铅酸蓄电池废水处理方法

Posted 2023-01-13 废水处理方法

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某蓄电池公司位于江西省某工业园内，该企业生产过程中产生大量的酸性重金属清洗废水，该清洗废水分为清洗涂板机产生的含铅废水、化成水洗工序极板水洗废水及充放电水洗产生的废水，清洗废水偏酸性且含有重金属铅。该企业排放含铅生产废水130 m3/d。废水水质pH为1.0～3.0，SS约为125 mg/L，COD为125 mg/L，Pb为25 mg/L。

为使该废水达标排放，该企业确定建设一套污水处理装置。设计出水水质pH为6.0～9.0，SS为70 mg/L，COD为100 mg/L，Pb为1.0 mg/L，要求出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中一级标准。

1 处理工艺流程及说明

1.1 废水处理工艺

针对该公司生产废水主要为Pb重金属、悬浮物等的特点，采用“二级沉淀+生化+活性炭过滤”工艺处理其生产废水。废水首先进入均化池，然后进入一级沉淀系统。废水经反应池1进行反应后，再进沉淀池1沉淀，去除废水中的大部分铅；之后废水进二级沉淀系统，在去除废水中磷的同时进一步去除废水中的铅。经二级沉淀后，废水进生物滤池，一方面降低废水中的SS、COD，另一方面通过生物吸附进一步去除废水中的铅，经生物滤池后，废水经纤维活性炭吸附后回用或外排。

废水处理工艺流程如图 1所示。

图 1 废水处理工艺流程

（1）废水部分：生产废水从车间内各清水槽排出后进入均化池，池内设空气搅拌，以储存废水并使之均质均量。均化池出水经提升泵泵入反应池1，由pH自动控制仪控制NaOH投加，控制废水的pH范围为10.0±0.5，后投加Na3PO4，进一步沉淀废水中的Pb重金属离子，反应后入沉淀池1进行固液分离。经固液分离后的废水入反应池2加PAC和PAM絮凝剂进一步沉淀，后进入沉淀池2再一次固液分离。从沉淀池2中出来的废水入生物滤池、吸附塔及贮水池后达标排放。

（2）污泥部分：来自于沉淀池1、2的污泥，由液位差排入污泥浓缩池，再经螺杆泵泵入污泥脱水机，污泥浓缩池的上清液和污泥脱水机的滤液返回均化池。

（3）加药部分：在反应池1中投加NaOH、Na3PO4与原废水充分混合反应；在反应池2中加入混凝剂PAC及助凝剂PAM进一步沉淀废水中的重金属Pb。

（4）仪器、仪表、自控及配电部分：主要包括液位自控仪、流量计、泵自动切换装置、报警装置等。

1.2 废水处理工艺说明

（1）格栅井。设1套粗格栅和细格栅，材质均为塑料，粗格栅1道，宽度为300 mm，有效栅隙b为16 mm；细格栅1道，宽度为300 mm，有效栅隙b为16 mm，尼龙网D≤2 mm。废水首先经过粗细两道格栅，粗格栅设在进水口处，以去除废水中较大漂浮物，细格栅设置在提升泵房后，用于拦截废水中的部分悬浮物。

（2）均化池。1座，采用钢混结构，做防腐处理，设计尺寸5.0 m×5.0 m×5.0 m。由于蓄电池生产废水呈酸性，pH在3.0～5.0左右。均化池的作用能有效减缓水量不均、浓度不均所带来的冲击，保证后续处理连续、稳定地运行。

（3）反应池1。1座，采用玻璃钢结构，做防腐处理，设计尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m。pH调节池1中调pH为10.0左右。原因是Pb（OH）2的溶度积为2.0×10-16，当pH为9.5～10.5时，Pb（OH）2沉淀效果最佳，高于该pH，开始出现反溶现象，当pH大于13时，沉淀完全溶解，低于该pH，则不能很好地形成 Pb（OH）2沉淀。另外Na3PO4水解过程中即向原水中提供OH-离子碱度，促使氢氧化铁胶体析出增多，加速沉淀的进行。另一方面，Na3PO4加入原水中后，水解产生的Na2HPO4在水中起络合剂的作用，当络合物析出时，同时黏住水中原有的胶体杂质，发生凝聚现象。因此Na3PO4加入，一方面发生凝聚现象，使混凝过程中产生一种粒度大，密度大和结实的矾花。易于下沉、又不易破碎。

（4）沉淀池1。1座，采用钢结构，做防腐处理，设计尺寸D 2.4 m×4.8 m。废水中存在大量Pb（OH）2及Na3PO4起络合作用黏住的胶体杂质，在反应池1中加PAM助凝剂，加速难溶物的絮凝，大部分Pb2+得以去除。

（5）反应池2。1座，碳钢结构，做防腐处理，设计尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m。反应池2的进水为沉淀池1的出水，pH为11.0左右，加入混凝剂PAC及PAM进一步除去水中悬浮物及未沉淀完全的难溶物，保证出水水质重金属离子Pb达标。

（6）沉淀池2。1座，钢结构，做防腐处理，设计尺寸D 2.4 m×4.8 m。作用是为了除去反应池2中生成的Pb（OH）2难溶物及大量悬浮物SS。

（7）生物滤池〔6〕。2座，钢结构，带防腐处理，设计尺寸2.0 m×2.0 m×5.0 m。由于蓄电池废水中还含有少量的有机物，工程采用气水联合反冲洗，即气洗-气水联合洗-水漂洗去除废水中的有机物质，另外池中填料本身截留及表面微生物膜的絮凝作用，使得出水SS很低，不超过10 mg/L。

（8）蓄水池。1座，采用钢混结构，设计尺寸3.5 m×3.5 m×4.0 m。蓄水池收集处理好的废水，用于绿化和冲洗地面，剩余废水通过标准化排污口排放至污水管网入工业园污水处理厂。

（9）纤维活性炭吸附塔。1座，采用钢结构，做防腐处理，设计尺寸D 1.5 m×2.0 m。出水经过纤维活性炭吸附塔中的活性炭过滤，出水满足国家标准排放要求。

（10）污泥池。1座，采用钢结构，设计尺寸 1.5 m×1.5 m×1.5 m。经沉淀池1、2出来的含水固渣进入污泥池，固体废渣在污泥池中通过自身重力作用自然沉降。采用板框压滤机对固渣进行机械脱水。污泥经螺杆泵泵入污泥脱水机，污泥浓缩池的上清液和污泥脱水机的滤液返回集水池。由于该泥饼含有重金属离子，装袋后外运给有危废处理资质的公司处理。

2 主要设备材料

40FZS-18型耐腐蚀自吸式塑料泵4台，2用2备。离心沉淀器1座，在沉淀池2内安装。SLS150-200型反冲洗水泵1台，Q=260 m3/h，H=10.6 m，N= 15 kW。HSR50型工艺曝气风机2台，1用1备，Q=0.75 m3/min，ΔP=49 kPa，N=1.5 kW。HSR150型反冲洗风机1台，Q=13.25 m3/min，ΔP=58.8 kPa，N=22 kW。XAY40/800-UB型板框压滤机1台，过滤温度-5～ 80 ℃，过滤压力≤0.6 MPa。G25-1型螺杆泵2台，Q=2 m3/h，H=60 m，N=1.5 kW。80ZW-80-10型上清液泵1台，Q=80 m3/h，H=8 m，N=5.5 kW。QJB1.5/6-260/3-960/C型搅拌机2台。RCYB-1500/2型出水堰板2套。FMCSO304-105型浮球液位计2套。在线pH/T计3台，自控装置3套，电线电缆、配电及电控柜、管道阀门等若干。

3 工艺调试及运行结果

该项目从调试到稳定运行历时两个月左右，处理效果明显，基本达到了设计要求。2012年5月～ 7月平均进出水水质如表 1所示。

表 1 废水水质沿工艺流程的变化

由表 1可见，蓄电池重金属废水经两次混凝沉淀处理以后，出水pH及总铅以满足污水《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中一级标准，经过“生化+活性炭过滤”处理以后，总铅浓度进一步降低，总铅质量浓度为0.10 mg/L，pH为6～9，COD为22.45 mg/L，BOD5为2.39 mg/L，SS为6.3 mg/L。

4 工程投资及运行费用

（1）工程投资。工程总投资合计336.5万元。其中土建费用与设备费用合计306.5万元。设计费用与调试及人员培训费共10万元，其他费用为20万元。

（2）运行成本分析。人工费3人×2 000元/月。药剂消耗费：每日加10.0 kg Na3PO4·12H2O，合30.0元/d（以过量40%计），每日加50.0 kg PAC，合100.0元/d，每日加1.0 kg PAM，合30.0元/d，每日加50.0 kg碱，合150.0元/d。合计310元/d。

每天设备耗电量124.24 kW·h，电费单价0.75元/（kW·h），耗电费124.24×0.75=93.18元/d。

直接运行费：只考虑人工、药耗和能耗，不计折旧，运行费为：人工+药耗+能耗 =603元/d，合计15.98万元/a。。

5 结论

（1）工程实践表明：对含铅生产废水采用“二级沉淀+生化+活性炭过滤”组合工艺处理是合理可行的。该工艺成熟、可靠、运行稳定、操作管理方便。

（2）监测结果表明：该工艺对重金属Pb2+的去除率可达99.6%，各主要工艺处理单元均达到预期的设计功能和目标。“二级沉淀+生化+活性炭过滤”组合工艺既有高效化学作用，又可以利用物理化学特性对污染物进行有效凝聚和截留，通过二者有效结合去除废水中的有机物、重金属离子。

（3）废水中的金属离子经中和后生成氢氧化物颗粒悬浮在水中，絮凝沉淀时投加PAM使水中悬浮微粒集聚变大或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固液分离的目的。

（4）针对蓄电池重金属废水的水质特点，采用“二级沉淀+生化+活性炭过滤”组合工艺处理的思路是正确的。首先对酸性重金属废水进行pH调节，使其处于理想的碱性环境，采用混凝沉淀去除废水中的重金属离子，沉淀出水再经二次pH调节，出水水质已基本满足排放标准，而“生化+活性炭过滤”工艺是为了确保水质达标以及回用的深度处理。

（5）由于生产过程中对水质要求不高，故部分废水可回用涂板机清洗、化成水洗及充放电水洗等。废水经厂区内污水处理站处理后即可满足其使用要求，这样可节约水资源，做到废水资源化利用。