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根据生产厂家要求,项目实施后污水处理出水参考《合成氨工业水污染物排放标准》GB13458-2001标准,并结合当地环保部门要求。
外排水质达到:
CODcr≤60mg/L
≤15mg/L
NH3—N≤20mg/L
pH:
6~9
四、污水处理主要工艺分析比选
目前常用的去除污水中氨氮的方法主要分为物化法和生化法两大类。
对于合成氨生产废水,由于其氨氮含量高,目前人们普遍采用物化之后加A/O的处理工艺,即硝化、反硝化的生物处理工艺。
1、物化法
●空气吹脱和蒸汽气提法
由于蒸汽气提一般适用于高浓度废水,在这里只简要介绍空气吹脱法。
废水中的氨氮大多以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)保持平衡的状态而存在。
其平衡关系如下式所示:
NH3+H20—NH4++OH-
当水的pH值升高,呈游离状态的氨容易逸出。
若加以搅拌、曝气等物理作用更可加快氨从水中分离。
在实际工程中大多采用吹脱塔。
优点:
工艺简单,效率高。
缺点:
此法需将废水PH值提高到约11,由此要消耗一定的碱,并对后续处理工序带来影响;
在环境温度低于零度时,氨吹脱几乎无法进行,且吹脱塔填料易结垢,影响运行,供气动力消耗也比较大。
氨被吹脱后逸入大气对周围大气环境造成一定的面源污染。
●磷镁沉淀法
此法是20世纪90年代兴起的一种工艺,可以处理浓度不同的氨氮废水,一般脱氨效率在90%以上其反应式如下:
Mg2++NH4++HPO42-+6H2OMgNH4PO4·
6H2O+H+
工艺较简单,除氮效果较好,回收沉淀物经烘干、造粒可做农肥出售。
沉淀剂投药量较大,处理费用高。
●折点加氯法
先将氨氮废水的PH值调至8.0---10.5,然后加入摩尔比3:
2的次氯酸盐,使水中氨转化成游离氮而去除,再将pH值调回中性。
去除率高,设备简单,且不受进水氨浓度的影响;
有可能生成氯胺等其他毒物,出水中含有氯和硝酸根离子,水中有机物同时消耗较多的氯。
●离子交换法
离子交换法是选用对铵离子有很强选择性的沸石作为交换树脂,从而达到去除氨氮的目的。
但对于高浓度的氨氮废水,树脂再生频繁,再生液仍为高浓度氨氮废水,仍需要处理。
2、生化法
●传统硝化——反硝化工艺
在传统硝化——反硝化工艺常用的工艺形式有氧化沟、(A/O法)、SBR及生物转盘等。
这些工艺的优点是:
都能产生较好的脱氮效果,且不造成二次污染,能耗较物理化学法低。
工程实施占地面积较大,脱氮效率不高。
而且由于基质NH3等对于生物(尤其硝酸细菌)有较强的抑制效应,因而针对氨浓度较高的废水,传统工艺就显现出其不足。
●短程硝化——反硝化工艺
此工艺是较之传统硝化反硝化工艺而得名的。
该工艺将硝化控制在亚硝酸盐阶段,反硝化则从亚硝酸盐而至氮气,比传统硝化反硝化流程缩短,其反应式分列如下:
NH+4+1.5O2短程硝化NO-2+H2O+H+
(1)
NH+4+2O2传统硝化NO-3+H2O+H+
(2)
6NO-2+3CH3OH+3CO3短程反硝化3N2↑+6HCO-3+3H2O(3)
6NO-3+5CH3OH+CO2传统反硝化3N2↑+6HCO-3+7H2O(4)
较传统工艺流程短,从式
(1)和式
(2)可以看出氧气节省25%;
从式(3)和式(4)看出反硝化阶段甲醇投加量节省40%。
而且系统对基质毒性的耐受力增强,这对系统稳定高效运行产生积极影响,不需回流即可充分利用反硝化产生的碱度。
系统运行对温度要求较高,系统运行环境条件要求苛刻,调试技术性较高。
另外目前国内尚无成功工程实例。
●厌氧氨氧化工艺
厌氧氨氧化是20世纪90年代发现的微生物反应。
反应过程中的亚硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气。
与传统生物脱氮相比,此工艺节省大量能源及化工原料,减少了费用支出。
产泥量小,减轻了对剩余污泥处理的负担。
由于菌体倍增时间较长,而使生物培养、系统启动需较长时间,优化营养条件和环境条件有利于细菌生长。
目前国内尚无成功工程实例。
综上所述,新型的Sharon(短程硝化)与Anammox工艺以及一些物化工艺虽然从不同方面显示出优越性,但我们从运行的稳定性和是否对环境形成二次污染等方面综合考虑,并针对该厂综合废水在正常情况下污染物浓度较低的特点,拟选硝化反硝化工艺作为主要处理工艺。
常用的硝化反硝化工艺有前置生物脱氮法(A/O工艺)和后置生物脱氮法。
后置生物脱氮法占地比前置生物脱氮法的大,增加了工程的基建投资;
并且需要外加碳源,这样将增加废水的处理成本且外加碳源的量不易控制,易造成出水COD上升。
而前置生物脱氮法具有占地少、效果好的优点,因此,本项目的主体工艺采用前置反硝化的生物脱氮方法即A/O工艺。
五、工艺流程
本污水处理方案工艺流程如图:
六、工艺说明
1、事故水处理工艺说明
根据企业提供的情况,造气废水氨氮浓度较高,另外在生产过程中可能会出现设备故障、管道泄露等突发情况,如果让这部分废水直接进入污水处理系统会导致负荷升高过快,微生物不能适应而使系统无法正常运行。
为了防止事故排水对系统的冲击,保证系统正常运行,需在系统外设置事故池作为缓冲。
待该部分废水得到适当处理后再进入污水处理系统进行处理(企业可根据实际生产情况决定是否需要吹脱塔等处理设备)。
针对该部分高浓度氨氮废水的处理,常用的方法是空气吹脱法,其基本原理在前面已经叙述。
事故水自流进入事故池后,通过调节PH值到10.5~11,用泵提升进入吹脱塔,采用空气吹脱,对氨氮的去除效率可以达到70%以上。
2、污水处理工艺说明
由于化肥生产废水水温随季节变化较大,水质水量也有一定波动,因此设置预曝气调节池,调节水质水量以利于后续生物处理。
由于该废水的COD与氨氮比值略为偏低,为保证系统的正常运行,需根据调试情况向系统投加碳源。
该公司生产有甲醇,其残液可以用作碳源补充,还可省去残液的处理。
另外,A/O工艺运行时对PH值要求较高,反硝化过程增加的碱度一般不能补充硝化过程需要的碱度,因此系统的碱度会有所下降,根据情况需适当补充碱度,以保证系统的水质在合适的范围内。
综合考虑企业的实际情况,确定本工程的工艺流程如下:
废水经格栅进入调节池,在调节池中调节水质水量后提升进入初沉池,在其中去除大部分悬浮物。
初沉池出水自流进入反硝化池、硝化池,在微生物作用下去除大部分氨氮及COD等污染物,出水再经二沉池、滤池处理后,实现达标排放。
污泥经压滤脱水后外运处置。
事故水进入事故池经吹脱塔吹脱后用泵提升至系统初沉池一并处理(厂家可根据实际需要决定)。
七、主要构筑物设计
(1)预曝气调节池
数量:
1座
工艺尺寸:
10m×
9m×
4m
停留时间:
8h
结构:
钢筋砼
布置形式:
地下
配套设备:
污水提升泵2台,1用1备
流量:
40m3/h
扬程:
15m
运行功率:
4kW
控制方式:
采用浮球液位计控制
曝气穿孔管
(2)初沉池
数量:
12m×
4m×
4.5m
2.5h
钢筋砼
地上
内设:
泥斗、排泥系统
(3)反硝化池
7.5m×
5.5m
半地上
10h
曝气搅拌系统、组合填料300m3
(4)硝化池
2座
5.5m
20h
旋切式曝气器、组合填料600m3
混合液回流泵3台(1用2备,回流比100~300%)
4kW
(5)二沉池
8m×
5m×
4.5m
泥斗、排泥系统、斜管填料38m3
(6)滤池
3m×
3m×
2.5m
滤料
(7)污泥浓缩池
4m×
半地上
泥斗、排泥系统
污泥提升泵2台,1用1备
20m3/h
7m
0.75kW
(8)鼓风机房
1间
6m×
4.5m×
砖混
鼓风机2台,1用1备
18.15m3/min
升压:
53.9kPa
30kW
(9)污泥脱水间
板框压滤机1台
过滤面积:
60㎡
螺杆泵1台
12m3/h
60m
(10)配电房
砖混
(11)事故池(事故水水量应根据企业实际情况确定,如设计水量过大会造成处理成本大大增加,本方案设计事故池容积为200m3)
6m×
4m
地下钢筋砼
有效容积:
200m3
提升泵1台
(12)吹脱塔(备选)
水力负荷:
2.5m3/m2·
h
1套
φ2000×
5200mm
鼓风机
2台(1用1备)
型号:
T35-11
机号:
8
叶片角度:
30°
风量:
25260m3/h
功率:
4KW
全压:
345Pa
八、各工段处理效果分析
指标
COD(mg/L)
氨氮(mg/L)(mg/L)(((mg/L)((mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
SS(mg/L)
调节池、初沉池
进水
150
200
出水
142.5
45
去除率
5%
/
80%
A/O反应池
450
55
20
87.8%
90%
二沉池、滤池
≤50
≤20
9
9%
排放标准
≤60
≤15
第四章污水处理站工程概算
一、构(建)筑物投资一览表
序号
名称
规格(m)
数量
单位
造价(万元)
备注
1
调节池
10×
9×
4
座
10.2
钢筋砼
2
初沉池
12×
4×
4.5
6.2
3
反硝化池
7.5×
5.5
12.6
硝化池
24.6
5
二沉池
8×
5×
5.2
6
滤池
3×
2.5
1.8
7
污泥浓缩池
8
配电房
6×
4.5×
间
2.2
砖混
鼓风机房
10
污泥脱水间
11
事故池
7.2
12
合计
二、设备材料、安装投资一览表
规格型号
单价
(万元)
总价
人工格栅
1台
0.2
污水提升泵
80WQ40-15-4
2台
0.35
0.7
1用1备
鼓风机
HSR150-150A
3.5
7.0
18.15m3/min,53.9kPa,30KW
污泥泵
50GW20-7-0.75
3台
0.4
1.2
2用1备
混合液回流泵
80GW40-15-4
0.32
0.96
螺杆泵
G40-1
0.78
H=60m,Q=12m3/h
斜管填料
38m3
0.08
3.04
组合填料
D=150mm
900m3
0.0130
11.7
旋切式曝气器
375套
0.012
滤料
27m3
0.01
0.27
炉渣
调泥设备
φ=1600mm
2套
3.6
搅拌装置
1.4
13
加药系统
2.4
14
填料支架
4套
15
板框压滤机
60m2
4.2
3KW
16
曝气穿孔管
0.8
1.6
17
事故池提升泵
65FS25-15-2.2
0.3
0.6
1用1备2.2KW
18
碳源提升泵
35FS10-8-0.75
19
碳源投加装置
1套
管道、阀门
11.2
21
电气仪表
6.6
22
吹脱塔
φ=2200mm
13.3
鼓风机1用1备4KW
23
事故池碱投加装置
24
含吹脱塔及附属设备
三、间接投资一览表
项目
金额(万元)
设计费
调试费
安装费
菌种费
税金
12.36
小计
工程总投资为197.71万元
第五章工程经济技术指标及施工进度
一、运行成本
(1)电费
本工程最大装机容量约为104kW,运行功率约为48kw,电费按0.50元/度计,则
E1=48×
24×
0.50÷
900=0.64元/吨
(2)人工费
人均工资福利按700元/(月·
人)计,定员4人,则
E2=700×
4÷
900÷
30=0.10元/吨
(3)药剂费
药剂1号:
用量以200mg/L计,费用约合0.12元;
药剂2号:
用量以10mg/L计,费用约合0.05元;
若碳源为甲醇残液,则不考虑碳源费用。
酸碱药剂根据水质情况决定用量,以每吨水0.07元计;
则合计运行费用=0.64+0.1+0.17+0.07=0.98元/吨水
二、环境及社会效益分析
污水处理厂的建设是改善生态环境,保障人民身体健康,造福社会的环境保护工程,工程效益主要就是环境效益。
我国保护环境已成为我国一项基本国策,受到全社会的关注和重视。
污水处理工程是保护环境的重要措施之一,对促进国民经济持续稳定发展、改善当地投资环境,吸引投资都是极其重要的。
以年生产300天计:
COD由原来的150mg/l降为60mg/l,年削减CODc24.3吨;
氨氮由原来的200mg/l降为20mg/l,年削减氨氮48.6吨;
从以上分析可以看出,该工程投入运行后减少了对受纳水体污染物排放量,对改善受纳水体水质起到积极的作用,保证了当地控制检测断面水质的稳定达标。
三、工程进度计划
时间项目
一个月
二个月
三个月
四个月
五个月
六个月
图纸设计
—
土建施工
设备安装
调试验收
第六章建筑结构及电气设计
一、建筑设计
1、设计指导思想和设计原则
(1)根据设计任务要求,坚持以人为本的设计思想,充分发挥场地优势,将站区规划建设成为一个风格独特、布局合理的污水处理站。
(2)本项目建设尽可能采用新技术,新材料,新设备,以及先进的管理方法。
2、总平面布置
本设计本着安全、方便的原则对站区进行规划。
根据用地形状,合理布置建筑位置及间距。
3、结构设计
(1)场地工程地质条件:
由于未提供全面的地质详勘资料,构筑物的结构设计将在施工图阶段完成。
本次设计暂按常年地下水位最高考虑,待地质详勘资料提供后,在施工图阶段修改。
(2)主要工程材料
贮水构筑物宜采用C25,抗渗标号S6;
填料砼采用C15;
垫层砼采用C1O;
房屋建筑砼采用C20;
水泥采用普通硅酸盐水泥,强度等级32.5;
钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,钢管采用Q235钢制作。
(3)工程抗震
本次设计按6度设防。
4、工程占地面积
整个工程占地面积约720m2。
二、电气设计
1设计依据
《工业与民用供电系统设计规范》(GBJ52-83)
《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)
《建筑防雷设计规范》(GB50057-94)
《工业与民用电力装置接地设计规范》(GBJ65-50)
2设计总负荷
该方案电压等级为380/220V,总机容量104kw,其中动力负荷为102千瓦,照明为2.0千瓦。
3控制柜
控制柜:
一台
4电缆、电线
动力电缆采用VV22铠装铜芯电缆,室外照明线采用VV22铠装铜芯电缆,室外照明采用bv互套线。
5接地保护
配电柜集中设置接地装置,接地电阻小于4欧姆,低压柜线距离超过60米时,重复设置接地装置,接地电阻不大于10欧姆。
6照明
室外照明设置是为处理设施和构筑物夜间工作服务的,室外照明按照《工业企业照明设计标准》(GB50034-92)。
7电气安全
1.本项目属轻雷区,本设计项目高度在25米以下,依照规范不考虑防雷设置。
2.接地系统采用TN–C–S系统,为保护人身和设备在正常与事故情况下的安全,区域内所有电力设备均设专用接地线,站区室外照明设专用接地线,低压配电室处作重复接地,接地电阻R≤4Ω。
3.低压配电设备均应符合国家设计规范对电气安全的各项规定。
三、机械设计及设计原则
本工程机械设备设计将遵循以下原则:
1、各设备的选用力求先进实用、经济合理,确保工艺的需要,土建设计要满足机械设备的各方面要求。
2、机械设备均按成套装置考虑,包括就地控制箱,控制箱至用电设备的连接电缆等,在安全、可靠性及有效运行等方面需提供必要的附件。
3、控制方式采用就地控制与控制室集中控制两种方式。
4、潜水电机的防护等级为IP68。
除另有规定外,其他配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。
考虑污水腐蚀的环境,对材料选用的原则为水下部分(含不可分割的延伸段)采用耐腐蚀材料,或碳钢涂环氧树脂,平台以上部分为碳钢(热镀锌或涂刷环氧漆)。
四、通风设计
污泥脱水机房内的污泥会产生异味,为改善工作环境,通风措施采用自然进风和机械排气相结合,主要采用壁式轴流通风机,排气次数不小于8次/小时,通风机的开停均采用现场控制。
第七章环境保护
一、处理设施建成后对水环境的改善
该污水处理工程的建设,其目的是减少污染物排放量,最终达到减少对受纳水体的污染,因而该工程对改善地面水环境质量,做到经济增长与环境保护协调发展,增强企业竞争力有重大意义。
根据完全混合模式法预测,本污水处理工程建成后能很大程度地改善外排污水的水质,各项污染因子浓度值下降幅度均很大,而且出厂排水进入受纳水体后,对受纳水体造成污染程度将大大有所降低。
二、二次污染防治
从环境角度看,污水处理工程建成后对周围环境的不良影响主要是异常臭气和噪声。
1臭气对环境的影响
本污水处理工程采用沉淀+生化处理系统工艺,没有采用厌氧工艺,污泥脱水也采用机械脱水。
因此,只要平时操作管理得当,整个处理过程将很少臭气的产生,从而也不会对周围的环境空气质量造成影响。
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