潘文琛,李桂荣,李 卓
(1.郑州财经学院 土木工程学院,河南 郑州 450044;2. 郑州大学水利与环境学院,河南 郑州 450002;3.湖南先科环保有限公司,湖南 长沙 410000)
锂离子电池被广泛应用于笔记本电脑、手机等电子信息产品,电解液作为锂离子电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一,号称锂离子电池的“血液”的需求量也在不断增加。湖南航盛新能源材料有限公司,是一家专注于高性能锂离子电池电解液的开发、制造和销售的高新科技企业。生产过程中,产生的高浓度有机废水主要来源于设备及地面冲洗水、废气净化废水等。废水中主要含有PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)等有机物。针对该公司生产废水水质成分比较复杂,且有机物、石油及氨氮浓度比较高等特点,工程采用选用“地埋式一体化AO工艺”的方式进行处理,运行一年来,效果显著,其出水各项指标均达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的三级排放标准。
废水产生量:
根据业主提供信息,生产废水产生量约3m3/d,生活废水约27m3/d,本设计水量总共约30m3/d。具体水质指标如表1所示。
表1 进水水质及排放标准Tab.1 Influent quality and discharge standard
废水处理工艺流程见图1。
来自厂区的生产废水先通过格栅进入调节沉淀池,在这里进行水质水量调节和悬浮物的去除,通过调节池泵入调酸池,将pH值调为2~5,为Fenton反应的发生创造酸性条件。然后废水自流入Fenton反应器,通过投加Fenton反应试剂将废水中难以降解的污染物氧化降解,Fenton反应器出水自流至中和池,在液碱的作用下废水pH调节至中性;中和池出水自流至混凝反应池中,在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应,使废水中铁泥絮凝;混凝反应后的废水自流至初沉池,将其中的铁泥沉淀,上清液自流依次进入A池及O池后,废水进入终沉池,终沉池出水泵打入砂滤罐过滤后达标排放。初沉池、终沉池铁泥由污泥泵送至污泥浓缩池后经板框式压滤机运行后泥饼外运。
图1 废水处理工艺流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process
该污水处理设施采用地埋式一体化设备。1台,钢制(加强级防腐、抗渗),设备设计规格:L×B×H=15×4×4m;运行时间:8h/d。
(1)格栅板。1块,不锈钢材质,规格:L×B=4×4m;B=10mm。
(2)调节池。调节沉淀池集调节和沉淀功能于一体,1座,钢筋砼结构,规格:L×B×H=4.0m×2.0m×4.0m,水力停留时间:8h,超高:0.3m;污水提升泵:2台(一用一备),碳钢防腐,型号:50WQ5-10-0.55,流量:5m3/h,功率:0.55kw,扬程:10m,材质:碳钢防腐;pH在线监测仪:1台;型号:量程1-14(不带远程控制);浮球液位计(控制提升泵启停):1台,量程:ST-M15-2(3)(1-6m);电磁流量计:1台,量程:1~6m3/h。
(3)调酸池。1座,规格:L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m,有效水力停留时间:45min,超高:0.3m,配套穿孔管:1组;pH在线监测仪,1台,型号:量程1-14(不带远程控制)。
(4)Fenton反应器。1座,碳钢防腐结构,规格:L×B×H=3.0m×2.0m×4.0m,有效水力停留时间:4h,超高:0.3m;穿孔曝气管:1套,pp材质,直径:20mm;回流泵:1台,碳钢材质,型号:50WQ5-10-0.55,流量:5m3/h,功率:0.55kw,扬程:10m。
(5)中和池。1座,规格:L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m,有效水力停留时间:45min,超高:0.3m,配套穿孔管:1组; pH在线监测仪:1台,规格:量程1-14(不带远程)。
(6)混凝池。1座,碳钢材质,规格:L×B×H=2.0m×1.0m×4.0m,有效水力停留时间:1.8h,超高:0.3m;穿孔曝气管:1套,pp材质,直径:20mm。
(7)初沉池(斜板沉淀池)。1座,碳钢防腐,规格:L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m,设表面负荷为1.0m3/m2·h,超高:0.3m;斜管填料,3.2m3,pp材质,斜管角度:60度,斜管长度:1m;污泥泵:1台,型号:QDX1.5-16-0.37,流量:1.5m3/h,功率:0.37KW,扬程:16m;浮球液位计(控制污泥泵启停):1台,量程:ST-M15-2(3)(1-6m)。
(1)缺氧池A。1座,碳钢防腐,规格:L×B×H=4.0m×4.0m×4.0m,超高:0.3m,HRT:15h;组合填料:30m3,pp材质;潜水搅拌器:1台,型号:QJB0.37/6-220/3-980S,流量:1.5m3/h,叶轮直径:220mm,叶轮转速:980r/min。
(2)好氧池O。1座,碳钢防腐,规格:L×B×H=4.0m×3.0m×4.0m,超高:0.3m,有效水力停留时间:12h;组合填料:24m3,pp材质。
(1)终沉池(斜板沉淀池)。1座,碳钢防腐,规格:L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m,表面负荷:1.0m3/m2·h,超高:0.3m;斜管填料:3.2m3,pp材质,斜管角度:60度,斜管长度:1m。污泥泵:1台,型号:QDX1.5-16-0.37,流量:1.5m3/h,功率:0.37KW,扬程:16m;浮球液位计(控制污泥泵启停):1台,量程:ST-M15-2(3)(1-6m)。
(1)污泥浓缩池。1座,碳钢防腐,表面负荷:1.0m3/m2·h,规格:L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m,超高:0.3m;浮球液位计(控制污泥隔膜泵启停):1台,量程:ST-M15-2(3)(1-6m)。(12)中间水池。1座,碳钢防腐,规格:L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m,超高:0.3m。反冲洗泵:1台,碳钢防腐,型号:50WQ15-10-1.5,流量:15m3/h,功率:1.5kw,扬程:10m;浮球液位计:1台,量程:ST-M15-2(3)(1-6m)。
图2 进、出水 COD及去除率Fig.2 Concentrations of influent and effluent COD and removal rat
图3 进、出水石油类及去除率
由图2、图3可见,利用地埋式一体化AO工艺处理锂离子电池电解液生产废水,在进水COD浓度为2000~5500 mg/L、进水石油类浓度为3300~8200mg/L时,去除率分别达到93.24%和99.73%,出水水质均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准。
本污水处理工艺所产生的费用主要为药剂费、电费、人工费。其中药剂费包含FeSO4、25%H2O2、H2SO4、NaOH、PAM的使用,共计84元/d;每天用电量为32.2kW·h/d;取电价为0.8元/kW·h,因此每天用电费用为:32.2kW·h×0.8元/ kW·h =25.7元;本工程每天运行8h,配备一名专职污水处理人员,人员工资以2500元/月计划,则每天人工费为:2500/30=83.3元/d。因此本工程运行总费用为:84+25.7+83.3=193元/d,每吨水的运行费用为:193/30=6.43元/t。
湖南某能源材料有限公司采用地埋式一体化AO工艺处理生产废水,出水一直稳定达到并高于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准,取得了良好的环保效益和社会效益,对同行业的污染治理有一定的参考价值。
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