3万吨氟化铝污水处理及中水回用工程可行性研究报告

一章 总论 . 4 第二章 项目建设的必要性和条件 . 5 . 5 . 6 . 6 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10 . 11 件分析 . 15 第三章 建设规模与方案 . 15 . 15 . 16 . 16 计依据与设计规范 . 18 第四 章 含氟废水处理 . 19 . 19 . 21 第五章 技术方案、设备方案和工程方案 . 23 2 . 23 . 23 . 25 . 26 . 26 3台 (二用一备 ) . 26 . 27 . 27 学反应槽 . 28 凝槽 . 29 流式自然沉淀池 . 30 . 30 冲水池 . 30 冲水泵 2台 (一用一备 ) . 31 2台 . 31 2台，一用一备 . 32 . 32 凝剂加药装置 . 33 凝剂加药装置 . 34 灰池搅拌机 . 34 灰输药泵 . 35 3 灰池配药泵 . 35 灰乳制备设备 . 36 . 36 . 37 . 40 . 40 . 40 第六章 环境保护与劳动安全 . 41 . 41 . 41 . 41 . 41 . 41 毒防护 . 41 . 42 . 42 . 43 第七章 节能 . 43 第八章 人员编制与运行管理 . 44 . 44 . 44 4 . 44 . 44 . 45 第九章 项目实施进度安排 . 45 第十章 投资估算与资金筹措 . 46 . 46 . 46 . 46 . 46 . 47 . 47 第十一章 环境影响及经济效益分析 . 47 . 47 . 47 第十二章 综合评价结论 . 47 第一章 总论 项目名称： 3万吨氟化铝污水处理及中水回用工程 。 法人代表：林玉果 项目负责人：丁鸣鹤 承办单位：平泉长城化工有限公司 拟建地点 ： 平泉县 长城精细化工园区北侧 5 建设年限： 2年 概算投资： 2550万元 第二章 项目建设的必要性和条件 水是人类生存之本 ,而我国 却 是一个贫水 大 国 。目前，中国缺水在千亿立方米以上 ， 不少地区人均水资源已同世界闻名的缺水国 家以色列相近。 水资源短缺已成为制约我国经济发展和人民生活水平提高的重要因素，随着城市化进程的加快，城市缺水问题将引起生态环境退化、人居环境恶化、争水矛盾日益突出等社会和环境问题，同时也将严重制约我国本世纪的经济可持续发展。 面对如此缺水的严峻形势，我国工业用水量却浪费惊人 ，其主要原因 是工业用水重复利用率 只有20 30%， 仅为发达国家的三分之一 。 针对 工业用水浪费 问题， 国家鼓励 工业单位 污水处理回用 ，而面对水资源的不断匮乏，国家将逐步实行定量供水、提高水价等举措 。 平泉长城化工有限公司 原有各生产线已配备循环水系统， 新建氟化铝项目如无回水利用系统， 年 污水 排放量 将 达到 91万吨，立足当前，用发展的眼光 看待 问题 ,水将是制约 企业 发展的重要因素。 从提高企业经济效益 的 角度 出发 ， 污水回用将起到 事半功倍的效果。因此， 引进污水 处理系统应 用于生产，已成为 平泉长城化工有限公司 提高效益、清洁生产、节能降耗以及减少环境污染的大趋势。 6 平泉长城化工有限公司处理的废水为工业生产废水，废水中含有高浓度氟化物及多种氟系列产品 、重金属、 废水极其偏酸，其毒性强、极难处理，不仅严重污染环境，且对提升企业社会效益及经济效益极为不利。按照国家污水综合 排放标准中氟离子浓度应小于20mg/l 的规定， 废水处理势在必行， 而 废水回用 在确保企业取得最佳社会效益和经济效益的同时，实现 了 环境效益的同步发展。 平泉县位于河北省东北部，隶属承德市，地处冀、辽、内蒙古三省的结合部，东邻辽宁省的凌源市，北依内蒙古自治区的宁城县，西为河北省承德县，南与宽城县交界，地理坐标位置处在东经 118 2103 119 15 34，北纬 40 40 45 41 19 45之间，全县总面积为 3296泉县城距 首都北京 293省会石家庄 489承德市 90 平泉长城化工有限公司位于平泉县县城的东南角，平泉县长城精细化工园区内。 50 含氟无水处理 项目位于平泉长城化工有限公司现有厂区的北侧，厂址中心地理坐标为东经 118 38 51，北纬 4053 52。扩建项目厂址西 1100 4506户居民（将搬迁），西南 2200北 2500 800m 为齐家地村，北侧 300m 为东山粮库（县级）（将搬迁）、原五 7 金公司仓库（现为闲置），东北 300m 为平泉 县水泥厂，南 1020m 山底下当地村民种植的玉米。 平泉县地处燕山、七老图山、努鲁尔虎山 3 条山脉的结合处，地形复杂，境内山峦起伏，沟壑纵横交错，地势西北高、东南低，平均海拔为 500m。七老图山脉南端横亘于西北，海拔在 1000m 以上，光秃山为全县最高峰，高 1756m。燕山山脉东北段逶迤于中南部，努鲁尔虎山西部余脉蜿蜒于东，形成山峦密集的带状波浪式立体山群。南部海拔 335 1200m，永安村八道河地势最低，海拔 335m。 平泉县境内海拔 100037座， 500 1000400座，中低山占全县总面积的 65。还有坡地、丘陵、沟谷、缓岗、洼地、河滩、川地等多种地形。平川地多集中在河流两岸的河谷之中，属“七山一水二分田”的浅山区。 项目所在地平泉镇，是个浅山区县城。海拔高度 483 503m，属于侏罗纪地层及第四纪冲积河谷小平原区。其中，瀑河两岸的阶地地势平坦，平均坡度小于 5，地基承载力 8 10 吨 /建成区主要分布所在。阶地以上是第四纪冲积、坡积形成的缓丘地带，其组成主要是夹有砾石的褐红色粘土及亚粘土层，厚度 6 15m，坡度 10左右，地基承载力 18 22 吨 /部 分工业和民用建筑分布其上。在缓丘以上为基岩裸露的山地，其高程 530 555m，植被较差，坡度大于 40%，某些地段有冲沟，仅有部分坡地、冲沟为农林用地。 8 平泉县气候属北温带半干旱大陆性季风气候，由于地貌复杂，高山丘陵交错起伏，川谷纵横，形成许多小气候区。总的特点是寒冷期长，山谷风大，雨量集中，日照充足，昼夜温差大，四季分明。 平泉县近年来主要气象资料见表 2 表 2 平泉县近年来主要气象参数一览表 序号 项目 近年来统计结果 1 多年平均气温 2 一月平 均气温 3 七月平均气温 23 4 多年平均降雨量 655 日最大暴雨量 120 一次连续最大降雨量 260 平均风速 s 8 年主导风向 主导风向频率 10 次主导风向 1 次主导风向频率 12 无霜期 140天 13 多年平均蒸发量 9 平泉县是多条河流发源地，辽河、滦河两大水系的五大河流：老哈河、大凌河、瀑河、老牛河、青龙河均发源于平泉境内。县内中 部的五虎马梁为两大水系分水岭。平泉县境内主要河流概况见下表。 表 2 平泉县境内主要河流概况 水系 河流名称 境内流长（ 流域面积（ 流向 辽河 老哈河 57 蒙 大凌河 24 宁 滦河 瀑河 87 城县 老牛河 17 德县 青龙河 14 宁 瀑河属于滦河水系，其源头有两处，一是沙坨子乡石砬哈沟川里安杖子村同七家岱川的界山；二是瓦房店村同七家岱乡双河村、杨杖子村的界山南麓。两源头在八 家村南汇流，经过平泉镇、南五十家子蒙古族满族乡、小寺沟镇、党坝镇，从党南镇的大石湖村八道河子庄出境，入宽城县向下汇入滦河。境内流长 87域面积为 拔高度从源头山顶峰 1080m，逐渐降至出境处的 335m，坡降 流水切割力很强，两岸支流冲刷沟发育。河水水位及径流量与降水量在时间上呈同步变化，全年约 80的径流量发生降水集中的 7 8 月份。瀑河多年平均径流量为 s。 项目厂址北侧 2氟污水经处理后全部回用，不排入瀑 10 河。 平泉县地处华 北地台的燕山褶带与内蒙地轴的接壤部位，属阴山东西向复杂构造带与新华夏第二沉降带交接处。七沟 韩家营 洼子店 八家山一线以北，出露太古界和下元古界地层，此线以南为中上元古界和古生界地层。中上元古界和下古生界，以浅海相碎屑岩碳酸盐岩为主。中生界遍布全县，为河湖相砂页岩含煤沉积，新生界零星分布，以冲积与洪积的砂、砾和亚粘土最为发育。 平泉县境内构造形迹（褶皱和断裂），大致可分为东西向构造、北东向构造、北北东构造，其中东西向构造主要包括双洞子背斜、平泉吕家营断层、丁杖子尹杖子断层、赵杖子槽碾沟断层等构造形迹。 北东向构造主要有王杖子背斜，西水泉南岭断层等构造形迹。北北东向构造主要有平泉洼店子中生界向斜、大榆树背斜、大营子杏树园子断层等构造形迹。 平泉县地下水类型大致可分为三类：松散孔隙含水层、坚硬性岩层含水层和可溶性岩层含水层。其中松散孔隙含水层地下水储存于第四系松散沉积层孔隙中，多为潜水，第四系覆盖层主要不对称分布于河流两岸及山间河谷，为冲积、洪积、坡积成因的砂砾、砾卵石和砂土层中，不对称分布于河流两岸及山间河谷。瀑河沿岸沙砾、砾卵石层厚 8 20m，上覆砂质粘土厚约 3 5m，地下水来源于大气降水和合理渗透 补给。坚硬性岩层含水层为沉积岩、岩浆岩和变质岩，其含水 11 空间为构造裂隙和风化裂隙。构造裂隙成不均匀的似层状或不连续的非层状含水层。地下水的主要补给来源为大气降水。可溶性岩层含水层主要为岩溶裂隙较发育的古生界寒武系、奥陶系灰岩，特别是中奥陶系马家沟组厚层质纯灰岩的地表与地下岩溶皆较发育。 项目建设遵照国家有关政策执行，符合国家政策标准，具体参照政策如下： 1、 法律法规 中华人民共和国循环经济促进法十一届全国人民代表大会常务委员会第四次会议通过 中华人民共和国水污染防治法十届全国人 民代表大会常务委员会第三十二次会议通过 中华人民共和国节约能源法十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议通过 中华人民共和国可再生能源法十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过 中华人民共和国环境影响评价法九届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议通过 中华人民共和国水污染防治法实施细则 中华人民共和国 国务院令第 284号 建设项目环境保护管理条例 中华人民共和国国务院令 第 253号 12 建设项目环境保护管理程序 1990 建设项目用地预审管理办法 中华人民共和国 国土资源部令第 27 号 清洁生产审核暂行办法 2004中华人民共和国安全生产法中华人民共和国主席令第 70号 2、部委文件 关于印发可再生能源发展“十一五”规划的通知 发改能源 2008610号 中国的能源状况与政策 2007 关于做好中小企业节能减排工作的通知 发改企业 20073251号 关于加强和规范新开工项目管理的通知 国办发 200764号 关于印发可再生能源中长期发展规划的通知 发改能源20072174号 关于印发节能减排全民行动实施方案的通知 发改环资20072132号 当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（ 2007年修订） 2007年第 27号公告 国家发展改革委关于印发 的通知 发改能源 20052517号 3、 规范性文件 国务院批转节能减排统计监测及考核实施方案和办法的通知 国 13 发 2007 36号 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知 国发 200715号 国务院关于加强节能工作的决定 国发 2006 28号 国务院办公厅关于开展资源节约活动的通知 国办发 200430号 国 务院关于进一步加强环境保护工作的决定 1990、技术规范、标准 国家污水综合排放标准 （ 室外排水设计规范（ 混凝土结构设计规范（ 城市污水处理厂附属设施和附属建筑设计标准（ 环境噪声标准（ 建筑结构设计统一标准（ 厂矿道路设计规范（ 给水排水工程结构设计规范（ 工业自动化仪表工程施工及验收规范（ 通用电器设备配电设计规范（ 水处理设备制造技术条件（ 废水处理理论与设计 工业废水中专项污染物处理手册 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（ 14 工业金属管道工程施工及验收规范（ 机械设备安装工程施工及验收通用规范（ 连续输送设备安装工程施工及验收规范（ 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（ 工业设备、管道防腐蚀工 程施工及验收规范 （ 电气装置安装工程施工及验收规范（ 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（ 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（ 电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范（ 金属穿线管和固定件 （ 现场设备工艺管道焊接工程施工及验收规范（ 预制混凝土构件质量检验评定标准（ 工业金属管道工程质量检验评定标准（ 工业安装工程质量检验评定标准（ 自动化仪表安装工程质量检验评定标准（ 工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准（ 化工设备安装工程质量检验评定标准（ 建筑机械使用安全技术规程（ 施工现场临时用电安全技术规程（ 建筑施工安全检查评分标准（ 平面格栅除污机（ 15 水处理设备制造技术条件（ 装配技术条件（ 产品检验通用技术要求（ 机电产品包装通用技术条件（ 13384） 机械设备安装工程施工及验收规范（ 连续输送设备安装工程施工及验收规范（ 排水工程机电设备安装质量检验评定标准（ 项 目处理废水为冷凝废水、尾气净化吸收装置废水、渣气洗涤废水、生活污水。其中：冷凝废水 d、d、 渣气洗涤废水 8m3/d、 生活污水 d。尾气、渣气洗涤废水主要污染物为 酸和石膏粉尘；现有工程职工均住在县城附近，厂区不设食堂和 宿舍，仅设置防渗旱厕，生活污水主要为盥洗水 。 废水 年 平均排放量 91万吨 。 第三章 建设规模与方案 废水回用系统对含氟废水处理量为 930000t/a。厂区总占地面积 500 为三个功能区：即厂前区、污水处理区、污泥处理区。 1、污水均质调节池： 污水均质调节池设计停留时间为 12h，即污水均质调节池的有效容 16 积为 600形尺寸 10 14 砼结构，内做防腐处理。 2、排放水池： 设计排放水池的停留时间为 2h，即排放水池的有效容积为 100形尺寸 5 5 砼结构。 1、严格执行有关环境保护的各项规定，废水经处理后确保各项出水指标达到污水综合排放标准（ 标准。 2、根据现场具体情况和废水特点，采用成熟可靠的处理工艺和运行设备，借助新技术、新材料、新工艺的投入，突出废水处理系统的实用性、先进性及可操作性。 3、处理系统运行有较大灵活性和调节余地，能可靠适应水质、水量的微量 变化。 4、采用先进的处理设备及工艺的优良组合，仪表仪器及控制系统达到运行安全可靠、操作简单方便、调节灵活的目的。 5、节约能源、减少动力消耗， 充分降低运行成本。 6、充分考虑二次污染的形成及有效预防，工艺设备采取耐腐蚀措施，运行噪声不超标、生产场地无臭味。 7、减少污水提升次数并达到系统顺畅合理，经常运行费用低，现场维护管理方便。 冷凝废水、尾气净化吸收装置废水、渣气洗涤废水、均 由泵送 入 17 厂内污水处理 系统 进行处理，处理后回用作渣气洗涤水、除尘器补充水、煤堆场洒水抑尘，不外排；生活污水就地泼 洒抑尘。全厂水量平衡图见图 3 图 3 单位： m3/d 18 计依据与设计规范 1、水量、水质等有关条件 处理量： 930000t/a 污水中氟离子含量： 10000,并含有微量 子 1活用水 水抑尘 循环冷却系统 水 净化酸冷却 成品冷却 大气冷凝系统 风机冷却系统 192 1080 720 168 2160 新鲜水 凝废水 艺尾气净化吸收装置 气水洗 2 污水处理池 0 8 有工程尾气水洗 厂煤堆场洒水 16 全厂石膏增湿 膜除尘补水 炉 172 1 1 中和 4 煤气发生炉 24 煤气洗涤 6 18 现有工程渣气水洗 1 4 5 4 19 400 2、排放标准 6化物含量： 20 150 120 第四章 含氟废水处理 化学沉淀处理法是含氟废水的传统处理法，迄今仍是含氟废水的主流处理技术，本污水处理工艺主要采用化学沉淀处理法（采用钙盐沉淀处理法），下面对本工程所采用的钙盐沉淀处理法如下简述： 废水中的氟主要成分为氟化物、硅氟化物、氟化氢、六氟化硅酸以及硼氟酸的形态存在。 除硼氟酸外，其他化合物都能够与 应，而转化为不溶性的氟化钙（ 其反应式为： 2 溶解度很低，其容度积为 10在 18条件下，溶解度为 16， 25条件下，溶解度为 8）。易形成沉淀物而与废水分离。 当废水呈酸性时，宜于以石灰作为沉淀剂的 ，并兼行中和剂的 20 作用。在这种场合，反应式为： 2a（ 2 +2废水呈碱性，则宜于以氯化钙为 ，对此，投加的 应超过废水中所含 以 石灰作为沉淀剂，处理水氟含量的理论极限值为 8，实际大量的运行数据也证明了这一点，而且反应和沉淀时间都较长，石灰用量也较高。 我国污水综合排放标准 化物的排放标准的最低值为 10。因此，如能保证处理水的氟含量为 8，则仅用石灰处理法即已能满足要求。 为安全计，使处理水的氟含量绝对达到排放标准，则可以考虑进一步去除处理水中的氟化物，对此，多采用投加硫酸铝的混凝沉淀法作为补充后继处理。运行取得的数据证实，这一技术方案是有效的。特别是对高氟化物含量的废水（ 1000），经这二道工序处理，处理水的氟含量可降至 2 左右。如原废水的氟化物含量较低（如在60以下），则可直接采用硫酸铝混凝沉淀法，能够使处理水氟化物一次达标到位。 以石灰作为沉淀剂的含氟化物废水处理， 在这一问题方面，还没有得到绝对性的结论，一般来说，在 为 8及 12的条件下，处理水中氟化物含量最低，这一情况在实际工程运行中得到证实。 21 当在废水中含有多价金属的场合，也可以采用钙盐沉淀法，并可取得与多价金属投加法（化学反应共沉）相同的效果。 对于含氟废水，一般采用钙盐沉淀法，即向废水中投加石灰，使氟离子与钙离子生成 工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点，但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点。 氟化钙在 18 时于水中的溶解度为 16.3 ，按氟离子计为 7.9 l，在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物。氟的残留量为 10 20 时形成沉淀物的速度会减慢。当水中含有一定数量的盐类，如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时，将会增大氟化钙的溶解度。因此用石灰处理后的废水中氟含量一般不会低于 20 30 l。石灰的价格便宜，但溶解度低，只能以乳状液投加，由于生产的 a(颗粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大。投加石灰乳时，即使其用量使废水 到 12，也 只能使废水中氟离子浓度下降到 15 左右，且水中悬浮物含量很高。当水中含有氯化钙、硫酸钙等可溶性的钙盐时，由于同离子效应而降低氟化钙的溶解度。含氟废水中加入石灰与氯化钙的混合物，经中和澄清和过滤后， 8时，废水中的总氟含量可降到 10 使生成的沉淀物快速聚凝沉淀，可在废水中单独或并用添加常用的无机盐混凝剂 (如三氯化铁 )或高分子混凝剂 (如聚丙烯酰胺 )。为不破坏这种已形成的絮凝物，搅拌操作 22 宜缓慢进行，生成的沉淀物可用静止分离法进行固液分离。在任何 离子的浓度随钙离子浓度的增大 而减小。在钙离子过剩量小于40 l 时，氟离子浓度随钙离子浓度的增大而迅速降低，而钙离子浓度大于 100 l 时氟离子浓度随钙离子浓度变化缓慢。因此，在用石灰沉淀法处理含氟废水时不能用单纯提高石灰过剩量的方法来提高除氟效果，而应在除氟效率与经济性二者之间进行协调考虑，使之既有较好的除氟效果又尽可能少地投加石灰。这也有利于减少处理后排放的污泥量。 由于氟化物不是废水中唯一要被除去的污染物，因此要根据实际情况选择合适的处理方法。例如含氟废水中溶有碳酸钠、重碳酸钠时，直接投加石灰或氯化钙，除氟效果会降低。 这是因为废水中存在着一定量的强电解质，产生盐效应，增加了氟化钙的溶解度，降低除氟效果。其有效的处理方法是先用无机酸将废水 到 6 8 之间，再与氯化钙等反应就可有效地除去氟离子。若废水中含有磷酸根离子，则先用石灰处理至 于 7，再将沉淀物分离出来。对于成分复杂的含氟废水，可用加酸反调 首先在废水中加入过量的石灰，使 11，当钙离子不足时补加氯化钙，搅拌 20 后加盐酸使废水调到 8，搅拌 20 入絮凝剂，搅拌后放置 30 后底部排泥，上清液排放。 (1)利用化学沉淀法可以处理高浓度的含氟废水，氟离子初始浓度为 1000 3000 时，石灰法处理后的最终浓度可达 20 30 23 l，该法操作简便，处理费用低。但由于泥渣沉降速度慢，需要添加氯化钙或其它絮凝剂，使沉淀加速。设法提高钙离子浓度及保持高的 外，联合使用磷酸盐、镁盐、铝盐等，比单纯用钙盐除氟效果好。 (2)絮凝沉淀法对高浓度含氟水除氟效果差，处理后水中硫酸根浓度偏高。 (3)吸附法适用于水量较小的饮用水深度处理，吸附剂大多起阴离子交换作用， 因此除氟效果十分明显，但都要加特殊的处理剂和设置特定设备，处理费用往往高于沉淀法，且操作复杂。使用羟基磷灰石活性氧化镁稀土金属氧化物等新型吸附剂可提高处理效果。 (4)对于高浓度的含氟废水往往需进行两步处理，先用石灰进行沉淀，使氟含量降低到 20 30 l，继而用活性氧化铝吸附剂处理使氟化物含量降到 10 以下。 第五章 技术方案、设备方案和工程方案 本工程为含氟污水处理，通过加入 h)2 溶液，一是调节废水的 到 8 左右，一是给水中补充大量的 充分的反应使 淀，同时添加氯化钙，补充废水中 然后加入助凝剂与絮凝剂（硫酸铝），使其易于沉淀，经过固液分离 24 以后，废水即可达标排放。 图 5石灰池 石灰制乳机 石 灰 水 h)2 水 贮 池 废 水 提 升 泵 整 池 定 池 化 学 反 应 池 絮 凝 池 平 流 沉 淀 池 斜 管 澄 清 池 除 氟 过 滤 器 达标 排放 污泥池 污泥泵 板框压滤机 污泥外运处置 上清液及滤液回流 25 生产工艺排出的含氟废水经厂区污水管网自流入废水处理系统的调节均质均量池（废水贮池），通过调节均质均量池对不稳定的工业来水进行均质均量，以满足后续工艺稳定、连续供水要求。 调节均质均量池出水经泵提至废水处理设施中的 时向废水中投加石灰水，调整 左右，并通过机械搅拌方式，提高反应效果，此时在 整池中同时发生中和及化学沉淀反应。由于废水来水 独采用 左右很难控制，为此在 整池后设置 定池。 整池能说为工艺中的粗调池， 从 废水指标 时，此时只需向废水加投加少量石灰水，将废水 左右的稳定范围内，达到最佳反应值。为提高 定池反应效果，在 定中安装机械搅拌装置，提高反应效果，同时也可避免沉淀。 根据工艺要求，需向废 水中投加过量的钙，为此在 定池出水自流入化学反应池，废水在此进行充分的化学沉淀反应，化学反应池中安装机械搅拌装置。 化学反应池出水自流入絮凝池，此时向絮凝池中投加硫酸铝及助凝剂，通过絮凝、助凝作用，将化学反应最终沉淀物凝聚为沉降性较好的颗粒，便于后续平流沉淀池及高效斜管澄清池进行二级固液分离， 26 斜管澄清后再采用过滤器过滤净