直徑：20mm；回流泵：1臺(tái)，碳鋼材質(zhì)，型號(hào)：50WQ5-10-0.55，流量：5m3/h，功率：0.55kw，揚(yáng)程：10m。

(5)中和池。1座，規(guī)格：L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時(shí)間：45min，超高：0.3m，配套穿孔管：1組； pH在線監(jiān)測(cè)儀：1臺(tái)，規(guī)格：量程1-14(不帶遠(yuǎn)程)。

(6)混凝池。1座，碳鋼材質(zhì)，規(guī)格：L×B×H=2.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時(shí)間：1.8h，超高：0.3m；穿孔曝氣管：1套，pp材質(zhì)，直徑：20mm。

(7)初沉池(斜板沉淀池)。1座，碳鋼防腐，規(guī)格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，設(shè)表面負(fù)荷為1.0m3/m2·h，超高：0.3m；斜管填料，3.2m3，pp材質(zhì)，斜管角度：60度，斜管長(zhǎng)度：1m；污泥泵：1臺(tái)，型號(hào)：QDX1.5-16-0.37，流量：1.5m3/h，功率：0.37KW，揚(yáng)程：16m；浮球液位計(jì)(控制污泥泵啟停)：1臺(tái)，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

3.2 生化處理系統(tǒng)

(1)缺氧池A。1座，碳鋼防腐，規(guī)格：L×B×H=4.0m×4.0m×4.0m，超高：0.3m，HRT：15h；組合填料：30m3，pp材質(zhì)；潛水?dāng)嚢杵鳎?臺(tái)，型號(hào)：QJB0.37/6-220/3-980S，流量：1.5m3/h，葉輪直徑：220mm，葉輪轉(zhuǎn)速：980r/min。

(2)好氧池O。1座，碳鋼防腐，規(guī)格：L×B×H=4.0m×3.0m×4.0m，超高：0.3m，有效水力停留時(shí)間：12h；組合填料：24m3，pp材質(zhì)。

3.3 深度處理系統(tǒng)

(1)終沉池(斜板沉淀池)。1座，碳鋼防腐，規(guī)格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，表面負(fù)荷：1.0m3/m2·h，超高：0.3m；斜管填料：3.2m3，pp材質(zhì)，斜管角度：60度，斜管長(zhǎng)度：1m。污泥泵：1臺(tái)，型號(hào)：QDX1.5-16-0.37，流量：1.5m3/h，功率：0.37KW，揚(yáng)程：16m；浮球液位計(jì)(控制污泥泵啟停)：1臺(tái)，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

3.4 污泥處理系統(tǒng)

(1)污泥濃縮池。1座，碳鋼防腐，表面負(fù)荷：1.0m3/m2·h，規(guī)格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，超高：0.3m；浮球液位計(jì)(控制污泥隔膜泵啟停)：1臺(tái)，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。(12)中間水池。1座，碳鋼防腐，規(guī)格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，超高：0.3m。反沖洗泵：1臺(tái)，碳鋼防腐，型號(hào)：50WQ15-10-1.5，流量：15m3/h，功率：1.5kw，揚(yáng)程：10m；浮球液位計(jì)：1臺(tái)，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

4 運(yùn)行效果分析

圖2 進(jìn)、出水 COD及去除率Fig.2 Concentrations of influent and effluent COD and removal rat

圖3 進(jìn)、出水石油類及去除率

由圖2、圖3可見，利用地埋式一體化AO工藝處理鋰離子電池電解液生產(chǎn)廢水，在進(jìn)水COD濃度為2000～5500 mg/L、進(jìn)水石油類濃度為3300～8200mg/L時(shí)，去除率分別達(dá)到93.24%和99.73%，出水水質(zhì)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

5 工程經(jīng)濟(jì)效益分析

本污水處理工藝所產(chǎn)生的費(fèi)用主要為藥劑費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)。其中藥劑費(fèi)包含F(xiàn)eSO4、25%H2O2、H2SO4、NaOH、PAM的使用，共計(jì)84元/d；每天用電量為32.2kW·h/d；取電價(jià)為0.8元/kW·h，因此每天用電費(fèi)用為：32.2kW·h×0.8元/ kW·h =25.7元；本工程每天運(yùn)行8h，配備一名專職污水處理人員，人員工資以2500元/月計(jì)劃，則每天人工費(fèi)為：2500/30=83.3元/d。因此本工程運(yùn)行總費(fèi)用為：84+25.7+83.3=193元/d，每噸水的運(yùn)行費(fèi)用為：193/30=6.43元/t。

6 結(jié)論

湖南某能源材料有限公司采用地埋式一體化AO工藝處理生產(chǎn)廢水，出水一直穩(wěn)定達(dá)到并高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，取得了良好的環(huán)保效益和社會(huì)效益，對(duì)同行業(yè)的污染治理有一定的參考價(jià)值。

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