地埋式一體化AO工藝處理鋰離子電池電解液生產廢水工程實例

潘文琛，李桂榮，李 卓

(1.鄭州財經學院 土木工程學院，河南 鄭州 450044；2. 鄭州大學水利與環境學院，河南 鄭州 450002；3.湖南先科環保有限公司，湖南 長沙 410000)

鋰離子電池被廣泛應用于筆記本電腦、手機等電子信息產品，電解液作為鋰離子電池四大關鍵材料(正極、負極、隔膜、電解液)之一，號稱鋰離子電池的“血液”的需求量也在不斷增加。湖南航盛新能源材料有限公司，是一家專注于高性能鋰離子電池電解液的開發、制造和銷售的高新科技企業。生產過程中，產生的高濃度有機廢水主要來源于設備及地面沖洗水、廢氣凈化廢水等。廢水中主要含有PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)等有機物。針對該公司生產廢水水質成分比較復雜，且有機物、石油及氨氮濃度比較高等特點，工程采用選用“地埋式一體化AO工藝”的方式進行處理，運行一年來，效果顯著，其出水各項指標均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的三級排放標準。

1 設計水質、水量及排放要求

1.1 設計進水水質其具體、水量見表1。

廢水產生量：

根據業主提供信息，生產廢水產生量約3m3/d，生活廢水約27m3/d，本設計水量總共約30m3/d。具體水質指標如表1所示。

表1 進水水質及排放標準Tab．1 Influent quality and discharge standard

2 廢水處理工藝設計

2.1 廢水工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

2.2 工藝流程說明

來自廠區的生產廢水先通過格柵進入調節沉淀池，在這里進行水質水量調節和懸浮物的去除，通過調節池泵入調酸池，將pH值調為2～5，為Fenton反應的發生創造酸性條件。然后廢水自流入Fenton反應器，通過投加Fenton反應試劑將廢水中難以降解的污染物氧化降解，Fenton反應器出水自流至中和池，在液堿的作用下廢水pH調節至中性；中和池出水自流至混凝反應池中，在該池中投加絮凝劑PAM并進行充分反應，使廢水中鐵泥絮凝；混凝反應后的廢水自流至初沉池，將其中的鐵泥沉淀，上清液自流依次進入A池及O池后，廢水進入終沉池，終沉池出水泵打入砂濾罐過濾后達標排放。初沉池、終沉池鐵泥由污泥泵送至污泥濃縮池后經板框式壓濾機運行后泥餅外運。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

3 主要構筑物及設備

該污水處理設施采用地埋式一體化設備。1臺，鋼制(加強級防腐、抗滲)，設備設計規格：L×B×H=15×4×4m；運行時間：8h/d。

3.1 預處理系統

(1)格柵板。1塊，不銹鋼材質，規格：L×B=4×4m；B=10mm。

(2)調節池。調節沉淀池集調節和沉淀功能于一體，1座，鋼筋砼結構，規格：L×B×H=4.0m×2.0m×4.0m，水力停留時間：8h，超高：0.3m；污水提升泵：2臺(一用一備)，碳鋼防腐，型號：50WQ5-10-0.55，流量：5m3/h，功率：0.55kw，揚程：10m，材質：碳鋼防腐；pH在線監測儀：1臺；型號：量程1-14(不帶遠程控制)；浮球液位計(控制提升泵啟停)：1臺，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)；電磁流量計：1臺，量程：1～6m3/h。

(3)調酸池。1座，規格：L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時間：45min，超高：0.3m，配套穿孔管：1組；pH在線監測儀，1臺，型號：量程1-14(不帶遠程控制)。

(4)Fenton反應器。1座，碳鋼防腐結構，規格：L×B×H=3.0m×2.0m×4.0m，有效水力停留時間：4h，超高：0.3m；穿孔曝氣管：1套，pp材質，直徑：20mm；回流泵：1臺，碳鋼材質，型號：50WQ5-10-0.55，流量：5m3/h，功率：0.55kw，揚程：10m。

(5)中和池。1座，規格：L×B×H=1.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時間：45min，超高：0.3m，配套穿孔管：1組； pH在線監測儀：1臺，規格：量程1-14(不帶遠程)。

(6)混凝池。1座，碳鋼材質，規格：L×B×H=2.0m×1.0m×4.0m，有效水力停留時間：1.8h，超高：0.3m；穿孔曝氣管：1套，pp材質，直徑：20mm。

(7)初沉池(斜板沉淀池)。1座，碳鋼防腐，規格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，設表面負荷為1.0m3/m2·h，超高：0.3m；斜管填料，3.2m3，pp材質，斜管角度：60度，斜管長度：1m；污泥泵：1臺，型號：QDX1.5-16-0.37，流量：1.5m3/h，功率：0.37KW，揚程：16m；浮球液位計(控制污泥泵啟停)：1臺，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

3.2 生化處理系統

(1)缺氧池A。1座，碳鋼防腐，規格：L×B×H=4.0m×4.0m×4.0m，超高：0.3m，HRT：15h；組合填料：30m3，pp材質；潛水攪拌器：1臺，型號：QJB0.37/6-220/3-980S，流量：1.5m3/h，葉輪直徑：220mm，葉輪轉速：980r/min。

(2)好氧池O。1座，碳鋼防腐，規格：L×B×H=4.0m×3.0m×4.0m，超高：0.3m，有效水力停留時間：12h；組合填料：24m3，pp材質。

3.3 深度處理系統

(1)終沉池(斜板沉淀池)。1座，碳鋼防腐，規格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，表面負荷：1.0m3/m2·h，超高：0.3m；斜管填料：3.2m3，pp材質，斜管角度：60度，斜管長度：1m。污泥泵：1臺，型號：QDX1.5-16-0.37，流量：1.5m3/h，功率：0.37KW，揚程：16m；浮球液位計(控制污泥泵啟停)：1臺，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

3.4 污泥處理系統

(1)污泥濃縮池。1座，碳鋼防腐，表面負荷：1.0m3/m2·h，規格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，超高：0.3m；浮球液位計(控制污泥隔膜泵啟停)：1臺，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。(12)中間水池。1座，碳鋼防腐，規格：L×B×H=2.0m×2.0m×4.0m，超高：0.3m。反沖洗泵：1臺，碳鋼防腐，型號：50WQ15-10-1.5，流量：15m3/h，功率：1.5kw，揚程：10m；浮球液位計：1臺，量程：ST-M15-2(3)(1-6m)。

4 運行效果分析

圖2 進、出水 COD及去除率Fig.2 Concentrations of influent and effluent COD and removal rat

圖3 進、出水石油類及去除率

由圖2、圖3可見，利用地埋式一體化AO工藝處理鋰離子電池電解液生產廢水，在進水COD濃度為2000～5500 mg/L、進水石油類濃度為3300～8200mg/L時，去除率分別達到93.24%和99.73%，出水水質均達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)三級標準。

5 工程經濟效益分析

本污水處理工藝所產生的費用主要為藥劑費、電費、人工費。其中藥劑費包含FeSO4、25%H2O2、H2SO4、NaOH、PAM的使用，共計84元/d；每天用電量為32.2kW·h/d；取電價為0.8元/kW·h，因此每天用電費用為：32.2kW·h×0.8元/ kW·h =25.7元；本工程每天運行8h，配備一名專職污水處理人員，人員工資以2500元/月計劃，則每天人工費為：2500/30=83.3元/d。因此本工程運行總費用為：84+25.7+83.3=193元/d，每噸水的運行費用為：193/30=6.43元/t。

6 結論

湖南某能源材料有限公司采用地埋式一體化AO工藝處理生產廢水，出水一直穩定達到并高于《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)三級標準，取得了良好的環保效益和社會效益，對同行業的污染治理有一定的參考價值。

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