鋰電池新材料生產廢水處理工程設計

李莉 宋海云

摘 要：采用反應、壓濾、混凝沉淀、升流式厭氧污泥床、接觸氧化組合工藝處理鋰電池廢水，并進行了廢水處理系統工程設計。出水達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）三級排放標準。該工藝可實現對廢水中SO42-、Fe2+、PO43-去除，對難降解、溶解性有機污染物及特征污染物的有效去除，滿足廢水的達標排放。

關鍵詞：鋰電池廢水；SO42-、Fe2+、PO43-離子；污染物；達標

1 廢水水質水量

江蘇某鋰電池新材料有限公司主要從事鋰離子電池正極材料研發生產，其污水來源主要為生產過程產生的生產廢水及地面、設備沖洗水。該公司生產廢水經處理后外排至園區污水廠，根據有關要求，廢水經處理后外排水質應符合《污水綜合排放標準》表1中三級標準。具體設計處理進水考核指標如下表：

2 廢水特性和處理流程

2.1 廢水特性

根據該公司所提供的廢水及前期調研資料可知，該生產廢水具有水量大、CODcr高，硫酸鹽濃度高等特點，因此擬采用物化預處理先去除SO42-、Fe2+、 PO43-，再通過生化處理削減CODcr的污水處理工藝。

2.1.1生產廢水預處理

根據生產廢水中SO42-、Fe2+、 PO43-含量高的特性，對水樣的反復試驗結果，本設計對生產廢水進行針對性的預處理，采用以反應+壓濾+混凝沉淀為主的預處理工藝。

污水首先經過格柵過濾，去除污水中飄浮物，以免堵塞水泵。污水然后在調節池中聚集。

調節池可對污水進行水量的調節和均勻水質，減少對核心處理工藝的沖擊，調節池中設置穿孔曝氣管進行預曝攪拌。調節池中平均水力停留時間為12.0h，出水提升至反應池。

反應池可去除廢水中的硫酸根、磷酸根、鐵離子，降低生化處理的抑制作用。通過投加石灰溶液與上述離子反應形成沉淀，同時利用形成的沉淀物網捕水中一部分呈懸浮狀態的污染物，使污染物濃度得以一定程度的降低，降低后繼生化處理工藝的負荷。反應池平均停留時間為1.0h，反應池內的泥水混合物經泵提升至壓濾機進行泥水分離。

壓濾機可進行泥水分離。由于該廢水投加石灰后，泥水無法通過自然沉淀得以分離，故采用壓濾機強行固液分離，泥渣外運集中處理，濾出水自流進入曝氣反應池。

2.1.2綜合廢水生物處理

經預處理的工業污水和生活污水在集水池中混合，集水池可對生化系統進行配水，使各項水質在進生化系統處理的水質范圍之內，以確保生化系統有序有效的運行。混凝沉淀池出水pH值仍超過了生化處理微生物所能承受的范圍，需進行pH調節，在集水池內設置pH調節區，加酸調節pH值在6-9范圍內，集水池平均停留時間為2.5h，出水提升至UASB池。

UASB池利用厭氧微生物降解廢水中大部分有機污染物，并將好氧微生物難降解的大分子有機物轉化為易降解的小分子有機物，提高污水的可生化性能，為接觸氧化池提供較好的水質條件，提高處理效率。同時厭氧微生物硫化菌能夠將前段預處理出水中殘留的鐵離子、硫酸根離子轉化為硫化鐵沉淀，進一步降低后繼好氧處理的抑制作用。為保證UASB池處理效果，當進入UASB池中CODcr濃度超過10000mg/l時，將UASB池出水部分回流至集水池進行稀釋，UASB池平均水力停留時間為72.0h，出水自流進入接觸氧化池。

3 工藝設計與主要構筑物

1）調節池，1座，有效水深取3.5m，有效容積500m3，HRT為12h。

2）反應池，與調節池合建。反應池分為兩格，一個為反應區，一格為混合區，總停留時間選取1.0h。設置機械攪拌，使藥劑與污水充分混合，設置溶藥與投藥系統投加石灰。

3）曝氣反應池，1座，鋼筋混凝土結構，與調節池合建。曝氣反應池內采用穿孔空氣管攪拌，使空氣中CO2參與反應，曝氣反應池總停留時間為3.0h，設置3臺65GW25-15-2.2型污水提升泵，2用1備。

4）混凝沉淀池，1座，選取表面負荷0.77m3/（m2.h），沉淀分離時間選取3.0h。沉淀水深取2.40m，保護高度取0.3m，緩沖區高度取0.8m，污泥區深度取1.5m，沉淀池總深度為5.0m。

5）UASB反應池，1座，平均停留時間72.0h，有效容積3000m3，容積負荷6.75kgCOD/（m3.d）。UASB池出水自流進入接觸氧化池。

6）中沉池，采用豎流式沉淀池。選取表面負荷0.82m3/（m2.h），沉淀分離時間選取3.6h。

7）接觸氧化池，1座，平均停留時間30.0h，有效容積1260m3，容積負荷1.39kgCOD/（m3.d）。

8）二沉池，1座，采用平流式沉淀池。選取表面負荷0.65m3/（m2.h），沉淀分離時間選取4.0h。

9）污泥濃縮池，2座，有效容積140m3，儲泥時間17h。

10）壓濾機房，建1座12.5×14.0m壓濾機房，彩鋼雨棚。

11）加藥系統，包括溶藥系統、投藥系統與回調PH系統，溶解固體石灰。

4 實際運行效果

本工程在江蘇某鋰電池新材料有限公司得到順利實施，該廠廢水經過處理后出水符合當地環保部門的相關要求，污水處理站出水COD≤500mg/L、BOD5-≤300mg/L、pH 6.0-9.0、SS≤400mg/L。

5 運行成本分析

廢水處理的運行費用主要包括：電耗、藥劑費等。

5.1 電耗部分

污水處理站裝機容量為237.85kw，運行負荷為154.75kw，每天耗電3178kw.h。

5.2 藥劑費

處理每噸水藥劑費用：5.44元/m3廢水。

合計：處理每噸水日常運行費用為：7.34元/m3廢水。