20 000 m3/d PCB廢水?dāng)U容改造工程設(shè)計研究

摘要：以贛州市某工業(yè)園區(qū)20 000 m3/d的印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）廢水處理擴(kuò)容改造為案例展開分析。介紹“格柵+沉砂池+調(diào)節(jié)池+混凝沉淀池+多段厭氧好氧（Anaerobic Oxic，A/O）+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接觸池+V型濾池+消毒池”組合工藝中的工藝流程、設(shè)計參數(shù)、運(yùn)行效果及運(yùn)營成本等指標(biāo)。結(jié)果表明，采用該組合工藝處理PCB線路板廢水，出水各項污染指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，其處理成本為3.61元/m3。

關(guān)鍵詞：印刷電路板（PCB）廢水；綜合廢水；擴(kuò)容改造；工程實(shí)例

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.013

Example of 20 000 m3/d PCB Wastewater Expansion and Renovation Project

LIAO Zhenlong

（China Energy Conservation Tiehan Environmental Protection Group Co.，Ltd.， Guangzhou 510335， China）

Abstract： An industrial park in Ganzhou City， 20 000 m3 / d of printed circuit board Printed Circuit Board（PCB） wastewater treatment capacity expansion and transformation as a case study. Introduce the process flow， design parameters， operation effect and operation cost indicators in the combination process of “grid + sand sedimentation tank + regulating tank + coagulation sedimentation tank + multi-stage Anaerobic Oxic （A/O） + two sedimentation tank + high-density sedimentation tank + ozone contact tank + V-shaped filter + disinfection tank”. The results show that the combined process for PCB wastewater treatment， the effluent pollution indicators can be stabilized to meet the “Urban Wastewater Treatment Plant Pollutant Discharge Standard” （GB 18918—2002） in the class A standard， and the cost of treatment is 3.61 yuan/m3.

Keywords： Printed Circuit Board（PCB） wastewater; comprehensive waste water; expansion and renovation; engineering examples

印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）廢水具有富含重金屬和有機(jī)絡(luò)合物、少有機(jī)物、過酸或過堿的特性，成分復(fù)雜，處理難度較大。目前，主流處理技術(shù)有物理活性炭吸附、化學(xué)藥劑混凝沉淀、生物膜反應(yīng)和曝氣生物濾池以及臭氧和Fenton高級氧化工藝等[1-2]。隨著地表水水環(huán)境容量不足，對企業(yè)、工業(yè)園區(qū)污水處理設(shè)施提高了排放標(biāo)準(zhǔn)要求，但現(xiàn)有的PCB廢水處理設(shè)施基本上無法滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此需要升級改造PCB廢水處理系統(tǒng)。

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)PCB廢水處理廠位于江西省贛州市，其一期運(yùn)行規(guī)模為10 000 m3/d，采用“預(yù)處理+調(diào)節(jié)+混凝沉淀+水解酸化+氧化溝+二沉池+紫外線消毒”的污水處理工藝，設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)，目前出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。由于進(jìn)駐企業(yè)增加，工業(yè)園區(qū)擴(kuò)產(chǎn)擴(kuò)容，污水廠滿負(fù)荷運(yùn)行，現(xiàn)需對某工業(yè)園區(qū)PCB廢水處理廠進(jìn)行擴(kuò)容改造：新建運(yùn)行規(guī)模為10 000 m3/d處理設(shè)施，同時對一期運(yùn)行規(guī)模為10 000 m3/d設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，使總處理能力達(dá)20 000 m3/d，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 擴(kuò)容提標(biāo)改造總體思路

擴(kuò)容提標(biāo)改造工程應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注新引入的PCB廢水。PCB廢水經(jīng)預(yù)處理后已去除易降解的有機(jī)物，但氨氮和總氮指標(biāo)較高，且存在重金屬超標(biāo)的風(fēng)險。因此，本方案擴(kuò)容提標(biāo)改造的重點(diǎn)不僅要考慮有機(jī)物和總氮的去除，還需要考慮重金屬事故的應(yīng)急處理設(shè)施。

具體擴(kuò)容提標(biāo)改造思路如下。第一，改進(jìn)一期氧化溝，強(qiáng)化其脫氮功能。第二，擴(kuò)建的工程主體中應(yīng)強(qiáng)化生化處理工藝的脫氮功能，充分利用生物作用脫氮。第三，強(qiáng)化進(jìn)水混凝沉淀作用，設(shè)置氫氧化鈉投加設(shè)施，當(dāng)發(fā)生進(jìn)水重金屬事故時及時利用氫氧化鈉投加設(shè)施投加藥劑，生成重金屬沉淀，達(dá)到去除進(jìn)水重金屬的目的。第四，增加高級氧化單元，利用強(qiáng)氧化作用降解廢水中的難生物降解有機(jī)物，確保出水達(dá)標(biāo)。第五，增加深度處理設(shè)施，去除廢水中殘留的懸浮物和膠體物質(zhì)，確保各項指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，預(yù)留重金屬離子捕捉劑，當(dāng)發(fā)生重金屬事故時，可作為應(yīng)急處理設(shè)施。第六，改造現(xiàn)有污泥處理設(shè)施，增加低溫干化設(shè)施，脫水后污泥含水率降至60%以下。第七，增加事故池，在上游企業(yè)或污水處理廠出現(xiàn)異常情況時，可以暫存部分超標(biāo)廢水，提高污水處理廠運(yùn)行可靠性。

1.2 進(jìn)出水水質(zhì)

主要監(jiān)測指標(biāo)有化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen"Demand after 5 days，BOD5）、懸浮物（Suspended Solids，SS）、總氮（Total Nitrogen，TN）、總磷（Total"Phosphorus，TP）和氨氮（NH3-N）。本項目設(shè)計的進(jìn)水水質(zhì)情況和出水指標(biāo)如表1所示，其中出水水質(zhì)要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 擴(kuò)容提標(biāo)改造后工藝流程

考慮PCB廢水具有重金屬含量高、有機(jī)質(zhì)含量低、酸堿性以及毒性較高等特性，為保證PCB廢水處理出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)容提標(biāo)改造工程采用“格柵+沉砂池+調(diào)節(jié)池+混凝沉淀池+多段厭氧-好氧（Anaerobic Oxic，A/O）+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接觸池+V型濾池+消毒池”工藝。其具體工藝流程如圖1所示。

1.4 主要構(gòu)筑物參數(shù)

第一粗格柵。粗格柵原有2臺，二期增加1臺；設(shè)備寬度為900 mm；柵條間隙為20 mm；格柵傾角為75°；排渣高度為1 000 mm；電機(jī)功率為2.2 kW；控制方式為定時控制格柵運(yùn)行；材質(zhì)為304不銹鋼。

第二，提升泵房。地下式污水提升泵房數(shù)量為1座，地下鋼筋混凝土集水池規(guī)格為10 000 mm×9 000 mm×10 400 mm（長×寬×高）；地上框架式提升泵房數(shù)量為1座，規(guī)格為10 000 mm×5 000 mm×5 200 mm（長×寬×高）；潛污泵3臺（2用1備）流量為420 m3/h；揚(yáng)程為26 m；電機(jī)功率為55 kW。

第三，細(xì)格柵。細(xì)格柵數(shù)量為1座，地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為5 000 mm×2 400 mm×1 700 mm（長×寬×高），回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)數(shù)量為2臺，設(shè)備寬度為1 000 mm；柵條間隙為5mm；渠道深度為1 700 mm；格柵傾角為75°；排渣高度為800 mm；電機(jī)功率為1.1 kW；材質(zhì)為304不銹鋼。

第四，旋流沉砂池。旋流沉砂池數(shù)量為1座，地上式圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為7 260 mm×5 315 mm×3 950 mm（長×寬×高）；砂水分離器數(shù)量為1臺，型號為SF-260，流量為18～43 m3/h；螺旋外徑為220 mm；轉(zhuǎn)速為5 r/min；功率為0.37 kW；材質(zhì)為不銹鋼；2臺旋流沉砂器型號為XLC720，直徑為2 430 mm，功率為1.1 kW，材質(zhì)為不銹鋼。

第五，調(diào)節(jié)池與事故池。調(diào)節(jié)池類型為半地下式鋼筋混凝土水池，規(guī)格為22 000 mm×13 000 mm×6 500 mm（長×寬×高），共2格；有效水深為6.0 m；有效容積為432 m3。事故池為半地下式鋼筋混凝土水池，尺寸為34 000 mm×13 000 mm×6 500 mm（長×寬×高），共2格；有效水深為6.0 m；有效容積為5 304 m3。

第六，混凝沉淀池與混合池攪拌機(jī)?；炷恋沓財?shù)量為1座，類型為半地下式鋼筋混凝土水池，規(guī)格為30 000 mm×10 500 mm×6 000 mm（長×寬×高）?；旌铣財嚢铏C(jī)類型為折葉槳式攪拌機(jī)；型號為JBJ-600；葉輪直徑為600 mm，轉(zhuǎn)速為60 r/min；電機(jī)功率為1.5 kW；數(shù)量為6臺；材質(zhì)為碳鋼防腐。

第七，多級A/O生化池。多級AO生化池數(shù)量為1座，半地下鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)，規(guī)格為42.00 m×42.00 m×7.00 m（長×寬×高），有效水深為6.0 m；設(shè)計泥齡為23 d；污泥負(fù)荷為0.090 kg BOD5/（kg MLVSS·d）；總氮負(fù)荷為0.014 kg TN/（kg MLVSS·d）；污泥濃度為3.0 g/L；有效容積為10 584 m3。厭氧池有效容積為830 m3，停留時間為2 h。缺氧池有效容積為2 194 m3，停留時間為5.3 h。好氧池有效容積為4 536 m3，停留時間為10.9 h。后缺氧池有效容積為1 512 m3，停留時間為3.6 h。后好氧池有效容積為1 008 m3；后好氧池停留時間為2.4 h；總水力停留時間24.1 h；設(shè)計供氣量3 750 m3/h；氣水比9∶1；混合液回流比200～400%；污泥回流比100%。

第八，二沉池。二沉池類型為半地下式圓形鋼砼水池，數(shù)量為2座，表面負(fù)荷為0.67 m3/（m2·h），固體負(fù)荷為95.5 kg/（m2·d）；沉淀時間為5.2 h；外形直徑為20 000 mm，池邊高度為3.5 m。

第九，高密度沉淀池。高密度沉淀池數(shù)量為1座，分兩組運(yùn)行，混凝反應(yīng)池規(guī)格為4 150 mm×3 000 mm×2 500 mm（長×寬×高）；絮凝反應(yīng)池沉淀池為5 000×4 850×7 000 mm（長×寬×高）；沉淀池為12 500 mm×11 000 mm×7 000 mm（長×寬×高）；通過投加聚合氯化鋁（Polyaluminum Chloride，PAC）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）和粉碳，減少水中懸浮物（Suspended Solids，SS）對臭氧氧化的影響。預(yù)留重金屬捕集劑投加裝置，用于去除重金屬。

第十，臭氧接觸池。臭氧接觸池類型為地上式，鋼筋混凝土，數(shù)量為1座，規(guī)格為18 m×12 m×7 m，有效水深為7.0 m，有效容積為1 512.0 m3，水力停留時間為1.3 h，池壁環(huán)氧煤瀝青防水防腐。

第十一，V型濾池。V型濾池類型為半地上式矩形鋼筋混凝土水池，數(shù)量為1座，30 400 mm×15 000 mm×6 550 mm（長×寬×高）；正常濾速為4.7 m/h；強(qiáng)制濾速為6.3 m/h；氣洗強(qiáng)度為15 L/（m2·s）；水洗強(qiáng)度為5L/（m2·s）；單格過濾面積為44 m2；反洗水池類型為半地上式矩形鋼筋混凝土水池，數(shù)量為1座，規(guī)格為11 150 mm×4 000 mm×3 750 mm（長×寬×高）。

第十二，臭氧制備間及加藥間。臭氧發(fā)生器數(shù)量為2臺，臭氧產(chǎn)量為20kg/h，運(yùn)行重量為12t，電機(jī)功率為175 kW，工作電壓為380 V。加藥間有PAC加藥設(shè)備、碳源溶藥與加藥裝置，重金屬補(bǔ)集劑溶藥與加藥裝置、NaOH加藥裝置、還原劑加藥裝置以及粉末活性炭加藥裝置等。

第十三，出水監(jiān)控及消毒計量池。消毒池數(shù)量為1座，類型為半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為12 000 mm×1 500 mm×5 000 mm（長×寬×高）。計量池數(shù)量為1座，類型為半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為12 000 mm×1 500 mm×5 000 mm（長×寬×高）；紫外消毒設(shè)備數(shù)量為1套，處理水量為20 000 m3/d；電機(jī)功率為26.49 kW；巴氏計量槽數(shù)量為1套，材質(zhì)為不銹鋼。出水COD、氨氮、pH、總氮、總銅、總鎳、總鉻在線監(jiān)測儀7套。

2 工程運(yùn)行情況

2.1 出水效果

PCB廢水處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行3個月，其進(jìn)水水質(zhì)COD、氨氮、總氮、總磷的數(shù)值穩(wěn)定在設(shè)計范圍內(nèi)。經(jīng)過處理后，其出水指標(biāo)如圖2所示，出水COD濃度穩(wěn)定小于50 mg/L，氨氮穩(wěn)定小于5 mg/L，總氮穩(wěn)定小于15 mg/L，總磷穩(wěn)定小于0.5mg/L，穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 運(yùn)行成本分析

本工程建設(shè)項目總投資為8 867.86萬元，其運(yùn)行成本分析（按2萬t/d計）如下。

2.2.1 電費(fèi)

本工程投產(chǎn)后每天總用電量為39 606.31 kW·h，電費(fèi)單價取0.6 193元/（kW·h），每天的電費(fèi)為24516.31元，折算噸水成本為1.226元/t。

2.2.2 水費(fèi)

本工程投產(chǎn)后每天總用水量為60.6 m3/d，水費(fèi)單價取3.17元/m3，每天的水費(fèi)為192.10元，折算噸水成本為0.01元/t。

2.2.3 藥劑費(fèi)

乙酸鈉費(fèi)用為4.5元/kg，PAC費(fèi)用為4元/kg，PAM陰離子費(fèi)用為12元/kg，重金屬捕集劑費(fèi)用為10元/kg，PAM陽離子費(fèi)用為25元/kg。每天的藥劑費(fèi)用為22 285元，折算噸水成本為1.11元/t。

2.2.4 人工費(fèi)

本項目職工定員8人，職工薪酬合計48 000元/月，折算噸水成本為0.08元/t。

2.2.5 污泥處置費(fèi)

新增污泥量為16.07 t/d（含水率按60%計），費(fèi)用為1 400元/t，則每天的污泥處置費(fèi)用為22 498元，折算噸水成本為1.12元/t。

2.2.6 檢測費(fèi)

在線設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用為235 000元/年，第三方檢測費(fèi)69 600元/年，自主化驗費(fèi)7 560元/年，每月檢測費(fèi)32 943.33元，折算噸水成本為0.055元/t。

2.2.7 日常維修費(fèi)

日常檢修維護(hù)費(fèi)率每年按固定資產(chǎn)價值的1%計，折算噸水成本為0.07元/t。

經(jīng)計算，擴(kuò)容改造后單位水處理經(jīng)營成本（不計大修費(fèi)）為3.61元/t。

3 結(jié)論

采用“格柵+沉砂池+調(diào)節(jié)池+混凝沉淀池+多段A/O+二沉池+高密度沉淀池+臭氧接觸池+V型濾池+消毒池”工藝處理PCB廢水后，各污染物能夠得到有效去除，COD、BOD5、氨氮、總氮及總磷的去除效果好，系統(tǒng)運(yùn)行效果穩(wěn)定、有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，出水能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行中，水處理總成本為3.61元/t，包括電費(fèi)、藥品及耗材、水費(fèi)、人工費(fèi)以及污泥處置費(fèi)用等。

參考文獻(xiàn)

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