第一章项目概述

1.1项目概述

某磷矿坚持先进的科学发展观、现代企业人文精神和经营战略，构建了优质优势产业平台，正处于新一轮快速发展的历史机遇期，具备了产业化、现代化、集团化、国际化的基本条件，是社会各界和国内外客商投资合作的理想选择。

随着某地磷矿的开发，由于选矿工艺和实际条件的原因，在生产过程中产生了一定量的高浓度含磷废水。在雨季，雨水对尾矿的冲洗也会产生高浓度含磷废水。部分废水的排放状况如下:只有收集构筑物，没有任何处理构筑物，末端靠自然蒸发和渗透解决，含磷废水雨天直接流入下游河道。由于下游河道现规划为某地生活用水的备用水源，本着保护环境，造福一方百姓的原则，某地磷尾矿废水必须进行处理，水质达到排放(回用)要求后才能排放(回用)。

1.2设计基础

1.中华人民共和国环境保护法(1989年12月)

2.中华人民共和国水污染防治法(1984年5月)

3.中华人民共和国水污染防治法实施细则(1989年7月)

4.《建设项目环境保护管理条例》(1998年11月)

5.《建设项目环境保护设计规范》(1987年3月)

6.排污许可证管理暂行办法(1986年3月)

7.污水处理设施环境保护监督管理办法(1989年5月)

8.《饮用水水源保护区污染防治条例》(1989年11月)

9.中华人民共和国河道管理条例(1988年6月)

10.《地表水环境质量标准》( GHZB1-1999)

13.《污水综合排放标准》(GB8978-1996)

14.《室外排水设计规范》(GBJ14-87)

15.城市污水处理站附属建筑及附属设备设计标准

16.给水排水工程结构设计规范

17.《给水排水构筑物施工及验收规范》( GBJ141—90)

18.城市区域环境噪声标准(GB 3096-96)

19.给排水工程预算与经济评价手册

20.业主提供的相关信息

1.3设计原则

工业废水处理是水环境治理的重要组成部分，也是水污染防治的主要手段。污水处理工艺方案的优化和选择是项目总投资、运行成本和运行稳定性的关键。因此，有必要从整体优化的理念出发，结合设计规模、废水水质特点以及当地的实际情况和要求，选择一个可行且经济的处理工艺方案。在确定废水处理工艺方案时，将遵循以下原则:

1.贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家规定的有关法律、法规和标准；

2.在磷矿基地总体规划的指导下，实施废水处理，保护附近流域水质，改善投资环境；

3、根据地表水环境保护功能区划，合理确定废水处理程度。根据国家相关法律法规的要求，根据具体情况，选择符合功能要求、占地少、经济实用的处理工艺；采用高效、节能、简单、经济、实用的废水处理技术和废水、污泥综合利用技术；

4.设计中充分考虑二次污染的防治。设备耐腐蚀，噪音低，处理过程中无异味。处理设备应采取相应措施，避免影响周围环境；

5.技术成熟，处理效果稳定，出水水质能够达到国家规定的要求；

1.4设计范围

本项目处理的水质为高浓度含磷废水；工程设计范围包括水处理工艺、土建、设备及安装、给排水、电气等专业；本工程设计范围从污水收集到调节池开始，污水系统合格后回用。

本项目废水处理的主要工艺为混凝沉淀+砂滤，主要设计内容如下:

(1)废水处理站主要设计:废水收集系统、废水处理构筑物、工艺设备、废水排放及回用系统。

(2)配套设施:包括土建工程、供配电设施、给排水设施、通讯设施、监测和实验室设施、维修设施及其他辅助设施。

(3)行政福利设施:包括管理中心等。

本次设计的重点是污水处理站的主体设计。

本项目的建设规模为:

平均废水处理能力为:200吨/天；

本项目建成后，可有效防止磷矿尾矿废水对附近水环境的污染，确保县城备用水源的安全可靠，保障居民健康。因此，本项目的建设不仅具有重要的环境效益，还具有潜在的社会效益。由于对环境的重视和保护，提高了企业形象，成为吸引国内外投资的动力，为一个县、某地磷矿的可持续发展奠定了基础。

第二章废水处理方案设计

2.1废水量、水质和排放要求(处理程度)

2.1.1水量

在磷矿选矿过程中，不同工序产生的废水量不同，但最终尾矿废水和其他作业工序排放的污水都需要进行处理，防止环境污染，便于回收利用，是选矿厂生产系统中不可分割的环节。

尾矿库排出的澄清水一部分通过回水系统返回选矿厂生产，其余排入下游河道。利用尾矿回水可以节约新的用水量，减少环境污染。排放到下游河流的尾矿水的质量应符合工业“废水”排放标准。选矿厂尾矿水中含有的有害物质来自选矿过程中加入的浮选药剂、金属元素和矿石中的可溶性化合物，常见的有氰化物、黄药、黑药、松根油、苯酚、煤油、柴油等。以及铜、铝、砷、锌、汞、磷、铬和镉的血浆。当排出的尾矿水中有害物质含量超过工业“废水”排放标准时，必须进行净化处理。

同时，尾矿露天堆放。在雨天，由于雨水的侵蚀和渗漏，还会产生大量高浓度含磷废水。这部分污染物浓度超标，需要净化后才能排放或使用。

目前磷矿尾矿废水晴天日产约150吨/天，雨天雨水冲刷废水收集量约300吨/天。现需新建一座废水处理站，处理尾矿工艺废水和雨水冲洗废水。本工程设计流量按调整后的出水流量设计，设计采用连续流处理。设计污水处理量为:

Qd = 200m3立方米/天

平均小时流量:qh = 8.33m3/h

水的质量

根据实际监测，废水的成分和含量如下:

表1某地磷矿尾矿废水的水质组成

磷矿废水经处理后，考虑回用。根据工业回用水水质标准，确定污水处理站的出水水质标准。执行的是:《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)；);同时，考虑到中水回用系统事故等原因，废水处理站的出水只能排入受纳河，磷矿尾水处理后排放的受纳河是县城生活用水的备用水源。因此，磷矿尾矿废水必须处理达标后才能排放，执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

2.2流程选择

2.2.1原则和要求

工业废水处理是水污染防治的重要内容。废水处理工艺方案的优化和选择对项目的总投资、运行成本和运行稳定性至关重要。因此，我们必须从整体优化的理念出发，结合设计规模、废水水质特点和当地的实际情况和要求，选择可行且经济的处理工艺方案。

2.2.2、设计思路和方案确定

20世纪70年代以来，国外在限制和禁止磷的过程中发展了一些含磷废水的处理方法，如金属颗粒交换树脂除磷、改变电极极性的电除磷、生物除磷等。在工业应用方面，国外成熟的技术是生化除磷，即通过厌氧-好氧工艺除磷。这种方法条件苛刻，投资成本高，限制了它在中国的应用和发展。而含磷废水采用无机或有机高分子絮凝剂混凝沉淀处理，因其投资少、处理成本低而广受青睐。

目前，国内外污水除磷技术主要分为两大类:生物法和化学法。生物法，如A/0、A2/0和UCT法，主要处理低浓度和有机磷废水。化学法主要有混凝沉淀、结晶、颗粒交换吸附、电渗析、反渗透等工艺，主要适用于处理无机含磷废水。

化学沉淀法是在废水中加入化学沉淀剂和磷酸盐形成不溶性沉淀，然后分离出磷。同时，这一过程中形成的絮体也能吸附和带出磷。常见的混凝沉淀剂包括石灰、明矾、氯化铁以及石灰和氯化铁的混合物。

含磷废水除磷的方法有化学沉淀法、活性污泥法、气浮法和反渗透法。其中，气浮需要调节一定的水压和气压，控制上浮速度等。，操作难度大，对比度大于1的物质去除率低；在活性污泥法中，溶解氧、污泥龄的控制和C/P比的确定是关键技术，也是控制的难点。反渗透处理成本很高。

本项目废水的主要污染物是高浓度无机磷。由于有机物浓度较低，从技术和经济角度考虑，采用生物处理法处理高浓度含磷废水并不有利。由于我国水处理专家对絮凝沉淀剂的研究，化学沉淀法除磷得到了很大的发展，化学沉淀法具有占地少、投资小、运行稳定可靠、操作控制简单的特点，在处理高浓度含磷废水方面具有很大的优势。本设计采用化学沉淀法(混凝沉淀+砂滤)处理某地磷矿尾矿废水。

2.2.3.处理过程的比较

本设计将化学沉淀法(混凝沉淀+砂滤)与活性污泥法、气浮法进行比较，从运行稳定性、运行费用、投资等方面进行考察，具体如下:

2.2.1、流程描述

废水中的磷主要以可溶性磷酸二氢锰、磷酸二氢锌等无机盐形式存在，大部分有机磷和聚磷酸盐在处理过程中可转化为正磷酸盐，正磷酸盐可发生化学沉淀。因此，磷化废水中的磷可以通过磷酸盐的沉淀而有效去除。有铁盐、铝盐和钙盐(石灰等。)在起化学沉淀作用的化学药剂中，石灰是最便宜的化学药剂。其原理是磷酸氢颗粒在OH-的存在下与石灰中的钙颗粒反应，其主要反应机理为:

2Ca(OH)2→2 Ca2++4OH-

2ca 2 ++ hpo 42-+4OH-→CAH po 4(OH)2↓+2OH-

4c ahpo 4(OH)2+2c a2 ++ 2 hpo 42-→Ca10(PO4)(OH)2↓+6H2O

PO43-能与许多金属离子发生沉淀，沉淀与PO43-的浓度有关，而PO43-的浓度与溶液的PH值有关，随着PH值的增大而增大。因此，絮凝沉淀除磷的关键是PH值的控制。

2.2.2、工艺流程设计

废水采用混凝沉淀+砂滤工艺处理，达标后排放。混凝+砂滤工艺是一种先进成熟的二级污水处理工艺，去除有机物、氮、磷效果好，产生的污泥量少，稳定性好。整个过程运行稳定，管理方便。

混凝+砂滤工艺如图所示:

处理过程的描述

某磷矿尾矿废水收集后排入调节池调节水质水量，以减轻后续处理构筑物水质水量的冲击负荷。废水在调节池中的停留时间一般认为是6h。考虑到项目的地理位置和当地的气候条件，设计停留时间为8h调节池出水用泵抽到折流反应池，加入石灰乳调节废水的PH值，使其处于磷酸根离子高效结晶的PH阶段。同时，向反应罐中加入定量的CaCl2。反应池出水在斜管沉淀池沉淀，大部分絮体在此过程中被去除；沉淀后出水不能完全达标，需要在沉淀池后增设砂滤池，去除残留的磷等有机污染物，进一步改善水质，使其达到国家排放标准。

砂滤后的净化水排入回用池。因为磷的化学沉淀需要在高PH值的条件下进行，所以在后续处理中需要加酸中和。设计在回用池中加酸中和，中和后的净化水由回用泵站提升至选矿区回用。

在水处理过程中，斜管沉淀池和砂滤池会产生一定量的污泥。这部分污泥将储存在污泥储槽中，由间歇运行的污泥脱水机脱水后运出。

在整个水处理系统中，控制系统考虑采用PLC自动控制系统，通过PLC控制系统、PH测控系统和电磁阀可以自动控制药剂的投加，操作管理简单。

2.2.4.主要工艺流程简介

1.调节池

调节池主要用于均质水质水量，提高系统对水质水量的缓冲能力，防止系统负荷的急剧变化，保证废水处理系统的正常运行。

按照设计日平均污水流量200m3/d，调节池12h的平均污水流量为100m3，则调节池容积V=100m3。

从水力角度来看，为了防止污水中悬浮物的沉淀，使水质均匀，在调节池内设置导流墙和水力推进器，调节池出水由水泵提升至后续处理构筑物。

提升泵采用两台潜污泵，一用一备。

本设计采用专用搅拌设备进行搅拌。

根据调节池的有效容积，搅拌功率一般采用1m3污水4 ~ 8W，选择搅拌设备。

本项目搅拌设备总功率为0.8 Kw。

2.搅拌反应罐

搅拌反应池主要用于废水中污染物和混凝剂的充分反应，搅拌反应池采用机械混合。

反应罐分为四个隔间，Ca(OH)2和PAM分别加入第一、第二和第三隔间。单次反应时间为8min，第一、二反应罐搅拌器转速为60r/min，第三、四反应罐搅拌器转速为20r/min。

该处理段需要加药，因此设置了药物溶解加药装置。

3、沉淀池

沉淀池采用升流式逆流斜管沉淀池。

设计流量:按泵后流量即平均小时流量设计，q = 8.33m3/h。

设计荷载:q = 3m3/m2.h

斜管沉淀池的设计沉淀时间为2h。

斜管沉淀池的设备和材料主要是斜管和斜管支架，斜管为UPVC斜管，共10m2。

沉淀池中的污泥由污泥泵提升并清除。

砂过滤罐

砂箱采用石英砂过滤废水，过滤速度为16m/hr，每三天反洗一次，反洗时间为10min。

砂滤池是钢制的，是成套设备。

5.重复使用游泳池

回用水池的设计容积为100m3。

处理后的净化水由水泵提升并重复使用。

泵的流量为8.0m3/h，设计扬程为80m。

6.污泥储罐

处理过程中，沉淀池和砂滤池产生污泥，污泥储存在储槽中。

储泥池平面尺寸为3m×3m，设计高度为3m。

污泥储槽的结构类似于钢筋混凝土结构。

第三章项目内容

3.1土木工程部分

本方案土建施工内容主要包括调节池、搅拌反应池、沉淀池、回用池和设备间的施工。根据水头损失和地形高差，设计地上结构+半埋式结构。为了节省占地面积，调节池和回用池采用共墙结构。

3.2安装部分

部分安装工程主要包括搅拌反应池中的混合器安装、砂滤池安装、污泥混合器安装、加药加氯装置安装、系统中的管道和阀门安装、系统中的电缆连接、电源箱安装、控制系统安装等。，以及系统中所有设备的调试和联动调试以及细菌的培养。

3.3电气部分

污水处理站为二级负荷，业主提供的380/220 V低压电源以电缆直埋方式通过预埋管进入污水处理站操作室。污水处理站总装机容量11.8kw，平均用电量10.3kw，采用无功功率自动补偿装置，补偿后功率因数在0.9以上。

1.污水处理过程采用手动和自动控制方式；

2.调节池污水泵低水位停，高水位启动；

3.提供了一种过电流和过电压保护系统。

第四章土建工程及设备清单

4.1设备清单

表6设备零件清单

表7土建工程清单

电控装置，控制中和器、污水泵、混合器和污泥泵的开启、关闭和运行；

定期检测分析水质指标，根据水质水量变化及时调整系统运行参数，达到稳定的污水处理效果，保证出水水质达标；

及时清除残渣、污泥等固体污染物；

严格按照污水处理站的操作规程进行操作，维护污水处理设备的正常运行。

第六章环境保护、劳动定员、安全生产和节能

6.1.环境保护

污水处理站的建设不应影响周围环境，应充分注意环境的美化，以确保工人的健康，并提供良好的工作环境。因此，环境保护应考虑如下:

(1)污水处理站内产生强烈气味或噪声的工段，如格栅井、混凝沉淀+砂滤、污泥干化池等。通常尽可能地放置在下风处，远离工厂的前部区域。

(2)尽可能增加站区绿化面积。站区绿化利用道路两侧空用地、建筑物周围及其他空用地进行。沿站墙内侧布置抗吸附能力强的灌木，逐渐形成隔离带。

(3)水泵、风机等噪声源的控制，参照《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85的有关规定。除低噪声设备外，还采取了机房与值班室分开、设备基础加减振措施等工程措施来防止噪声。

6.2.劳动能力

根据生产规模和工艺要求，根据建设部编制的《城镇污水处理工程建设标准》(2001年修订)，并考虑到自动化水平的提高，当自动运行出现故障时，可切换至手动模式。因此，临时污水处理站配备一名工作人员。

6.3、安全生产

在污水处理站，污水和污泥中含有许多有害的化学物质和生物成分，如果不引起足够的重视，会对操作人员的健康造成危害。本方案设计中已考虑了相应的措施，污水处理站布置在常年主导风向的下风向，可将环境污染控制在最低限度；此外，本项目所有设备均为全自动，大大降低了操作人员的劳动强度。除了对本污水处理站的操作人员和管理人员进行必要的安全教育，制定必要的操作规程和管理制度外，设计中还考虑了以下劳动保护和安全措施:

(1)各处理构筑物的走道或相邻空走道上应设置防护栏杆，走道的宽度、高度和强度应符合国家劳动保护规定。

(2)鼓风机房设有通风系统。

(3)所有电气设备的安装和保护应符合电气设备的有关安全规定，留有足够的安全标准距离。

(4)水泵、风机、电机等易产生噪声的设备需配备有效的隔音措施。

6.4.能源节省

污水处理站有大量耗电设备。在设计和设备选型中，节能和节能应作为一个关键因素加以考虑，主要表现在以下几个方面:

(1)本工程选用高效、低能耗的先进设备，运行时水泵的工作点位于高效区，以节约能耗。

(2)在立面布置中，尽量减少扬程损失和水泵的提升高度。通过精心设计，污水处理构筑物布置紧凑，水流顺畅，将水头损失降至最低点，节约能耗。

(3)采用先进的仪器仪表自动控制系统，各种设备能根据水量和水质的变化自动调整运行状态，保证整个处理系统以最经济的状态运行，从而最大限度地降低日常管理和运行费用。

6.5.绿皮苹果

污水处理站是污水集中处理的地方。重视污水处理站及其周边环境的绿化，不仅可以改善景观，还可以减少污水处理过程中产生的废气和臭气对周边环境的影响。污水处理站周围拟种植宽带常绿乔木，利用杂灌木作为绿化隔离带，确保绿化面积大于30%。

第七章安装、调试、试运行和验收

1.供货商应对设备进行安装和调试，并向买方提供图纸和说明书。整个安装和调试过程必须在买方现场技术人员的陪同下进行。应向买方详细解释重要的工作程序，并指导买方的现场人员。

2.整个安装必须满足污水处理系统设备的安装要求。

3.本项目设备安装后，需要进行清水试验。

4.供方应指导需方人员在现场操作和调试设备，并尽快解决调试中出现的问题。

5.在不影响工程设备安全可靠运行的条件下，如果存在一些微小缺陷，卖方应在双方同意的时间内免费修复上述缺陷，买方应签署初步验收证书。

6.经过15天的稳定试运行，设备无明显质量问题。经相关环保部门监测，水质合格后，买方将组织验收，并向卖方出具最终验收证书。

7.未尽事宜应在合同中体现。