某汽车铸造废水处理工程设计

何立兴¹，尚冰²

（1. 北京桑德环境工程有限公司, 北京101102；

2. 中交隧道工程局有限公司, 北京100102）

摘要：介绍了陕西某汽车铸造企业污水处理站的工程设计内容，设计规模为1500m³/d，主体工艺采用“AO”工艺，回用水工艺采用“石英砂过滤+活性炭过滤+紫外消毒”工艺，给出了工艺流程、设计参数、设备选用等技术要点，总结了设计经验。 

关键词：汽车零件铸造废水；AO池；回用；全地下；工程设计

    陕西某汽车铸造集团公司是我国最大的以重型汽车变速器、汽车齿轮及其锻、铸件为主要产品的专业化生产企业和出口基地。

    产生的废水主要是生活污水与生产废水，生产废水主要是冷却排水、锅炉回水等，另外还有少量乳化液。随着环保力度的加强，拟新建一座污水处理站。

1设计规模及进、出水水质

    本工程设计规模为1500m³/d，其中生活污水750m³/d，生产废水750m³/d，乳化液5～10m³/月。生活污水和约50%的生产废水进入化粪池后排入污水处理站；另外50%的工业废水单独进入污水处理站。本工程设计生活污水与生产废水一并处理，乳化液经乳化液处理系统处理后自流进入生活污水与生产废水处理系统。

    本污水处理站出水排放执行《污水处理综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准、《渭河水系（陕西段）排放标准》（DB61-224-1996）一级标准的要求。回用水执行《生活杂用水水质标准》（CJ/48-1999）标准的要求，用于绿化或道路喷洒。设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水质

2工艺设计

2.1工艺流程

    污水处理的工艺流程见图1。

图1工艺流程框图

    整个工艺流程分为四条路线：水处理线、回用水处理线、污泥处理线及乳化液处理线。 

    （1）污水处理线

    生产废水和生活污水自地下集水渠自流进入格栅井，污水在格栅井内经人工粗格栅及机械细格栅去除污水中较大的悬浮物后经泵提升送入调节沉淀池，进行水质水量的调节。调节沉淀池的污水经泵送入AO池，在AO池内，利用微生物的新陈代谢作用去除污水中大部分污染物如COD_Cr、BOD₅等。AO池出水经二沉池泥水分离后，上清液部分自流排放至地下集水渠，部分自流进入中间水池，作为回用水水源。

    （2）回用水处理线

    中间水池内污水经泵提升送入石英砂过滤器及活性炭过滤器，进一步去除水中污染物。过滤器出水经紫外线消毒设备消毒后自流进入回用水池，回用水池内的水经泵提升作为厂区回用水。当回用水作为绿化用水时需在回用水池内投加氯片消毒。

    （3）污泥处理线

    二沉池和调节沉淀池的污泥经泵送入污泥反应槽，污泥在反应槽内与PAM絮凝剂充分混合后经泵送入板框压滤机压滤脱水。压滤后泥饼定期外运，压滤液自流进入格栅井。

    （4）乳化液处理线

    乳化液设计罐车定期送入乳化液储罐，乳化液储罐内乳化液经泵提升至隔油沉淀池，隔油沉淀池内乳化液经加热破乳、沉淀并人工撇除浮油后上清液自流进入破乳罐，在破乳罐内加入PAC和PAM药液，乳化液充分破乳后自流进入气浮机经油水分离后气浮机出水自流进入格栅井。气浮机浮油、浮渣及隔油沉淀池产生的沉淀物、浮油均收集至废油罐，定期外运处置。

2.2主要建构筑物及设计工艺参数

2.2.1  格栅井

    格栅主要用于去除污水中较大的漂浮物及悬浮物，以保证后续提升泵的正常运转。进站污水经过人工粗格栅及机械细格栅处理后经泵提升送入调节沉淀池。格栅井设计规模为1500m³/d。

    格栅井与格栅前集水井、格栅后集水井合建，为全地下式钢混结构，格栅前集水井尺寸为：1.20×1.20×4.80m。格栅井尺寸为：5.80×0.60×4.70m，一条渠道，渠道宽0.6m。格栅后集水井尺寸为：2.00×4.00×7.30m。

    格栅前集水井内设手动闸门1台，尺寸为600×800mm，方便检修管理。

    格栅井内设SM600型手动粗格栅1台，格栅宽0.56m，栅间距20mm，栅高1.00m，栅前水深为0.1m。另设SRH500型回转式钩齿格栅除污机1台，格栅宽0.50m，倾角75°，栅间距3mm，电机功率为1.5+0.25KW，设计流量为1500m³/d时的过栅流速为0.60m/s，栅前水深为0.2m。栅渣外运。细格栅前后安装液位差计，可根据细格栅前后液位差调整细格栅运行时间。

    格栅后集水井内设潜污泵3台（2用1备），Q=32m³/h，H=7m，N=2.2kW；池内设浮子液位计，控制泵的运行，启泵液位开启1台泵，最高液位开启2台泵，停泵液位全停。

2.2.2  调节沉淀池

    调节沉淀池主要进行水质、水量的调节，为后续生物处理创造良好的进水条件，不受污水高峰流量和浓度变化的影响。在调节沉淀池内设搅拌机用于污水混合均匀。调节沉淀池前端设置泥斗，池底设1%的坡度坡向泥斗，沉淀部分泥砂，泥砂用泵定期抽出脱水处理。调节沉淀池的出水用泵送入AO池。调节沉淀池设计规模为1500m³/d。

    设计调节沉淀池1座，为全地下式钢混结构。尺寸：18.00×4.00×5.50m，泥斗深6.5m。内设潜水搅拌机2台，单台搅拌机功率为1.5kW。

2.2.3  AO池

    AO池是去除污水中污染物的主要场所。A池为缺氧段，位于O池之前，在A池利用反硝化细菌的作用将污水中NO^3-、NO^2-离子还原成为N₂、N₂O等气体，同时去除进水中的部分含碳有机物。O池为好氧段，在O池利用硝化细菌及亚硝化细菌的作用将污水中的NH₃-N氧化成NO^3-、NO^2-离子。同时在O池中鼓入空气，利用所培养的好氧微生物去除污水中的大部分COD等污染物。AO池的这种缺氧区—好氧区的交替变化特征使池内中相继进行硝化和反硝化的过程，达到脱氮的效果。AO池出水自流进入二沉池。AO池设计规模为1500m³/d。

    设计AO池1座，全地下式钢混结构。AO池总平面尺寸为24.15×6.40m。其中A池尺寸为5.00×6.40×6.00m。O池分2格，单格尺寸为17.00×3.00×6.00m。端部出水井尺寸为1.50×8.40×6.00m。A池有效水深5.3m，O池有效水深5.2m，端部出水井有效水深5.0m。AO池设计污泥负荷为0.086kgBOD₅/（kgMLSS·d），混合液浓度为3.8g/L，水力停留时间为11.1h,其中缺氧池水力停流时间为2.52h，好氧池为8.57h。 设计污泥龄为26.66d，可充分满足硝化和反硝化细菌生长，保证系统的硝化和反硝化的能力。

    好氧池内设薄膜管式微孔曝气器96套，单套曝气器的气量为Q=5.40m³/h。缺氧池内设潜水搅拌机2台，单台功率0.55kW；另设手动铸铁方闸门2台，方便控制好氧池的进水量。好氧池内混合液的溶解氧浓度控制在1.0～3.0mg/L左右，当溶解氧浓度变化超出范围时，可通过调节风机的开启台数及风机出口阀门等调节风量，以便最大限度的节约能耗。端部出水井内设内回流潜水泵3台（2用1备，潜污泵），Q=95m³/h，H=10m，N=5.5kW。

2.2.4  二沉池

     二沉池是固液分离的主要场所。二沉池出水自流至取样渠。二沉池设计规模为1500m³/d。

    设计竖流式二沉池2座，全地下式钢混结构，二沉池与污泥泵井合建，单座二沉池平面尺寸为6.00×6.40m，池深6.8m。设计表面负荷为1.0m³/(m²·h)，沉淀时间为2.0h。出水采用单侧溢流堰出水，堰负荷0.40L/（m·s）。二沉池污泥浓度为8g/L。

    设计污泥泵井1座，全地下式钢混结构，尺寸为8.00×1.50×6.80m。

    每座二沉池内设中心筒1套，∅=700mm。

    污泥泵池内设污泥回流泵3台（潜污泵，2用1备），Q=32m³/h，H=8m，N=2.2kW，启动1台泵时，回流比为50%；启动2台泵时，回流比为100%；启动3台泵时，回流比为150%。另设剩余污泥泵2台(1用1备，潜污泵)，Q=10m³/h，H=10m，N=0.75kW，湿泥约12.35m³/d（含水率99.2%）。剩余污泥泵每天工作1.5小时。

2.2.5  取样渠

    二沉池出水自流进入取样渠，取样渠出水自流至地下集水渠外排。

    设计取样渠1座,全地下式钢混结构，尺寸为2.00×0.80×2.00m。内表面贴瓷砖。

2.2.6  综合操作间

    设计综合操作间1座。全地上式砖混结构，尺寸为21.60×6.00×4.80m。综合操作间与鼓风机房、化验室、中控室、配电间、库房合建。

    综合操作间内设回用水处理设备、污泥脱水设备、乳化液处理设备及加药设备。

    （1）回用水处理设备

    为节约自来水用水量，设中水回用设备1套，为厂区提供回用水。中水水源采用二沉池出水，中水经石英砂过滤器过滤、活性炭过滤器吸附处理后经紫外线消毒设备消毒处理后自流进入回用水池。考虑到回用水做绿化用途时的余氯要求，回用水做绿化用途时消毒采用紫外线消毒辅助氯片消毒。氯片设计投加量按6mg/L计。回用水处理设备设计规模为5m³/h。

    综合操作间内设石英砂过滤器、活性炭过滤器各1台，∅1000mm，滤速v=8m/h，过滤方式为上进水，下出水。反洗方式为水反冲洗，反洗方向与进水方向相反，反洗水水源为回用水池内回用水，反洗排水排入厂区排水系统；另设紫外线消毒设备1套，Q=5m³/h，N=2.1kW。

    （2）污泥脱水设备

    剩余污泥及调节沉淀池污泥经泵提升送入污泥反应槽，为改善污泥的浓缩性能，在污泥反应槽内投加絮凝剂PAM，污泥反应槽内污泥与絮凝剂充分混合后用泵送入板框压滤机进行浓缩脱水处理，直到含水率降至约75%，泥饼定期外运。污泥反应槽的作用是暂时贮存、调蓄二沉池剩余污泥及调节沉淀池的沉淀污泥。板框压滤机每天工作时间8～12h，每日需要脱水的污泥量约为171.76kgDS/d。PAM絮凝剂设计投加量为2.5～3kgPAM/t干泥，投加浓度为2-5‰。

    综合操作间内设板框压滤机（厢式）1台，过滤面积为14m²，滤室容积V=0.16m³，N=3.0kW；污泥反应槽1台，V=5.0m³，搅拌机功率N=2.2kW；污泥进料泵2台（1用1备，螺杆泵），Q=2～6m³/h，H=60m，N=3.0kW；压滤机清洗机1台，Q=15L/min，H=80kg/cm²，N=1.3kW；调节沉淀池污泥提升泵2台（1用1备，渣浆泵），Q=2～6m³/h，H=6m，N=1.1kW。

    （3）乳化液处理设备

    设计乳化液处理设备1套。设计乳化液每周处理1次，每次处理10小时，乳化液处理设备的设计规模按Q=0.25m³/h计。罐车送来乳化液后暂时储存在乳化液储罐内。乳化液储罐表面浮油定期人工清理至废油罐。乳化液经泵送入隔油沉淀池，隔油沉淀池内设电加热装置，部分乳化液破乳、浮油人工清理至废油罐、重油由齿轮油泵送入废油罐后乳化液自流至破乳罐。在破乳罐内加入PAC和PAM药液，大部分乳化液破乳后乳化液自流至气浮机，油水分离后气浮机出水自流至生化污水处理系统格栅井。气浮机浮渣人工清理至废油罐内。废油定期外运处置。

    综合操作间内设乳化液储罐1台，V=2.5m³；齿轮油泵2台（1用1备，齿轮油泵），Q=0.5m³/h，H=7m，N=1.5kW；乳化液提升泵2台（1用1备，磁力泵），Q=0.25m³/h，H=37m，N=0.095kW；隔油沉淀池1台，∅=800mm，表面负荷为0.6m³/(m²·h)；法兰式电加热器1台，N=6kW；破乳罐1台，V=0.1m³，搅拌机功率N=0.37kW；气浮机1台，Q=0.25m³/h，N=0.59kW；浮渣桶2个，V=50L；废油罐1台，V=0.7m³。

    （4）加药设备

    设PAC和PAM加药装置各1套。PAC药液投加点为1个,投加到破乳罐。破乳罐PAC设计投加量按250mg/L计，投加浓度为10%。PAM药液投加点为2个,分别投加到破乳罐及污泥反应槽。破乳罐PAM设计投加量按2mg/L计，污泥反应槽PAM设计投加量按2.5～3kgPAM/t干泥计，投加浓度为2-5‰。

    综合操作间内设PAC溶液箱1台，V=0.1m³，搅拌机功率N=0.37kW；PAC计量泵2台（1用1备，电磁泵），Q=0.79L/h，H=103m，N=0.022kW；PAM溶液箱1台，V=1m³，搅拌机功率N=0.75kW；PAM计量泵2台（1用1备，电磁泵），Q=0.79L/h，H=103m，N=0.022kW；PAM加药螺杆泵2台（1用1备，螺杆泵），Q=700L/h，H=60m，N=0.75kW。

    综合操作间内设CD₁0.5D-6型电动葫芦1台，方便污泥泵等设备的维护与检修。

2.2.7   鼓风机房

    鼓风机房用于放置离心鼓风机为O池供氧，鼓风机房与综合操作间、化验室、中控室、库房、配电间合建。

    设计鼓风机房1座，全地上式砖混结构，尺寸为4.80×6.00×4.80m。

    内设罗茨鼓风机3台（2用1备），Q=4.5m³/min，P=70kpa，N=11KW。

2.2.8   中间水池

    中间水池用于暂时储存部分二沉池出水作为回用水水源，中间水池的水经泵送入石英砂过滤器，中间水池与回用水池、综合泵房合建。

    设计中间水池1座，全地下式钢混结构，尺寸为5.00×1.00×5.20m。

2.2.9   回用水池

    回用水池用于储存处理后回用水，回用水池经泵提升至回用罐车。

    设计回用水池1座，全地下式钢混结构，尺寸为5.00×3.00×5.20m。

2.2.10   综合泵房

    综合泵房用于放置中间水池提升泵、回用水池提升泵、调节沉淀池提升泵及过滤罐反洗泵。

    设计综合泵房1座，全地下式钢混结构，尺寸为5.50×4.30×5.20m。

    设回用水池提升泵1台（离心泵），Q=5.6m³/h，H=17m，N=0.75KW；过滤罐反冲洗泵2台（1用1备，离心泵），Q=35m³/h，H=30m，N=7.5KW；中间水池提升泵2台（1用1备，离心泵），Q=5m³/h，H=30m，N=2.2KW；调节沉淀池提升泵3台（2用1备，离心泵）Q=32m³/h，H=7m，N=2.2KW。

2.2.11  辅助建筑物

    化验室、库房、配电间、中控室均为全地上式砖混结构。化验室、库房、中控室均为1座，平面尺寸均为：3.00×6.00m。设计配电间1座，平面尺寸：3.90×6.00m。

    库房内库备潜水排污泵1台，用于地下水池内设备检修时放空池体。Q=10m³/h，H=10m。配电间放置配电柜等电气设备。中控室放置上位机等电气设备。

2.2.12  地下集水渠（原有）

    该厂厂内排水系统为雨污合流，在地下集水渠内设置溢流挡墙，在雨期，集水渠内污水水位升高直接超越集水渠内溢流挡墙排放。污水处理站进水自地下集水渠溢流墙东侧引入污水处理站，污水处理站处理后的出水向南排入地下集水渠溢流墙西侧外排。

2.3预测进出水水质

    原水水质为生产废水与生活污水混合后的水质，各单元的污染物去除率预测见表2。

表2 污染物去除率预测一览表

3 工程特点

    （1）本工程位于该厂生产厂区的东北角，平面共分三大块，一是建筑物，一是AO池与二沉池；还有一部分是中间水池、回用水池与综合泵房。为节省占地，建筑物全部合建，包括综合操作间、鼓风机房、库房、化验室、配电间及中控室；AO池与二沉池合建，中间水池与回用水池、综合泵房合建。由于大部分建构筑物均合建，整个污水处理站占地约1500平方，投资及占地面积均较省。构筑物均为全地下式结构，表面覆土0.6米并绿化，具有保温效果好、美观等优点。

    （2）回用水处理设备、污泥脱水设备、乳化液处理设备及加药设备均设置在综合操作间，便于管理，节省人力。

    （3）生活污水中氮、磷等营养源较充足，本工程生产废水与生活污水合并处理，以提高污水处理效率。

4结语

    本工程总投资为376万，包括土建、设备、安装、设计、调试、培训等。直接运行费用为：1.47元/吨。生活污水与生产废水一并处理，乳化液经乳化液处理系统处理后自流进入生活污水与生产废水处理系统。