蓄电池生产含铅废水处理与回用

作者：山东智信环保科技来源：山东智信环保科技发布时间：2016-08-03

江西省南昌市某蓄电池生产企业，主要从事电动助力车用蓄电池技术研究、生产制造与销售，同时也辅助生产滑板车、汽车、摩托车的电池，产品有二十多种。公司总投资5054.92万元，建设年产100万只高能电动车亚胶体蓄电池组装项目。投产后产生的废水主要有生产废水和生活污水。由于组装过程中废水产生量较少，生产废水主要来源于配酸、充电台冲洗水、车间地面冲洗废水等。废水中主要为重金属铅含量超标及酸过量导致废水pH过低。铅是一类重金属污染物，该企业生产废水如果不处理达标就直接排放，将对水环境造成严重污染，危害人体健康。
1　废水组成及水质
根据公司生产现状，类比同类企业废水排放状况，污水站设计处理能力120m³/d。按照环境保护的有关规定以及地方政策需求，要求处理后的废水水质执行污水综合排放标准（GB8978－1996）中的一级标准，同时要求废水总铅质量浓度小于1.0mg/L。该企业废水水质及排放标准见表1。
2　工艺流程
2.1　工艺设计
该工艺主要为了去除水中的重金属铅及悬浮物固体并调节pH使达标排放，针对铅酸废水水质特点确定采用混凝反应+斜板沉淀工艺。
2.2　工艺说明
1）铅酸废水从车间通过自流进入隔油沉淀池，隔油沉淀池采用平流结构，污水中粒径较大的粒状物质和漂浮在水面上的油得到去除。往隔油沉淀池中投入一定量的碳酸钙石，可以使废水中的无机酸类物质与投入的碳酸钙石发生化学沉淀反应，生成钙镁盐类沉淀物质和CO2，废水的pH将会大大的升高，减轻后续处理负担，后续pH调节槽氢氧化钠的投入量会很大的减少。
2）隔油沉淀池出水自流进入调节池，调节池主要是用于调节水质、稳定水量，能有效缓解水量不均、浓度不均所带来的冲击，保证后续的处理工序能连续、稳定、有效地运行。
3）调节池中的含铅废水由泵提升进入一级pH调节槽，由碱液泵自动计量氢氧化钠投加量，向pH调节槽中泵入氢氧化钠，调节废水的pH在5.0左右。一级调节槽的出水溢流入PAC混凝反应槽，絮凝剂采用聚合氯化铝，由计量泵投加，使水中难以沉淀的颗粒脱凝结、集聚，絮凝成较大的颗粒而沉淀，保证出水Pb浓度达标。PAC反应槽出水溢流进入二级调节槽，由碱液泵自动计量氢氧化钠投加量，向pH调节槽中泵入氢氧化钠，调节废水的pH在9.5～10.5之间。三槽均设计了搅拌机。如若调节后pH不合格，二级pH调节槽出水回流至调节池。
4）二级pH调节槽出水溢流至斜板沉淀器，同时由计量泵控制投加PAM高分子助凝剂，使废水中难以沉淀的颗粒脱凝结，集聚，成为较易沉降的絮凝物，改善污泥的脱水性能，加强污泥的沉降能力。
5）斜板沉淀器出水通过自流进入回调槽，pH回调槽由自动控制投药计量泵投加药剂硫酸，将出水pH调节在6～9之间。酸回调后的出水通过机械过滤器，主要功能是去除尾水夹带的悬浮固体物，深度处理减小出水中铅的浓度。
6）该公司设计了出水回用，回用设备采用了先进的变频供水控制技术，当水泵的流量变小时，水泵转速降低，增大时转速增大。变频具有手动和自动两种切换功能。提高了运行的稳定性，同时节约能耗。
3　主要构筑物及设计参数
3.1　隔油沉淀池
隔油沉淀池采用钢筋混凝土结构，数量1座，内表添加FRP防腐层，规格为2.5m×2m×2m。
3.2　调节池
调节池采用钢筋混凝土结构，数量1座，内表添加FRP防腐层，规格为20m×2m×2m，有效容积60m³，停留时间为10h。配备污水提升泵2台，1用1备，使用单级单吸离心泵，离心泵的吸入室，叶轮，压出室三个部分采用非金属材料，调节池的超声波液位控制器控制离心泵的启停。
3.3　斜板沉淀器
斜板反应器设计流量5m³/h，采A3钢制自制，斜管设计为Φ=50的PP蜂窝管，安装倾角60°，采用手动排泥。
3.4　清水池
清水池采用钢筋混凝土结构，数量1座，内表添加FRP防腐层，参数为3.5m×2m×2m。
pH调节槽Φ1000mm×1300mm、混凝反应槽Φ1000mm×1300mm采用PP自制，硫酸储槽Φ840mm×1300mm采用PVC自制。
4　运行效果
该工艺设计采用NaOH溶液做沉淀剂，调节一级pH调节槽pH至5.0左右，控制二级pH调节槽pH在9.5～10.5之间。氢氧化钠溶液由人工现场手动搅拌配制，浓度为10%，通过pH仪表控制碱液泵向每级调节槽投加氢氧化钠溶液，投加流量300mL/h，受pH仪表控制。混凝沉淀采用投药计量泵投加PAC作为絮凝剂，采用投药计量泵投加PAM作为助凝剂，均采用人工现场搅拌配制，投加量分别为90、10mg/L，均受一级气动水阀控制。处理效果及各处理单元对铅的去除率分别见表2和表3。
5 　经济效益分析
该工程总投资约为86.42万元，其中土建费用20.55万元，设备材料费用53.11万元，设计、安装、调试及人员培训12.76万元。该污水处理工程运行成本为2.91元/m³废水，其中电费109.66元/d，人工费180元/d，药剂费约60.2元/d，合计349.2元/d。污水处理站建成后，每年减少COD排放量3366kg，减少总铅排放量578.16kg。
另外，该工艺具有以下特点：1）处理工程占地面积较小、工程投资少、运行能源消耗不高，操作管理方便简单，工艺成熟、可靠、效果好、运行稳定；2）污水处理的过程各工序各设施可以根据水质水量灵活地调节，能适应水质水量的变化；3）工程使用的设备性能好，先进可靠，采用自动化控制，同时考虑管理的方便性、控制的灵活性，可运用一台PLC来编程控制自动化控制系统的核心组成，向PLC输入现场信号，编制用户程序来控制各执行器工作，按照工艺流程控制各个水泵和电动阀门。
6　工程问题及建议
1）整个污水处理站采用PLC作为中央控制器，控制系统在设备有问题时，会发出警报声，且机械设备故障的一般解决方案会出现在系统的屏幕上，所有控制参数的设定及修改均受密码保护。
2）该企业的废水经处理达标后返回生产线使用，既可减少废水的排放，又节约水资源，也节省经济成本。斜板沉淀器产生的污泥经厢式压滤机脱水干化后，送至冶炼厂处理回收其中的铅，金属资源重复利用，同时也保护了环境。
3）为保证污水站能正常稳定运行，操作人员要密切观察清水池出水水质的变化，并及时在现场取水做混凝沉淀实验，按照出水颜色的深浅、沉淀的效果是否良好，对PAC、PAM加药量进行调整，以及必要时重新设置pH控制仪。
4）污水处理站运行时，操作人员要认真观察斜管沉淀器的出水是否澄清，如果出水沉淀物比较多、浑浊，则需打开排放污泥的阀门，排完全部的污泥。
7　结　论
1）工程调试实践表明，该工艺运行效果良好，出水水质达到排放标准，能够高效去除废水中的重金属铅污染物，去除率达到99.7%。
2）整个污水处理系统能够按照仪表检测信号和各个水池的液位信号自动开启和关闭废水处理系统，废水处理工艺流程中各设备的运行状态和系统运行参数均动态显示在屏幕上，同时对每台设备都可以独立进行手动控制，工艺设备先进可靠。

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