锂电池新材料生产废水处理工程设计

李莉 宋海云

摘 要：采用反应、压滤、混凝沉淀、升流式厌氧污泥床、接触氧化组合工艺处理锂电池废水，并进行了废水处理系统工程设计。出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）三级排放标准。该工艺可实现对废水中SO42-、Fe2+、PO43-去除，对难降解、溶解性有机污染物及特征污染物的有效去除，满足废水的达标排放。

关键词：锂电池废水；SO42-、Fe2+、PO43-离子；污染物；达标

1 废水水质水量

江苏某锂电池新材料有限公司主要从事锂离子电池正极材料研发生产，其污水来源主要为生产过程产生的生产废水及地面、设备冲洗水。该公司生产废水经处理后外排至园区污水厂，根据有关要求，废水经处理后外排水质应符合《污水综合排放标准》表1中三级标准。具体设计处理进水考核指标如下表：

2 废水特性和处理流程

2.1 废水特性

根据该公司所提供的废水及前期调研资料可知，该生产废水具有水量大、CODcr高，硫酸盐浓度高等特点，因此拟采用物化预处理先去除SO42-、Fe2+、 PO43-，再通过生化处理削减CODcr的污水处理工艺。

2.1.1生产废水预处理

根据生产废水中SO42-、Fe2+、 PO43-含量高的特性，对水样的反复试验结果，本设计对生产废水进行针对性的预处理，采用以反应+压滤+混凝沉淀为主的预处理工艺。

污水首先经过格栅过滤，去除污水中飘浮物，以免堵塞水泵。污水然后在调节池中聚集。

调节池可对污水进行水量的调节和均匀水质，减少对核心处理工艺的冲击，调节池中设置穿孔曝气管进行预曝搅拌。调节池中平均水力停留时间为12.0h，出水提升至反应池。

反应池可去除废水中的硫酸根、磷酸根、铁离子，降低生化处理的抑制作用。通过投加石灰溶液与上述离子反应形成沉淀，同时利用形成的沉淀物网捕水中一部分呈悬浮状态的污染物，使污染物浓度得以一定程度的降低，降低后继生化处理工艺的负荷。反应池平均停留时间为1.0h，反应池内的泥水混合物经泵提升至压滤机进行泥水分离。

压滤机可进行泥水分离。由于该废水投加石灰后，泥水无法通过自然沉淀得以分离，故采用压滤机强行固液分离，泥渣外运集中处理，滤出水自流进入曝气反应池。

2.1.2综合废水生物处理

经预处理的工业污水和生活污水在集水池中混合，集水池可对生化系统进行配水，使各项水质在进生化系统处理的水质范围之内，以确保生化系统有序有效的运行。混凝沉淀池出水pH值仍超过了生化处理微生物所能承受的范围，需进行pH调节，在集水池内设置pH调节区，加酸调节pH值在6-9范圍内，集水池平均停留时间为2.5h，出水提升至UASB池。

UASB池利用厌氧微生物降解废水中大部分有机污染物，并将好氧微生物难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，提高污水的可生化性能，为接触氧化池提供较好的水质条件，提高处理效率。同时厌氧微生物硫化菌能够将前段预处理出水中残留的铁离子、硫酸根离子转化为硫化铁沉淀，进一步降低后继好氧处理的抑制作用。为保证UASB池处理效果，当进入UASB池中CODcr浓度超过10000mg/l时，将UASB池出水部分回流至集水池进行稀释，UASB池平均水力停留时间为72.0h，出水自流进入接触氧化池。

3 工艺设计与主要构筑物

1）调节池，1座，有效水深取3.5m，有效容积500m3，HRT为12h。

2）反应池，与调节池合建。反应池分为两格，一个为反应区，一格为混合区，总停留时间选取1.0h。设置机械搅拌，使药剂与污水充分混合，設置溶药与投药系统投加石灰。

3）曝气反应池，1座，钢筋混凝土结构，与调节池合建。曝气反应池内采用穿孔空气管搅拌，使空气中CO2参与反应，曝气反应池总停留时间为3.0h，设置3台65GW25-15-2.2型污水提升泵，2用1备。

4）混凝沉淀池，1座，选取表面负荷0.77m3/（m2.h），沉淀分离时间选取3.0h。沉淀水深取2.40m，保护高度取0.3m，缓冲区高度取0.8m，污泥区深度取1.5m，沉淀池总深度为5.0m。

5）UASB反应池，1座，平均停留时间72.0h，有效容积3000m3，容积负荷6.75kgCOD/（m3.d）。UASB池出水自流进入接触氧化池。

6）中沉池，采用竖流式沉淀池。选取表面负荷0.82m3/（m2.h），沉淀分离时间选取3.6h。

7）接触氧化池，1座，平均停留时间30.0h，有效容积1260m3，容积负荷1.39kgCOD/（m3.d）。

8）二沉池，1座，采用平流式沉淀池。选取表面负荷0.65m3/（m2.h），沉淀分离时间选取4.0h。

9）污泥浓缩池，2座，有效容积140m3，储泥时间17h。

10）压滤机房，建1座12.5×14.0m压滤机房，彩钢雨棚。

11）加药系统，包括溶药系统、投药系统与回调PH系统，溶解固体石灰。

4 实际运行效果

本工程在江苏某锂电池新材料有限公司得到顺利实施，该厂废水经过处理后出水符合当地环保部门的相关要求，污水处理站出水COD≤500mg/L、BOD5-≤300mg/L、pH 6.0-9.0、SS≤400mg/L。

5 运行成本分析

废水处理的运行费用主要包括：电耗、药剂费等。

5.1 电耗部分

污水处理站装机容量为237.85kw，运行负荷为154.75kw，每天耗电3178kw.h。

5.2 药剂费

处理每吨水药剂费用：5.44元/m3废水。

合计：处理每吨水日常运行费用为：7.34元/m3废水。